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7.2.4.2 Übersicht über die geophysikalischen Verfahren und ihre Anwendungsmöglichkeiten

(1) Das Methodeninventar der Geophysik ist umfangreich. Es lässt sich in Oberflächenverfahren und Bohrlochmessverfahren untergliedern (Tab. 7-3 und 7-4).

Oberflächenverfahren

(2) Oberflächenverfahren liefern entlang von Profilen oder auf Flächen Erkenntnisse über den Aufbau des Untergrundes, die je nach Verfahren auch eine detaillierte tiefenabhängige Aussage erlauben. In diesem Fall kann ein dreidimensionales (Struktur-) Bild des Untergrundes abgeleitet werden. Geophysikalische Oberflächenverfahren arbeiten quasi berührungslos und erfordern deshalb keinen Eingriff in den Untergrund.

Tab. 7 – 3: Geophysikalische Oberflächenverfahren

Potenzialverfahren

Georadar/Seismik

Magnetik

Georadar

Gravimetrie

Refraktionsseismik

Geoelektrik

2D-/3D-Reflexionsseismik

Elektromagnetik

Seismische Tomographie

Tab. 7 – 4: Geophysikalische Bohrlochmessverfahren

Technische Messungen, Messung geometrischer Größen

Passive Messungen, Messung natürlicher Felder

Aktive Messungen, Messung aufgeprägter Felder

  • Bohrlochkaliber (CAL)
  • Bohrlochneigung (DV)
  • Bohrlochazimut (AZ)

  • Elektrisches Eigenpotenzial (SP)
  • Natürliche Gammastrahlung (GR)
  • Strömungsgeschwindigkeit (FLOW)
  • Druck (P)
  • Salinität (SAL)
  • Temperatur (TEMP)

  • Elektrische Messungen (Ströme)
  • Elektromagnetische Messungen (Felder)
  • Akustische Messungen (Wellen)
  • Kernphysikalische Messungen (Teilchen)

Bohrlochmessverfahren

(3) Bohrlochmessverfahren zeichnen sich durch die Gewinnung punktueller tiefenbezogener Informationen mit hoher Auflösung aus. Die Ergebnisse geben Aufschluss über die geologischen Verhältnisse in unmittelbarer Umgebung der Bohrlochwand.

(4) Eine Beschreibung der gebräuchlichen geophysikalischen Verfahren

  • Magnetik,
  • Elektromagnetik,
  • Georadar

erfolgt in den BFR KMR, A-3.1 unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen bei der Kampfmittelortung. Sie können auch für bestimmte Fragestellungen im BoGwS-Bereich genutzt werden, z. B. zum Definieren der Lage von nicht oberirdisch sichtbaren Erdtanks.

Verfahrenskombination oft sinnvoll

(5) Um ein flächenhaftes und räumliches geologisches Bild des Untergrundes zu erhalten, sollten Oberflächenverfahren und Bohrlochmessungen kombiniert werden. Die Bohrlochmessungen dienen dabei dem direkten „geologischen“ Aufschluss des Untergrundes, an denen die Ergebnisse der Oberflächenverfahren kalibriert werden und so ein flächenhaftes bzw. räumliches Modell des Untergrundes in der Umgebung bzw. zwischen Bohrungen und anderen Aufschlüssen (Schurf etc.) erstellt werden kann.

Geophysik als Vorerkundung

(6) Zur Festlegung von optimalen Bohransatzpunkten empfiehlt es sich, vorweg eine linien- bzw. flächenhafte geophysikalische Untersuchung durchzuführen. Damit können „Schlüsselpositionen“, die zum Verständnis über den Aufbau des Untergrundes beitragen, im Gelände gefunden und exakt festgelegt werden. Ebenso werden unliebsame Überraschungen wie z. B. das Anbohren von Tanks, unterirdischen Fundamenten oder das ungewollte Durchbohren von abdichtenden Stauern (geologische Barriere) vermieden.

Weites Spektrum möglicher Anwendungen

(7) Die Anwendungsmöglichkeiten geophysikalischer Verfahren sind weit gefächert. Sie reichen von der Bauwerksprüfung über die Baugrund- und Verkehrswegeerkundung sowie die Deponie- und Altlastenuntersuchung bis hin zur Lagerstättenerkundung. Tabelle 7-5 gibt einen Überblick über die möglichen Anwendungsbereiche mit ihren spezifischen Untersuchungsobjekten. Tabelle 7-6 zeigt Anwendungsmöglichkeiten der einzelnen geophysikalischen Oberflächenverfahren (Anwendungsmatrix).

Tab. 7 – 5: Anwendungsbereiche geophysikalischer Erkundungsverfahren

Anwendungsbereich

Untersuchungsobjekte

Seismische Exploration

Erdöl-/Erdgaslagerstätten, Untergrundspeicher, Endlager

Geotechnik/Umwelt, Ingenieur- und Umweltgeophysik

Industriebrachen, Rüstungsalt- und Militärstandorte, Altablagerungen, Deponien, Grundwasser, Baugrund, Verkehrswege, Kampfmittel, Fässer, Tanks, Hohlräume, Fundamente, Tunnel, Bauwerksprüfung u. a.

Prospektion auf Massenrohstoffe

Kies, Sand, Ton, Gips, Erze u. a.

Grundwasserprospektion/Hydrogeologie

Trinkwasser, Mineral- und Thermalwasser u. a.

Archäologische Erkundung

Mauern, Fundamente, Gräben, Gruben, Gräber, Hohlräume, Metallobjekte u. a.

Tab. 7 – 6: Anwendungsmöglichkeiten geophysikalischer Oberflächenverfahren

Methode/Anwendungsmöglichkeiten

Magnetik

Gravimetrie

Geoelektrik

Elektromagnetik

Georadare

Seismik

Erkundung regionaler Strukturen im Untergrund

Erkundung lokaler geologischer Strukturen im Untergrund

Abgrenzung lithologischer Einheiten

(•)

Nachweis von Lagerungsstörungen im Lockergestein

Erkundung von Verwerfungen, Störungen, Kluft- und Auflockerungszonen

(•)

Kartierung von Erosionsrinnen

Ermittlung der Festgesteinsoberkante unter Lockergesteinsbedeckung sowie der Mächtigkeit der Verwitterungsschicht

Bestimmung elastischer Parameter wie der Poissonzahl, insbesondere für geotechnische Aufgabenstellungen

Auffinden und Abgrenzen von verdeckten Altablagerungen

(•)

Bestimmung der Grundwasseroberfläche

(•)

(•)

Bestimmung der Teufe und Mächtigkeit von Grundwasserstauern

Kartierung von Schadstofffahnen

(•)

Abgrenzung oberflächennaher Versalzungsbereiche

Lokalisierung vergrabener metallischer Objekte (Tanks, Container, Fässer)

(•)

Auffinden und Eingrenzen von Fasslagern

Nachweis von Munition und Blindgängern

Ortung von verdeckten Mauern und Fundamenten

Ortung oberflächennaher Rohr- und Kabeltrassen

Ortung natürlicher und künstlicher Hohlräume

(•)

Tab. 7 – 7: Anwendungsmöglichkeiten der Oberflächengeophysik bei der Baugrunderkundung

Problemstellung

Untersuchungsziel

Verfahren

Bestimmung der Mächtigkeit von Hangschutt

Kartierung der Tiefenlage der Felsgesteinsoberkante

Refraktionsseismik

Aussagen zum Verwitterungsgrad von Gesteinen

Unterscheidung von Boden- und Felsklassen (leicht/schwer löslich)

Refraktionsseismik

Allg. Erkundung, Untersuchung des Baugrundes

Struktureller Aufbau des geologischen Untergrundes (Störungen, Schichtverlauf etc.)

Reflexionsseismik; geoelektrische Sondierungskartierung, Elektromagnetik

Fundamentgründungen

Flächenhafte Verteilung von Lockersedimenten

Widerstandskartierung, Elektromagnetik

Trassenplanung im Straßenbau

Nachweis von Verkarstungszonen im Muschelkalk, die mit Lockermaterial (Schlottenlehm) gefüllt sind

Widerstandskartierung

Erkundung von Tunneltrassen im Festgestein

Nachweis von Störungs- und Vergrusungszonen (im Granit)

Widerstandskartierung, Georadar

Gründung von Brückenpfeilern

Bestimmung der Festgesteins- oberkante

Refraktionsseismik, Geoelektrik

Baugruben; Niederbringen von Rammkernsondierungen

Lokalisierung von Tanks und Fässern

Magnetik, Georadar, Elektromagnetik

Anlegen von Schürfen und Baugruben

Lokalisierung von Leitungen

Magnetik, Elektromagnetik Georadar

Gründungen, Tunnelbau

Lokalisierung von Hohlräumen

Georadar, Geoelektrik

Baugrundqualität

Bestimmung des Schermoduls

Seismik

(8) In zunehmendem Maße werden geophysikalische Erkundungsverfahren auch bei der Baugrunderkundung eingesetzt. Hierzu sind in Tabelle 7-7 einige Problemstellungen mit ihren zugehörigen Untersuchungszielen und möglichen geophysikalischen Verfahren zur Lösung aufgeführt. Baumaßnahmen folgen häufig auf die eigentliche Untersuchungsphase von Boden- und Grundwasserkontaminationen, wenn Liegenschaften einer Um- oder Wiedernutzung zugeführt werden. Die Tabelle soll dem planenden (Bau-)Ingenieur Anregungen zu den unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten der Geophysik der Baugrunderkundung geben.

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