Methodik

SEISMISCHE MESSVERFAHREN - DIE METHODIK

Seismische Messsysteme kommen in zahlreichen unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz – beispielsweise in der Forschung, der Rohstoffexploration oder der Untergrunderkundung für Bauvorhaben.

Das Grundprinzip einer seismischen Messung ist dabei immer ähnlich: Bei einer seismischen Untergrunduntersuchung werden an der Erdoberfläche mithilfe seismischer Quellen Schwingungen erzeugt, die sich im Untergrund mit einer materialabhängigen Geschwindigkeit ausbreiten und von den einzelnen geologischen Schichtgrenzen reflektiert und refraktiert (gebrochen) werden. Mithilfe von an der Erdoberfläche ausgelegten Geophonen werden die Laufzeiten und Amplituden der einzelnen Wellen gemessen und in einem Seismogramm dargestellt. Auf Basis der so gewonnen Daten kann nun ein Abbild des Untergrunds erzeugt werden.

Bei jeder seismischen Messung muss das angewendete Messverfahren auf die individuelle Zielsetzung der Untersuchung abgestimmt werden. Je nach Ausgangssituation, Beschaffenheit des Untergrunds und Fragestellung kommt bei den laufzeitorientierten Verfahren entweder eine refraktionsseismische Messung oder eine reflexionsseismische Messung in Frage.

Bei reflexionsseismischen Messungen werden elastische Wellen betrachtet, die an den einzelnen Schichtgrenzen und Hindernissen im Untergrund an die Oberfläche reflektiert werden. Aus der Zeit, die Welle von ihrem Start an der Oberfläche bis zu ihrer Rückkehr zur Oberfläche benötigt, und der materialabhängigen Wellengeschwindigkeit lassen sich Tiefe und Verlauf der geologischen Schichtgrenzen im Untergrund ermitteln. Die Anordnung und Einstellung der Messgeräte an der Oberfläche muss der jeweiligen Fragestellung entsprechend angepasst werden.

ANWENDUNGSBEISPIELE

• Ermittlung von Bodenschichtungen und Störungszonen

• Baugrunduntersuchung

• Kartierung von Deponien

• Erkundung von Reservoirs (Erdgas, Erdöl, Geothermie)

Bei der Refraktionsseismik erhält man als Ergebnis die unterschiedlichen, materialabhängigen Wellengeschwindigkeiten der einzelnen Schichten im Untergrund. Es werden hierfür die Ersteinsätze (erste Ankunftszeit) der seismischen Wellen an den Geophonen in der Messlinie betrachtet. Anhand der aus der Laufzeit berechneten Geschwindigkeiten, können die Mächtigkeiten der einzelnen Schichten abgeleitet werden. Eine Voraussetzung für eine Refraktionsseismik ist, dass die seismische Geschwindigkeit der unteren Schicht größer ist als die der oben aufliegenden Schicht.

ANWENDUNGSBEISPIELE

• Bestimmung der Festgesteinstiefe bzw. Deckschichtmächtigkeit

• Ermittlung von elastischen Bodenkennwerten, z.B. Scherfestigkeit und Elastizitätsmodul

• Bestimmung der Mächtigkeit von Verwitterungsschichten

• Ermittlung von Felskanten und Felsklassenbestimmung

MÖGLICHE EINSATZBEREICHE GEOPHYSIKALISCHER MESSSYSTEME

Bauvorhaben / Standsicherung

• Aufspüren instabiler Areale (Auflockerungszonen), z.B. in Bergbaugebieten

• Messung und Bewertung der Bodenstabilität im Vorfeld von Bauvorhaben

• Untersuchung von Subrosionserscheinungen und Destabilisierungsvorgängen

• Risikobewertung bei bereits bebauten Flächen und genutzten Geländen

Erdbebengebiete

• Bodenbewertung für erdbebensichere Bebauung

• Messdaten für Schadensgutachten nach Erdbeben

Deichgebiete

• Evaluierung der Deichbeschaffenheit

• Deicherkundung für stabilen Hochwasserschutz

• effiziente Erkundungen zur Feststellung der Deichstabilität

• Ermittlung der Grobstruktur des Deiches

• Ermittlung ausgedehnter Schwächezonen

• Erkundung des Baugrunds unter und neben dem Deich

Archäologie

• Prüfung der Bodenbeschaffenheit bei historischen Ausgrabungsstätten

• Optimierung der genauen Grabungspositionen

Geothermie

• Bodenbeschaffenheitsprüfungen vor den Bohrungen

• Ermittlung von Ort und Tiefe geothermischer Reservoirs

Glaziologie

• Messungen im Permafrost bzw. auf Gletschern

• Prüfung der Beschaffenheit der Gesteinsmasse unter dem Eis

• Auswirkungen bei Gletscherschmelze und Veränderung der Permafrostbereiche

• Verifizierung der Systemzuverlässigkeit in großer Höhe und bei Niedrigsttemperaturen