LVBB-NRW

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Kapitel 18 Geoelektrik und Bodenradar - gemeinsame Untersuchungen

Zwei methodisch völlig unterschiedliche Messverfahren, die sich in sehr vielen Fällen sehr gut ergänzen.

Vorteil Geoelektrik (im Vergleich mit Bodenradar):

• untersucht andere Gesteins- und Material-Parameter: Widerstand und induzierte Polarisation
• unterscheidet (pauschal) elektrisch schlecht leitende Grundwasserleiter (z.B. Sande, Kiese, ton-arme Festgesteine) und elektrisch gut leitende Grundwasserstauer (bindige Schichten, Tone Mergel) (Radar nur sehr bedingt)
• mit der induzierten Polarisation Beurteilung hydraulischer Eigenschaften
• erzielt leicht größere Untersuchungstiefen

Nachteil Geoelektrik (im Vergleich mit Bodenradar):

• geringeres, mit der Tiefe stark abnehmendes Auflösungsvermögen
• teilweise schwierigere Auswertung und Interpretation (grobe Fehler bei unerfahrenen Anwendern)
• größerer Aufwand im Gelände (Kabel-Auslagen!)
• stärkere Einschränkung durch Bebauung und Versorgungsleitungen

Abb. 27. Geoelektrische Widerstandsmessungen - Electrical Imaging. Einschub das Messgerät LIPPMANN 4point 10W für spektrale induzierte Polarisation mit acht Frequenzen.

Gemeinsame Untersuchung mit Bodenradar und Geoelektrik

Abb. 28. Kombinierte Messung Bodenradar und komplexe Widerstands-messung (Electrical Imaging) für Widerstand und induzierte Polarisation über einer mächtigen und tiefreichenden Subrosionszone. Die gemeinsame Interpretation der verschiedenen Parameter-Bilder auf demselben Messprofil erlaubt weitgehende Schlüsse über den einbettenden Untergrund.

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Kapitel 17 Bergschäden: Bodenradar und ergänzende Geophysik - Seismik - Geoelektrik

Seismik

Refraktionsseismik, Reflexionsseismik, Oberflächenwellen-Seismik sind die klassischen seismischen Verfahren, die auch bei oberflächennahen Erkundungen eingesetzt werden können. Zu nennen ist ein hochauflösendes Geosonar, das mit einem Diesel-Messwagen von 500 kg Gewicht vom GFZ Helmholtz-Zentrum Potsdam primär für Forschungszwecke bei (auf der Internetseite genannten) Projekten u.a. der Deicherkundung, Tagebau-Rekultivierungsflächen und in Tunneln eingesetzt wird.

Im Dienstleistungsbereich für geringe Untersuchungstiefen ist der technische Aufwand in der Regel geringer (Bild unten), aber die Gelände- und Auswerteprozeduren bleiben im Prinzip die gleichen. Physikalisch gesehen sind Seismik und Bodenradar sehr ähnliche Laufzeitverfahren, mit dem Unterschied, dass bei der Seismik Schallimpulse und beim Bodenradar elektromagnetische Impulse in den Untergrund "geschickt" und von dort nach oben reflektiert werden. Auswerteprozeduren und Darstellungen der Ergebnisse sind dementsprechend auch sehr ähnlich (siehe folgendes Bild mit Radargramm und Seismogramm)-

Abb. 26. Aufwand für Reflexionsseismik und Bodenradar in einem einfachen Vergleich.

Bei Messungen zu Belangen von Bergschäden beim allgemeinen eher geringeren Untersuchungstiefen kommen die Refraktionsseismik und die Reflexionsseismik mit Kompressionswellen- und - in neuerer Zeit - Scherwellen-Anregung zur Anwendung. Gerade beim Einsatz im obersten Dekameter ist die Anwendung nicht unproblematisch. Bei der Refraktionsseismik ist es das relativ geringe Auflösungsvermögen und die stärkere Beschränkung durch physikalisch vorgegebene Bedingungen an die Schichtparameter, bei der Reflexionsseismik mit den anders gearteten Wellenwegen das häufig sehr viel vom Auswerter verlangende Datenprocessing mit Interpretation.

Mit dem Aufkommen immer leistungsfähigerer Bodenradar-Messsysteme und Auswerteverfahren, die der Seismik in nichts nachstehen (sofern von versierten Anwendern praktiziert), ist fast vorauszusehen, dass für den Untersuchungsbereich der obersten Dekameter die Seismik in sehr vielen Fällen durch das Bodenradar ersetzt werden, zumindest eine ganz starke Konkurrenz erhalten wird.

Schaut man sich das obige Bild (Abb. 26) an, so wird sofort klar:

• die hohe Mobilität des Bodenradar mit kontinuierlicher Messung auch auf langen Strecken im Vergleich mit der Seismik (obgleich in seltensten Fällen und nur bei geeigneten Untergründen sogar mobile Schallaufnehmer-Ketten von einem Fahrzeug gezogen werden).
• das hohe vertikale und vor allem horizontale Auflösungsvermögen des Bodenradars, wenn bei kontinuierlicher Messung Registrier- und Informationsraten bis hinunter zu 3 cm problemlos möglich sind (man stelle sich das technisch bei der Seismik vor!).
• die Messungen mit dem Bodenradar in bebauten Arealen, bis unmittelbar an Gebäude heran und selbst innerhalb von Gebäuden.

Widerstandsgeoelektrik

• Geoelektrik: Messung des spezifischen Widerstandes und der induzierten Polarisation von Gesteinen oder anderen Materialien über direkte Einspeisung von Gleichströmen oder sehr niederfrequenten Wechselströmen in den Untergrund.
• Widerstands-Tiefensondierung. - Messung über einem geschichteten Untergrund zur Ermittlung von Schichtmächtigkeiten bzw. Tiefenlage von Horizonten sowie der vertikalen Widerstandsverteilung.
• Widerstands-Horizontalsondierung. - Messung von lateralen Widerstands-änderungen, meist zur Erfassung steil stehender Strukturen.
• Electrical Imaging. - Kombination von Tiefen- und Horizontalsondierung zur Untersuchung und Modellierung zweidimensionaler Widerstandsstrukturen.
• Widerstands-Tomographie. - Untersuchung dreidimensionaler Widerstands-strukturen

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Kapitel 16 Der 3D-Blick in den Untergrund - Radar-Tomographie

Abb. 23. Subrosionszonen im Google Earth Luftbild und tiefreichende Geländeeinbrüche im Radarbild, 200 MHz.

Abb. 24. Größenverhältnis EFH – Subrosion-Einbruchstruktur Ausschnitt derselben Subrosionszone: Radar-Tomographie für Profile im 2 m-Abstand.

Abb. 25. In einem Block der Bodenradar-Tomographie kann man sich am Computer mit der entsprechenden Software beliebig hin und her bewegen und sich Besonderheiten in horizontalen und vertikalen (Bild oben) Schnitten genauer anschauen.