Benutzerspezifische Werkzeuge
Sie sind hier: Startseite Archiv Aus der Praxis Baugrund im Test

Baugrund im Test

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:37 — abgelaufen

Im Rahmen des Projektes MuSaWa entwickeln Ingenieure und Wissenschaftler neue Verfahren zur Erkundung von Baugrund. Grundlage dafür sind „seismische Scherwellen“, eine Form von Bodenschwingungen. Ein Gespräch darüber mit Dr. Hendrik Paasche vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig.

Typische Szenerie einer MuSaWa-Feldmessung (Bild: Michael Rumpf, Universität Potsdam)planeterde: Herr Paasche, um was geht es bei MuSaWa?

Paasche: Wir entwickeln im Rahmen von MuSaWa die Tomographie auf der Grundlage von Scher- beziehungsweise S-Wellen weiter, um diese Methodik schneller umsetzbar und damit für Anwender ökonomisch attraktiver zu machen. Dadurch wollen wir Bauingenieuren ein Instrument in die Hand geben, mit dem sie lokale und regionale Standortrisiken detailliert und belastbar beurteilen können. Bislang beruhen solche Untersuchungen im Wesentlichen auf der sogenannten P-Wellentomographie. Sie ist seit Jahren ein Standardwerkzeug zur Baugrunderkundung. Wir möchten auch die Tomographie mit S-Wellen in diese Richtung voranbringen.

planeterde: Warum beschränkt man sich bislang fast ausschließlich auf die P-Wellentomographie?

Paasche: Dafür gibt es verschiedene Gründe. Es ist wesentlich einfacher, P-Wellen anzuregen als S-Wellen mit hoher Energie und Qualität. Ähnliches gilt für die effiziente Registrierung von P-Wellenenergie, sowohl in Bohrlöchern als auch an der Erdoberfläche. Darüber hinaus ist die genaue Bestimmung der Ankunftszeiten der P-Wellenenergie in den registrierten Seismogrammen deutlich einfacher und zum Teil bereits automatisch möglich.

Ausschnitt des Sonic Drill Gerätes (Bild: Michael Rumpf, Universität Potsdam)

planeterde: Wie werden S-Wellen erzeugt?

Paasche: Es gibt verschiedene Möglichkeiten, S-Wellen anzuregen. Einfache Möglichkeiten an der Erdoberfläche beruhen auf Anregung durch Hammerschlag gegen das Blatt eines Spatens, der teilweise im Boden versenkt ist. Alternativen mit hoher Reproduzierbarkeit sind Vibrationsquellen. Zur Anregung im Bohrloch können elektrodynamische Quellen verwendet werden. Die Messung erfolgt dann zum Beispiel mit Geophonen, die kleine Bodenbewegungen richtungsabhängig registrieren und in elektrische Signale umwandeln. Diese können dann ausgewertet werden.

planeterde: Geht es denn bei MuSaWa im Wesentlichen um Software-Entwicklung oder auch um neue Hardware?

Paasche: Wir verfolgen beides. Zum einen entwickeln wir neue Konzepte zur besseren Generierung tomographischer Modelle, die Eigenschaften des Untergrundes abbilden. Die entsprechenden Algorithmen werden dann in Form von Computerprogrammen umgesetzt. Um jedoch die Datenbasis für die verbesserten Auswertetechniken effizient sammeln zu können, benötigen wir auch verbesserte Messsysteme. Aus diesem Grund entwickeln wir in MuSaWa auch ein Mehrstationen-Aufnehmersystem speziell für S-Wellentomographie.

Messgerät und Feldarbeit (Bild: Michael Rumpf, Universität Potsdam)planeterde: Welche Informationen erhofft man sich von der S-Wellentomographie, die die P-Wellentomographie nicht bietet?

Paasche: P-Wellen sind Kompressionswellen und liefern damit im Wesentlichen Informationen zu Kompressionseigenschaften des Untergrundes. S-Wellen sind Scherwellen und ermöglichen auch die Untersuchung von Schereigenschaften. Für geotechnische Risikoanalysen benötigt man Aussagen über möglichst sämtliche mechanische Eigenschaften des Untergrundes, insbesondere also auch über dessen Schereigenschaften. So möchte man beispielsweise beurteilen, wie sich der Untergrund, in dem man ein Bauwerk verankern will, unter Belastung verhält. Die S-Wellentomographie bietet in der Kombination mit P-Wellentomographie großes Potential, Bauingenieure bei der Einschätzung von Baugrundeigenschaften und Standortrisiken zu unterstützen. Bei Brücken, Talsperren und anderen größeren Bauprojekten erscheint ein routinemäßiger Einsatz beider Verfahren sinnvoll.

planeterde: Wie weit kann man mit der S-Wellentomographie in den Untergrund schauen?

Paasche: Prinzipiell kann man bei ausreichender Anregungsenergie mit S-Wellen den gesamten Planeten durchschallen. Im Rahmen von MuSaWa interessieren wir uns allerdings lediglich für den geo- und ingenieurtechnisch besonders interessanten Bereich mit Untersuchungstiefen, je nach Fragestellung, von einigen zig bis wenigen hundert Metern.

planeterde: Wo steht MuSaWa zurzeit?

Paasche: Wir befinden uns in etwa in der Mitte der Projektlaufzeit. Grundlegende methodische und technische Entwicklungen sind weitgehend abgeschlossen, so dass wir uns dieses Jahr verstärkt der experimentellen Erprobung der entwickelten Technologien und Konzepte widmen werden.

planeterde: Herr Paasche, vielen Dank für dieses Gespräch.


Das Projekt MuSaWa (Skalenübergreifende S-Wellentomographie zur Baugrunderkundung und Standortgefährdungsanalyse) wird noch bis Sommer 2013 im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsprogramms GEOTECHNOLOGIEN gefördert. Die Projektleitung ist an der Universität Potsdam angesiedelt, Projektpartner sind das Leipziger Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) und die Geotomographie GmbH in Neuwied.

Mehr Informationen zum Projekt MuSaWa finden Sie hier.

MN, iserundschmidt 05/12