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Nicht nur Erdbeben haben schadhafte Auswirkungen auf Gebäude und Infrastruktureinrichtungen, sondern diese können auch durch sekundäre Erdbeben-induzierte Phänomene verursacht werden wie z.B. durch Bodenverflüssigung, Hangrutsche sowie durch Tsunamis in Seen aufgrund von unterseeischen Rutschungen. Ein Ziel besteht in der Charakterisierung solcher Phänomene für die seismische Gefährdungsanalyse sowie die frühzeitige Erkennung von Massenbewegungen aufgrund typischer seismischer Signale. Ein weiterer Aspekt bilden kurzfristige Erdbebenvorläufer, die durch Prozesse in der Erdkruste entstehen, und elektromagnetische und geochemische Signale erzeugen können.
Wassergesättigte Silte und Sande haben die Tendenz, sich bei Erdbebenanregung nicht-linear zu verhalten. Im Extremfall verflüssigen sie sich und verlieren damit ihre Tragfähigkeit. Der SED charakterisiert solche Standorte umfangreich durch geophysikalische Messung und stattet sie – wenn möglich - mit permanenten Bohrlochsensoren aus (Projekt Site Characterization Group). Das Ziel ist es, Verstärkungseffekte und Materialverhalten im linearen und nicht-linearen Bereich zu messen, und mit numerischen Modellierungen zu vergleichen. Die Resultate bilden eine der wichtigen Grundlagen für eine realistische Gefährdungsabschätzung hinsichtlich der Auswirkung der Bodenverflüssigung und der relativen Bodenbewegung in der Tiefe.
Erdbebeninduzierte Rutschungen können grosse Schäden verursachen. Zur Beurteilung der Hanginstabilität werden heute pseudostatische Methoden eingesetzt, die jedoch die dynamischen Prozesse eines Erdbebens nur beschränkt berücksichtigen. In diesem Zusammenhang können seismische Messverfahren, die auf der Beobachtung der natürlichen Bodenunruhe und kleiner Erdbeben basieren, einen wichtigen Beitrag leisten. Ziel der wissenschaftlichen Arbeiten[3] ist die Entwicklung und Anwendung kostengünstiger Verfahren zur Beurteilung der instabilen Bereiche und des Volumens der Instabilität, sowie deren dynamischen Verhalten. Ein Test-Überwachungssystem auf der Alpe di Roscioro bei Preonzo im Tessin erlaubt die kontinuierliche Überwachung des dynamischen Verhaltens der Instabilität.
Die Auswertung seismischer Daten bietet eine wertvolle Alternative zu klassischen visuellen Beobachtungen. Durch ihre spezielle Dynamik verursachen abgehende Massenbewegungen eine charakteristische Bodenbewegung, die sich klar von anderen Ursachen (z.B. Erdbeben oder Sprengungen) unterscheiden lässt. Die automatische Erkennung dieser spezifischen seismischen Erregung wird mithilfe moderner selbstlernender Algorithmen umgesetzt. Die damit mögliche Erfassung von Massenbewegungen in Echtzeit kann dann eine detaillierte und fundierte Abschätzung der vorliegenden Gefährdung erlauben. Unsere Forschungsprojekte zielt auf die Erkennung und schnelle Charakterisierung von Rutschungen, Steinschlag und Lawinen.
Um Erdbebenvorläufer zu erfassen, hat der SED geochemische Sensoren an einer Thermalquelle installiert, deren Wasser Kontakt zu einem Bruchsystem hat. In einer ersten Phase wurde das Thermalwasser kontinuierlich beobachtet sowie magnetische Sensoren für ein langfristiges elektromagnetisches Monitoring platziert. Neben der langfristigen Datenaufnahme hat das Projekt das Ziel, Erfahrung bezüglich Zuverlässigkeit der Sensoren und Unterhaltskosten zu sammeln und evtl. Informationen über mögliche Erdbebenvorläufer zu gewinnen.