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Aktive Seismik
Bei der aktiven Seismik werden Schallwellen mittels Hammerschlag, Sprengung, elektrodynamischem Schlag oder regulärer Vibration in den Untergrund emittiert und in Schwingungsaufnehmern (Geophonen) oder Drucksensonren (Hydrophonen) aufgezeichnet. [Die passive Seismik
ihrerseits verwendet als Datenbasis natürliche und künstliche Erschütterungen unbekannter Quelle (z.B. Verkehrslärm, mikroseismische Aktivität, Gezeitenrauschen).]
Die Laufzeitinversion (Refraktions- oder Tauchwellentomographie) wertet nur die ersten Impulse der Kompressions- oder Scherwellensignale aus. Dabei wird die Vielzahl an Laufzeiten zwischen unterschiedlicher Quell- und Empfängerpunkten mit geeigneten Inversionsalgorithmen zu einer best-passenden Verteilung der seismischen Ausbreitungsgeschwindigkeiten im Untergrund modelliert. Die Geschwindigkeitsverteilung der Scher- und/oder Kompressionswellen erlauben belastbare Rückschlüsse beispielsweise auf den Grundwasserspiegel, auf den Felsoberflächenverlauf oder auf die Qualität des Festgesteins.
Refraktionsseismische Cross-section von vier Messlinien zur Untersuchung der Felsoberfläche (rote Linie) am Standort einer Windenergieanlage im Hochgebirge.
Die reflexionsseismischen Untersuchungen bilden das wichtigste, direktabbildende Verfahren für den tieferen Untergrund (>10 m). Sie sind ein relativ schnelles Verfahren, um flächige Informationen zu gewinnen und damit einen guten Überblick über gezielt und detaillierter zu untersuchende Bereiche abzugrenzen. So kann oft die Zahl der aufwendigen und teuren Sondierbohrungen reduziert werden. Je nach Fragestellung und Erkundungstiefe werden bei der Reflexionsseismik Kompressions- oder Scherwellen eingesetzt.
Der reflexionsseismische Tiefenschnitt zeigt die direkt abgebildeten Untergrundstrukturen
Reflexionsseimische Erkundung der Basis eines Gletschers.
Die transparente Überlagerung der refraktionstomographischen Geschwindigkeitsverteilung über einen reflexionsseismischen Tiefenschnitt verdeutlicht die vorliegende geologische Situation durch das Strukturbild und die Dichteinformation.
Ergebnis einer hybridseismischen Baugrunduntersuchung
Aus den Oberflächenwellen lassen sich eine enorme Vielfalt an gesteinsphysikalischen Informationen gewinnen, welche insbesondere den Geotechniker interessieren. Dazu gehören die Kompressions- und Scherwellengeschwindigkeit und die Abschwächung. Daraus lassen sich Parameter wie der Schub-, Kompressions- und Elastizitätsmodul, die Poissonzahl, der Q-Faktor, die k-Zahl ableiten. Die mittlere Scherwellengeschwindigkeit der obersten 30 m (Vs,30-Wert) ist zudem ein zentraler Kennwert baudynamischer Berechnungen. Ebenfalls werden die Baugrundklassen (BGK) unter anderem aus dem Vs,30-Wert bestimmt. Ist die Verteilung der Scherwellengeschwindgkeiktsfunktion im Untergrund bekannt, kann eine "seismische Mikrozonierung" vorgenommen werden.
Die mehrkanalige Analyse der Oberflächenwellen untersucht die Dispersionseigenschaften der Phasengeschwindigkeit. Durch Modellrechnung kann aus den Messdaten der klassischen Kompressionswellenseismik (der Rayleigh-Wellen) die Scherwellengeschwindigkeit ermittelt werden. Es zeigt sich, das gerade in komplexeren Situationen mit nicht kontinuierlicher Geschwindigkeitszunahme mit der Tiefe die Scherwellen-Seismik (Love-Welle) als Datengrundlage der Inversionsrechnung oft besser geeignet ist. Daher führt die roXplore gmbh meist eine Kombination von Rayleigh- und Love-Wellen-Inversion durch. Bei Fragestellungen mit hohen Qualitätsansprüchen führen wir zudem Full-Waveform-Inversionen (unter Berücksichtigung der Abschwächung) durch. Dabei wird das gesamte Seismogramm modelliert - so werden auch kleinste Fehler im Modell ausgebügelt.
Bei Standort-Charakterisierungen von erdbebensensiblen Anlagen (Kraftwerke, Wolkenkratzer, etc.) oder bei Windturbinen und Windparks werden oft MASW-Untersuchungen durchgeführt.
Das Geschwindigkeitsspektrum (Dispersion) und das daraus berechnete Geschwindigkeitsmodell mit dem geotechnischen Standortparameter Vs,30
Bohrlochseismische Untersuchungen haben meist die detailierte Bestimmung der Bodenkennwerte wie Scherwellengeschwindigkeit, Schubmodul oder Poisson-Zahl zum Ziel. Entsprechend der Geometrie der zur Verfügung stehenden Bohrlöcher werden so Downhole- (VSP)- oder Crosshole-Messungen (sowohl als Crosshole-Test als auch als Crosshole-Tomographie) durchgeführt. Dabei ist es nicht relevant, ob die Bohrlöcher über- oder untertage und in welche Richtung sie abgeteuft werden. Wir führen seismische
Das detaillierte Ergebnis einer Crosshole-Tomographie zwischen zwei Bohrungen zeigt sehr deutlich die Karsthöhle in der oberen Hälfte der Teststrecke.