Refraktionsseismik - Geotomographie...

Refraktionsseismik 240 240 -130 -110 -90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 70 90 110 160 180 200 220 160 180 200 220 Entfernung [m] 200 1200 2200 3200 4200 5200 P-Wellengeschwindigkeit [m/s] Entfernung [m] verwitterter Fels Lockersedimente Prinzip Die Refraktionsseismik untersucht die Ankunszeiten der an Schichtgrenzen refraktierten P- oder S-Wellen. Mit einer Schallquelle (z. B. Hammer oder Fallgewicht) werden an der Oberäche seismische Wellen erzeugt. Diese breiten sich in den Untergrund aus, werden an Schichtgrenzen refraktiert und von mehreren Schallaufnehmern (Geophonen) an der Oberäche entlang einer Prollinie registriert. Je nach gewünschter Eindringtiefe müssen Prollänge und Abstand der Geophone verändert werden. Ausgewertet werden die Erstankunszeiten der direkten und refraktierten Welle, um daraus die Tiefenlage der Schichten zu bestimmen. Ergebnis Die Refraktionsseismik liefert eine 2D Verteilung der Wellengeschwindigkeiten im Untergrund. Mögliche Anwendungsbereiche - Tiefenbestimmung von Schichtgrenzen - Untersuchung des Verwitterungsgrades - Strukturerkundung (z. B. Störungszonen, Schwächezonen) Erkundungstiefe und Messintervall - Eine Erkundung ist bis zu einer Tiefe von etwa 20 % der aktiven Geophonauslage möglich, wobei die Reichweite des Signals von der Energie der Schallquelle abhängt. - Eine minimale Anzahl von 12-24 Geophonen ist für die Refraktions- seismik erforderlich. Um größere Tiefen zu erkunden, ist jedoch eine Anzahl von >24 Geophonen zu empfehlen. - Der Geophonabstand sollte etwa 10 % der Erkundungstiefe betragen. Einsatzbedingungen und Hinweise - Die Durchführbarkeit des refraktionsseismischen Verfahrens hängt stark von den Verhältnissen der seismischen Geschwindigkeit der oberhalb und unterhalb des Refraktors liegenden Schichten ab. - Voraussetzung für den Einsatz der Refraktionsseismik ist ein ansteigender Geschwindigkeitsgradient mit der Tiefe. Beispiel Mittels der Refraktionsseismik sollte die Tiefenlage der Festgesteins- grenze ermittelt werden, um die Einbindetiefe eines Bauwerkes zu bestimmen. Anhand der Ergebnisse lassen sich geologische bzw. verwitterungsbedingte Grenzen bestimmen und eine Unterteilung des Untergrundes in drei Schichten mit unterschiedlichen Materialei- genschaen vornehmen (siehe Abbildung unten). 240 240 -130 -110 -90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 70 90 110 160 180 200 220 160 180 200 220 kompakter Fels Höhe mNN Höhe mNN

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Refraktionsseismik

240 240

-130 -110 -90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 70 90 110

Distanz [m]

160

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220

160

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200

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Entfernung [m]200

1200

2200

3200

4200

5200

P-W

elle

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t [m

/s]

Entfernung [m]

verwitterter Fels

Fels

Lockersedimente

PrinzipDie Refraktionsseismik untersucht die Ankunszeiten der an Schichtgrenzen refraktierten P- oder S-Wellen. Mit einer Schallquelle (z. B. Hammer oder Fallgewicht) werden an der Ober�äche seismische Wellen erzeugt. Diese breiten sich in den Untergrund aus, werden an Schichtgrenzen refraktiert und von mehreren Schallaufnehmern (Geophonen) an der Ober�äche entlang einer Pro�llinie registriert. Je nach gewünschter Eindringtiefe müssen Pro�llänge und Abstand der Geophone verändert werden. Ausgewertet werden die Erstankunszeiten der direkten und refraktierten Welle, um daraus die Tiefenlage der Schichten zu bestimmen.

ErgebnisDie Refraktionsseismik liefert eine 2D Verteilung derWellengeschwindigkeiten im Untergrund.

Mögliche Anwendungsbereiche- Tiefenbestimmung von Schichtgrenzen- Untersuchung des Verwitterungsgrades- Strukturerkundung (z. B. Störungszonen, Schwächezonen)

Erkundungstiefe und Messintervall- Eine Erkundung ist bis zu einer Tiefe von etwa 20 % der aktiven Geophonauslage möglich, wobei die Reichweite des Signals von der Energie der Schallquelle abhängt.- Eine minimale Anzahl von 12-24 Geophonen ist für die Refraktions- seismik erforderlich. Um größere Tiefen zu erkunden, ist jedoch eine Anzahl von >24 Geophonen zu empfehlen.- Der Geophonabstand sollte etwa 10 % der Erkundungstiefe betragen.

Einsatzbedingungen und Hinweise- Die Durchführbarkeit des refraktionsseismischen Verfahrens hängt stark von den Verhältnissen der seismischen Geschwindigkeit der oberhalb und unterhalb des Refraktors liegenden Schichten ab.- Voraussetzung für den Einsatz der Refraktionsseismik ist ein ansteigender Geschwindigkeitsgradient mit der Tiefe.

BeispielMittels der Refraktionsseismik sollte die Tiefenlage der Festgesteins-grenze ermittelt werden, um die Einbindetiefe eines Bauwerkes zu bestimmen. Anhand der Ergebnisse lassen sich geologische bzw. verwitterungsbedingte Grenzen bestimmen und eine Unterteilung des Untergrundes in drei Schichten mit unterschiedlichen Materialei-genschaen vornehmen (siehe Abbildung unten).

240 240

-130 -110 -90 -70 -50 -30 -10 10 30 50 70 90 110160

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kompakter Fels

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