System zur Erkundung und Dokumentation von Bohrungen im Karst
Geotechnisches Ingenieurbüro Prof. Fecker und Partner GmbH - Prof. Dr.-Ing. Edwin Fecker
Das Geotechnische Ingenieurbüro Prof. Fecker und Partner (GIF) übernimmt im Teilprojekt 14 einen Beitrag bei der Aufgabe, das verkarstete Gebirge der unterirdischen Wasserkraftanlagen in der Gua Seropan und Bribin zu erkunden.
Verkarstete Kalksteine zählen zu den schwierig zu erkundenden Gebirgsarten, weil die Ver-karstung häufig keine Systematik erkennen lässt, nach der die Karsthohlräume ausgebildet sind. Besonders wenn das Kalkgebirge aus Riffkalken entstanden ist, kann das Gebirge beim Gesteinsbildungsprozess angelegte röhrenförmige Hohlräume enthalten, der Kalkstein kann durch das Emporheben an die Landoberfläche tektonisch beansprucht und dabei durch Klüfte zerlegt sein, und letztlich kann der Verkarstungsprozess der jüngeren geologischen Geschichte zur Bildung weiterer Karsthohlräume geführt haben. Dieser Verkarstungsprozess kann teilweise vorhandene Hohlräume und Kluftsysteme vergrößert und teilweise ganz neue Hohlräume geschaffen haben.
Um Wasserumläufigkeiten von Absperrbauwerken für Stauräume im Karst möglichst auszu-schließen, kommt der Vorerkundung des verkarsteten Gebirges große edeutung zu. Durch die Erkundung müssen alle Karsthohlräume nach Lage und Größe möglichst exakt beschrie-ben werden, um geeignete Maßnahmen zu treffen, welche die Umläufigkeit verhindern oder zumindest auf ein technisch vertretbares Maß reduzieren.
Die am häufigsten angewandte Methode um das Karstgebirge zu erkunden sind Auf-schlussbohrungen, die im Regelfall als Kernbohrungen ausgeführt werden. Aus den gewonne-nen Kernmärschen und den sonstigen Erkundungsmaßnahmen erstellt der bearbeitende Geo-loge ein Baugrundmodell, welches besonders auf die Fragestellung der Wasserumläufigkeit von Staudämmen durch Klüftung und Verkarstung eingeht. Ziel des gegenständlichen Antrages ist, dabei die Informationen, welche aus den Bohrkernen abgeleitet werden, durch weitere Erkenntnisse aus dem Bohrloch selbst zu ergänzen.
In nicht verkarsteten Gesteinen findet diese Ergänzung durch eine optische Bohrloch-sondierung mit einem Scanner statt, bei der die Bohrlochwand Millimeter für Millimeter mit dem Scanner aufgenommen und auf dem Bildschirm rechnerisch eine nach magnetisch Nord orientierte Abwicklung der Bohrlochwand erzeugt und ein virtueller Kern konstruiert wird, eine Vorgehensweise, für die GIF ein Patent besitzt (DP Nr. 44 37 525). Das Ergebnis der Scan-nerbefahrung ist die Bestimmung der Fallrichtung und des Fallwinkels von Klüften und Schichtflächen, ferner die Ermittlung von Kluftabständen, Durchtrennungsgrad, Kluftöffnung, Kluftfüllung, Verwitterungsgrad und nachgeordnet die Gesteinsbeschreibung des Anstehenden, wofür der Bohrkern jedoch besser geeignet ist.
In verkarsteten Gesteinen zeigte sich das Verfahren bisher dahingehend als unzulänglich, dass die Beleuchtungseinrichtung des Scanners nicht in der Lage war, die angefahrenen Karsthohlräume auszuleuchten, so dass man zwar erkennen konnte, dass ein Hohlraum vor-handen ist, wie er sich ins Gebirge fortsetzt und welche Ausdehnung er besitzt war jedoch nicht zu erkennen.
Die Realisierung von Möglichkeiten, die sich dazu bieten, z. B. die Hohlraumwand mit einem Laser abzutasten, scheiterte bisher an den grundlegenden Vorversuchen und Erprobungen, die einer solchen Realisierung hätten vorausgehen müssen. Ohne z. B. den Vorversuch aus-zuführen, ob und bis in welche Tiefe ein Laser in einem mit trübem Wasser gefüllten Karst-schlauch die mit tonigem Verwitterungsrückstand überzogene Hohlraumwand abtasten kann, oder ob es vorteilhafter ist, statt der Laser- besser die Ultraschalltechnik einzusetzen, ist eine Realisierung nicht möglich.
Im gegenständlichen Forschungsvorhaben sollen in einem ersten Schritt zunächst unter Laborbedingungen die verschiedenen Möglichkeiten getestet und untersucht werden sowie anschließend in einem zweiten Schritt die gewonnenen Erfahrungen technisch so umgesetzt werden, dass der Scanner kombiniert mit einem zusätzlichen geeigneten Messverfahren in der Lage ist, die Anforderungen des Karstgebirges zu erfüllen.
Mit einem solchen Scanner sollen einerseits die Vorhaben auf Java technisch unterstützt und andererseits ein Wissenstransfer mit den indonesischen Fachkollegen organisiert werden.
Team
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Prof. Dr.-Ing. Edwin Fecker
Projektleiter
Phone: +49 (0)7243 98292
Email: fecker(at)gif-ettlingen.de
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Dipl.-Ing. (FH) Patrik Gingelmaier
Phone: +49 (0)7243 5983-84
Fax: +49 (0)7243 5983-97
Email: gingelmaier(at)gif-ettlingen.de
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Dipl.-Ing. (FH) Brigitte Nguefack-Tatsadong
Phone: +49 (0)7243 5983-7
Fax: +49 (0)7243 5983-97
Email: mail(at)gif-ettlingen.de
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