Cavity Detection
Projektziel
Für den Bau einer Windenergieanlage wird eine Untersuchung des Untergrundes mit Geoelektrik durchgeführt. Ziel der Untersuchung ist, im Bereich der Anlagenfundamente das Vorhandensein von Hohlräumen auszuschließen.
Hintergund
In der Nähe des geplanten Standorts einer Windenergieanlage (WEA) sind Erdfälle aufgrund von Dolinen (Hohlformen in löslichem Grundgestein durch Korrosionsprozesse, siehe Blockmodell) beobachtet worden.
Ziel der Untersuchung ist es daher, im Bereich der Fundamente das Vorhandensein von Dolinen auszuschließen. Aufgrund von Bohrungen war bekannt, dass sich oberflächennah eine etwa 10 m mächtige Sandsteinschicht befindet, so dass Dolinen erst ab einer Tiefe von 10 m erwartet werde konnten. Die maximale zu erkundende Tiefe beträgt 25 m.
Abb. 1: Blockmodell einer Einsturzdoline (Quelle: Spektrum der Wissenschaft 2000)
Methodik
Abb. 2: Geoelektrik-Auslage auf freiem Feld (Foto: GeoFact)
Abb. 3: Anordnung der 14 Geoelektrik-Profile zur Abdeckung des Fundaments der Windenergie-Anlage (d=27 m). Profillänge angegeben in m
Als Untersuchungsmethode bietet sich hierfür die 2D-Geoelektrik an, die in parallelen Profilen über der Fundamentfläche und ausgewiesenen Kranstellflächen gemessen wird. (Abb. 2, 3)
In der 2D-Geoelektrik erhält man entlang eines Messprofils die Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstands mit der Tiefe. Die Widerstandswerte lassen sich Böden und Gesteinen zuordnen. Luftgefüllte Hohlräume (Abb. 1) dabei weisen höhere elektrische Widerstände und wassergefüllte niedrigere elektrische Widerstände als Festgestein auf.
Aus den Messergebnisse wird mittels 3D-least-squares-Inversion ein Untergrundmodell errechnet.
Ergebnisse
Abb. 4: Interaktive 3D-Ansicht der Verteilung spezifischer Widerstände, dargestellt in horizontalen Tiefenscheiben
Abb. 5: Berechnetes Widerstandsmodell (Inversion) für das Querprofil P03 (vgl. Abb. 3) auf der Untersuchungsfläche
Diskussion
In einer Tiefe von ca. 12 m liegen im südwestlichen Fundamentbereich ein lokaler Widerstandskontrast von 10 bis über 150 Ωm vor (Abb. 6). Dies kann durch einen ggf. verfüllten Hohlraum zurückzuführen sein. Wir empfehlen, diesen Bereich – falls nicht bereits geschehen – z.B. mit Bohrungen zu überprüfen. Wir schlagen den Punkt
R xxxxxx / H yyyyyyy (ETRS89, UTM 32N)
für eine Bohrung im Fundamentbereich vor, da hier die höchsten Widerstandswerte gemessen wurden.
Eine weitere Auffälligkeit liegt in ca. 5-6 m Tiefe nordwestlich (außerhalb) des Fundamentbereiches mit geringen Widerständen im Bereich von 10 Ωm (Abb. 6a). Die sprunghafte Erhöhung auf über 200 Ωm in direkter Nähe zu diesem Bereich (Abb. 6b) deutet auf eine Untergrundanomalie hin. Hierbei kann es sich ebenfalls um Hohlraum handeln. Ab einer Tiefe von 20 m ist diese Signatur nur noch schwach erkennbar. Der Bereich liegt außerhalb geplanter Kranstellflächen.
Abb. 6: Ausgewählte Tiefenscheiben der 3-D Inversion mit markierten Verdachtsbereichen
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