LIAG
 

SIMULTAN

Erdfall bei Bad Frankenhausen, Thüringen

Erdfälle  – in ihrer spektakulärsten Ausprägung plötzlich eintretende Kollapsereignisse an der Erdoberfläche mit Durchmessern von wenigen Metern bis einigen 100 Metern – stellen vor allem in urbanen Gebieten eine ernstzunehmende Gefährdung für die Bevölkerung und Infrastruktur dar. Die natürliche Ursache für Erdfälle ist die Auslaugung löslicher Gesteine im Untergrund (Subrosion) und die damit verbundene Entstehung von Hohlräumen bzw. Destabilisierung des Gesteins.

Ziel des Verbundprojektes SIMULTAN (Sinkhole instability: integrated multi-scale monitoring and analysis/Erdfallinstabilität: integrierte multi-skalige Überwachung und Analyse) ist die Charakterisierung und Überwachung von Erdfallgebieten mit Methoden der Geophysik, Petrophysik und Hydrogeologie zur Entwicklung eines Früherkennungssystems für Instabilität. Gestützt werden die Untersuchungen durch Szenario-Simulationen und Modellierungen. Die Fokusgebiete im Forschungsprojekt SIMUTAN sind Thüringen und Hamburg, wo Erdfälle bereits in urbanen Gebieten aufgetreten sind bzw. Senkungsprozesse beobachtet werden. Das LIAG ist innerhalb zweier Arbeitspakete am Projekt beteiligt: der Charakterisierung kritischer Zonen mittels geophysikalischer Schlüsselparameter und der geodätisch-gravimetrischen Überwachung von Erdfallgebieten.

Seismische Messung an der Oberfläche mit Landstreamer
VSP-Messung (vertikales seismisches Profil) im Bohrloch

Zur Strukturerkundung und der Identifizierung geophysikalischer Parameter werden hochauflösende Schwerwellenreflexionsseismik (2D), Bohrlochseismik (VSP) mit Anregung von P- und S-Wellen und bohrlochgeophysikalische Methoden eingesetzt. Ziel ist die Ableitung physikalischer Schlüsselparameter, die zur Beschreibung kritischer Zonen geeignet sind. Anhand von Wiederholungsmessungen soll zudem die zeitliche Änderung der physikalischen Parameter ermittelt werden.
Mit regelmäßig wiederholten Nivellements wird die Oberflächendeformation überwacht. Eine große Herausforderung stellt die Aufgabe dar, durch hochpräzise gravimetrische Wiederholungsmessungen potentielle Massenverlagerungen im Untergrund, die erst die Oberflächendeformationen/Erdfall induzieren, nachzuweisen und durch Modellierung der Massendefizite zu verifizieren.

Projektrelevante Literatur:

  • KERSTEN, T., KOBE, M., TIMMEN, L., SCHÖN, S., GABRIEL, G. & VOGEL, D.;2016O; On Integrated Geodetic Monitoring for Sinkhole-Induced Surface Deformation and Mass Dislocation. - Ext. abstract, 3rd Joint International Symposium on Deformation Monitoring (JISDM), 30.-01.04.2016; Vienna.
  • WADAS, S., POLOM, U., KRAWCZYK, C.M., 2016. High-resolution shear wave reflection seismics as tool to image near-surface subrosion structures – a case study in Bad Frankenhausen, Germany. Solid Earth