7.2.4.2 Übersicht über die geophysikalischen Verfahren und ihre Anwendungsmöglichkeiten

(1) Das Methodeninventar der Geophysik ist umfangreich. Es lässt sich in Oberflächenverfahren und Bohrlochmessverfahren untergliedern (Tab. 7-3 und 7-4).

Oberflächenverfahren

(2) Oberflächenverfahren liefern entlang von Profilen oder auf Flächen Erkenntnisse über den Aufbau des Untergrundes, die je nach Verfahren auch eine detaillierte tiefenabhängige Aussage erlauben. In diesem Fall kann ein dreidimensionales (Struktur-)Bild des Untergrundes abgeleitet werden. Geophysikalische Oberflächenverfahren arbeiten quasi berührungslos und erfordern deshalb keinen Eingriff in den Untergrund.

Tab. 7 – 3: Geophysikalische Oberflächenverfahren

Potenzialverfahren	Georadar/Seismik
Magnetik	Georadar
Gravimetrie	Refraktionsseismik
Geoelektrik	2D-/3D-Reflexionsseismik
Elektromagnetik	Seismische Tomographie

Tab. 7 – 4: Geophysikalische Bohrlochmessverfahren

Technische Messungen, Messung geometrischer Größen	Passive Messungen, Messung natürlicher Felder	Aktive Messungen, Messung aufgeprägter Felder
Bohrlochkaliber (CAL) Bohrlochneigung (DV) Bohrlochazimut (AZ)	Elektrisches Eigenpotenzial (SP) Natürliche Gammastrahlung (GR) Strömungsgeschwindigkeit (FLOW) Druck (P) Salinität (SAL) Temperatur (TEMP)	Elektrische Messungen (Ströme) Elektromagnetische Messungen (Felder) Akustische Messungen (Wellen) Kernphysikalische Messungen (Teilchen)

Bohrlochmessverfahren

(3) Bohrlochmessverfahren zeichnen sich durch die Gewinnung punktueller tiefenbezogener Informationen mit hoher Auflösung aus. Die Ergebnisse geben Aufschluss über die geologischen Verhältnisse in unmittelbarer Umgebung der Bohrlochwand.

(4) Eine Beschreibung der gebräuchlichen geophysikalischen Verfahren

• Magnetik,
• Elektromagnetik,
• Georadar

erfolgt in den BFR KMR, A-3.1 unter Berücksichtigung der besonderen Anforderungen bei der Kampfmittelortung. Sie können auch für bestimmte Fragestellungen im BoGwS-Bereich genutzt werden, z. B. zum Definieren der Lage von nicht oberirdisch sichtbaren Erdtanks.

Verfahrenskombination oft sinnvoll

(5) Um ein flächenhaftes und räumliches geologisches Bild des Untergrundes zu erhalten, sollten Oberflächenverfahren und Bohrlochmessungen kombiniert werden. Die Bohrlochmessungen dienen dabei dem direkten „geologischen“ Aufschluss des Untergrundes, an denen die Ergebnisse der Oberflächenverfahren kalibriert werden und so ein flächenhaftes bzw. räumliches Modell des Untergrundes in der Umgebung bzw. zwischen Bohrungen und anderen Aufschlüssen (Schurf etc.) erstellt werden kann.

Geophysik als Vorerkundung

(6) Zur Festlegung von optimalen Bohransatzpunkten empfiehlt es sich, vorweg eine linien- bzw. flächenhafte geophysikalische Untersuchung durchzuführen. Damit können „Schlüsselpositionen“, die zum Verständnis über den Aufbau des Untergrundes beitragen, im Gelände gefunden und exakt festgelegt werden. Ebenso werden unliebsame Überraschungen wie z. B. das Anbohren von Tanks, unterirdischen Fundamenten oder das ungewollte Durchbohren von abdichtenden Stauern (geologische Barriere) vermieden.

Weites Spektrum möglicher Anwendungen

(7) Die Anwendungsmöglichkeiten geophysikalischer Verfahren sind weit gefächert. Sie reichen von der Bauwerksprüfung über die Baugrund- und Verkehrswegeerkundung sowie die Deponie- und Altlastenuntersuchung bis hin zur Lagerstättenerkundung. Tabelle 7-5 gibt einen Überblick über die möglichen Anwendungsbereiche mit ihren spezifischen Untersuchungsobjekten. Tabelle 7-6 zeigt Anwendungsmöglichkeiten der einzelnen geophysikalischen Oberflächenverfahren (Anwendungsmatrix).

Tab. 7 – 5: Anwendungsbereiche geophysikalischer Erkundungsverfahren

Anwendungsbereich	Untersuchungsobjekte
Seismische Exploration	Erdöl-/Erdgaslagerstätten, Untergrundspeicher, Endlager
Geotechnik/Umwelt, Ingenieur- und Umweltgeophysik	Industriebrachen, Rüstungsalt- und Militärstandorte, Altablagerungen, Deponien, Grundwasser, Baugrund, Verkehrswege, Kampfmittel, Fässer, Tanks, Hohlräume, Fundamente, Tunnel, Bauwerksprüfung u. a.
Prospektion auf Massenrohstoffe	Kies, Sand, Ton, Gips, Erze u. a.
Grundwasserprospektion/Hydrogeologie	Trinkwasser, Mineral- und Thermalwasser u. a.
Archäologische Erkundung	Mauern, Fundamente, Gräben, Gruben, Gräber, Hohlräume, Metallobjekte u. a.

Tab. 7 – 6: Anwendungsmöglichkeiten geophysikalischer Oberflächenverfahren

Methode/Anwendungsmöglichkeiten	Magnetik	Gravimetrie	Geoelektrik	Elektromagnetik	Georadare	Seismik
Erkundung regionaler Strukturen im Untergrund	•	•	•			•
Erkundung lokaler geologischer Strukturen im Untergrund	•		•	•		•
Abgrenzung lithologischer Einheiten	(•)		•	•		•
Nachweis von Lagerungsstörungen im Lockergestein			•			•
Erkundung von Verwerfungen, Störungen, Kluft- und Auflockerungszonen			•	•	(•)	•
Kartierung von Erosionsrinnen		•	•			•
Ermittlung der Festgesteinsoberkante unter Lockergesteinsbedeckung sowie der Mächtigkeit der Verwitterungsschicht		•				•
Bestimmung elastischer Parameter wie der Poissonzahl, insbesondere für geotechnische Aufgabenstellungen						•
Auffinden und Abgrenzen von verdeckten Altablagerungen	•		•	•		(•)
Bestimmung der Grundwasseroberfläche		(•)	•		(•)	•
Bestimmung der Teufe und Mächtigkeit von Grundwasserstauern			•			•
Kartierung von Schadstofffahnen			•	•	(•)
Abgrenzung oberflächennaher Versalzungsbereiche			•	•
Lokalisierung vergrabener metallischer Objekte (Tanks, Container, Fässer)	(•)			•	•
Auffinden und Eingrenzen von Fasslagern	•			•
Nachweis von Munition und Blindgängern	•			•
Ortung von verdeckten Mauern und Fundamenten	•			•	•
Ortung oberflächennaher Rohr- und Kabeltrassen	•			•	•
Ortung natürlicher und künstlicher Hohlräume		•	•		•	(•)

Tab. 7 – 7: Anwendungsmöglichkeiten der Oberflächengeophysik bei der Baugrunderkundung

Problemstellung	Untersuchungsziel	Verfahren
Bestimmung der Mächtigkeit von Hangschutt	Kartierung der Tiefenlage der Felsgesteinsoberkante	Refraktionsseismik
Aussagen zum Verwitterungsgrad von Gesteinen	Unterscheidung von Boden- und Felsklassen (leicht/schwer löslich)	Refraktionsseismik
Allg. Erkundung, Untersuchung des Baugrundes	Struktureller Aufbau des geologischen Untergrundes (Störungen, Schichtverlauf etc.)	Reflexionsseismik; geoelektrische Sondierungskartierung, Elektromagnetik
Fundamentgründungen	Flächenhafte Verteilung von Lockersedimenten	Widerstandskartierung, Elektromagnetik
Trassenplanung im Straßenbau	Nachweis von Verkarstungszonen im Muschelkalk, die mit Lockermaterial (Schlottenlehm) gefüllt sind	Widerstandskartierung
Erkundung von Tunneltrassen im Festgestein	Nachweis von Störungs- und Vergrusungszonen (im Granit)	Widerstandskartierung, Georadar
Gründung von Brückenpfeilern	Bestimmung der Festgesteins- oberkante	Refraktionsseismik, Geoelektrik
Baugruben; Niederbringen von Rammkernsondierungen	Lokalisierung von Tanks und Fässern	Magnetik, Georadar, Elektromagnetik
Anlegen von Schürfen und Baugruben	Lokalisierung von Leitungen	Magnetik, Elektromagnetik Georadar
Gründungen, Tunnelbau	Lokalisierung von Hohlräumen	Georadar, Geoelektrik
Baugrundqualität	Bestimmung des Schermoduls	Seismik

(8) In zunehmendem Maße werden geophysikalische Erkundungsverfahren auch bei der Baugrunderkundung eingesetzt. Hierzu sind in Tabelle 7-7 einige Problemstellungen mit ihren zugehörigen Untersuchungszielen und möglichen geophysikalischen Verfahren zur Lösung aufgeführt. Baumaßnahmen folgen häufig auf die eigentliche Untersuchungsphase von Boden- und Grundwasserkontaminationen, wenn Liegenschaften einer Um- oder Wiedernutzung zugeführt werden. Die Tabelle soll dem planenden (Bau-)Ingenieur Anregungen zu den unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten der Geophysik der Baugrunderkundung geben.