Borrmann, H.-G.

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Article, Published VersionBorrmann, H.-G.Über eine trapezförmige Elektroden-Sonden-AnordnungMitteilungen der Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau; SchriftenreiheWasser- und GrundbauVerfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/106062Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:Borrmann, H.-G. (1964): Über eine trapezförmige Elektroden-Sonden-Anordnung. In:Mitteilungen der Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau; SchriftenreiheWasser- und Grundbau 13. Berlin: Forschungsanstalt für Schiffahrt, Wasser- und Grundbau.S. 115-124.Standardnutzungsbedingungen/Terms of Use:Die Dokumente in HENRY stehen unter der Creative Commons Lizenz CC BY 4.0, sofern keine abweichendenNutzungsbedingungen getroffen wurden. Damit ist sowohl die kommerzielle Nutzung als auch das Teilen, dieWeiterbearbeitung und Speicherung erlaubt. Das Verwenden und das Bearbeiten stehen unter der Bedingung derNamensnennung. 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Zu den Ergebnis sen gehört eine Variante der Widerstandskartierung, über die im folgenden berichtet wird. Bei Kartierungsmessungen mit den Anordnungen von WENNER und SCHLUMBERGER wer den durch eine an der Ober!'läche gelegene Inhomo-genität mehrere Extrema hervorgerufen. Die Diskontinu.ität im spezifischen Widerstand wirkt sich auf das Meßergebnis aus, wenn bereits die erste Elektrode in ihre Nähe kommt. Der Einfluß einer dünnen vertikal en Schicht (Blatt) bzw. einer vertikalen Schicht-grenze üb er s treicht e i nen Bereich de s Profils von 5 t = ~ • E1E2 bei WENNER (t = a ) und 4 t = 2 • E1E2 be i SCHLUMBERGER , wenn ein "longi tud i nales" Profil quer zur Störfl äche gemes sen wird .l Dabei bedeuten t di e Eindring- oder Bezugstief e und ~ den Abstand . der be i den Elektrod en voneinander. Die mehrfachen Extr ema komp l iz i er en d i e Korre l ation von Anomalie und Ursache, insbeson-dere, wenn mehrer e Ursachen vorhanden s ind oder mit de ren Exi sten z gere chnet werden muß. I n Abb. 1 s i nd die Ergebnisse von Kartierungen dar gestellt , die in e i nem Trog ge messen wurden . Das homogene Medium (Wasser) mit dem spezifischen Widerstand Po enthielt als vertikalen Störkörper eine 0 ,2 cm dicke Messingplatte von 10,7 x 10,7 cm2 • Der Abstand der Oberkante der Platte von der Wasseroberfläche betrug 0,3 cm. Die Messungen wurden quer zur Platte ausgeführt und in der Weise dargestellt, daß auf der Ordinate das Verhältnis von scheinbarem .spez i fischem Widerstand Ps zum spezifischen Widerstand des un-ges törten Mediums p0 und auf der Abszisse das Profil aufgetragen sind. Kurve I zeigt eine Kartierung nach \~~R mit a = 4 cm. Auf diese engräumige Anordnung wirkt der Störkörper noch weit-gehend wie eine den Trog teilende Vland (Breite des Troges 70 cm). so daß der Kurve nverlauf als dafür charakteristisch bezeichnet werden kann (CARPENTER). Die gleichen Grundzüge trägt Kurve II (WENNER, a = 10 cm), allerdings sind hier die Extrema - wenn der - 118 -~ 9o 1,0 0,!1 0,8 1,0 0,9 1,1 1,0 0,9 1,1 1,0 0,!1 0 10 zo JO '10 cm Anordnungen SliJrk6rprr I f lf s lf s lt f JY 11!7JI s~s I J fJ HauptprtJfil f 10 s 10 s 10 f f ][ c, NtiJMipraf/1 E 11 s z s 77 E J[ Abb. 1: Modellmessungen über einer vertikalen Störung im homogenen Medium - 119 -Störkörper zwischen E1 und s1 bzw. s2 und E2 liegt - weniger stark ausgeprägt. Das Maximum im Bereich ~ • •• d ••• o (d = Abstand des Meßmittelpunktes von der Platte) ist bei Kurve II gr ößer a ls bei Kurve I. Es wäre von Vorteil, eine Meßkurve mit nur einem Extre-mum zu erhalten, da die Messungen dann wesentlich leichter zu über• blicken sind. Diese Forderung wird auch nicht von der SCHLUM-BERGER-Anordnung erfüllt; Kurve III (E1E2 = 24 cm, s1s2 = 20 cm). Sie hat jedoch gegenüber Kurve II den Vorzug, neben den Lateral-effekten (Minima) ein fast doppelt so großes prägnantes Maximum zu besitzen. Die Eigenschaft der SCHLUMB.l!;J:lGER-:Anordnung, durch den geri ngen Sondenabstand (gering im Verhältnis zum Elel~roden­abstand) das Detail hervorzuheben, 3oll auf eine modifizierte Anordnung übertragen we rden. Die Modifizierung der SCHLU!f,BERGER-Anordnung soll darin bestehen, daß Elektroden und Sonden nicht mehr auf einer Linie stehen, son-dern die Sonden a uf dem e i gent lichen Profil (Hauptprofil H) und die Elektroden auf einem parallelen Nebenprofil N geführt werden; Elektroden und Sonden bi lden dabe i d ie Eckpunkte eines Trapezes. Ist der Stö.rkörper so bemessen, daß seine Ausdehnung quer zum . Profil kleiner ist als die Entfernung zwischen Haupt- Q~d Neben-profi l HN, dann werden die Latera l effekte geringer bzw. ver-schwinden. Auf diese Weise erhält man übersichtliche Meßkurven. Mit einer solchen trapezför mi gen Anordnung wurde Kurve IV 'ge -messen (E1E2 = 24 cm, s1s2 = 2 cm, HN = 10 cm). Da ~ as Hauptpro-fil über die Mitte des Bl eches führte, ragte der Störkörper auf beiden Seiten um 5 cm über das Hauptprofil hinaus. Aus diesem Grunde sind die als Lateraleffekte bezeichneten Minima natürlich noch vorhanden, doch stehen sie in ihrer Bedeutung hinter denen der Kurven I, II und III zurück. (Die Asymmetrie der Kurven zeugt von der Streuung der Meßwerte, wodurch jedoch das Grundsätzliche der Untersuchung nicht berührt wird). Das Maximum tritt klar her-vor und erreicht praktisch die gleiche Höhe wie bei de r SCHLUM-BERGER-Messung. Der scheinbare spezifische Widerstand p8 wird nach der bekannten Formel --+--E1S2 E2S2 berechnet, in der 6~ die Potentialdiffe renz zwischen den Sonden und I den 3trom bedeuten. - 120-Das Anwendungsgebiet der trapezförmigen Anordnung wird weniger in der Lagerstättenerkundung, sondern mehr in den speziellen Auf-gaben der Ingenieurgeophysik liegen. Gedacht ist hierbei an die Untersuchung der Homogenität oberflächennaher langgestreckter, etwa linienförmiger Körper, wie sie z.B. durch chemische Dichtungs- , schleier unter Staudämmen, Rohrleitungen, Mauern o. ä. gegeben sind. Die Vorteile der Trapez-Anordnung wirken sich dann voll aus, wenn das Mediu·m, in das der inhomogene langgestreckte Körper ein-gebettet ist, weitgehende Homogenität aufweist. Die Frage, in welchem Maße aUf dem Nebenprofil ge legene Inhomogenitäten die Ergebnisse beeinflussen, bleibt weiteren Untersuchungen vorbehal-ten~ Möglicherweise besteht in der Verwendung von MehrfacheleKtro-den eine Chance, die Wi r ~ung dieser Inhomogenitäten einzuschrän-ken. Betrachten wir die Kurven der Abb. 1 im Hinblick auf den langge-streckten Körper, so können sie als Spe·zialfall, in dem die spezifischen Widerstände von Körper und umgebendem Medium mitein-ander identisch sind, aufgefaßt werden. Bei Vorhandensein eines langgestreckten Körpers mit P K* p 0 ( P 0 = spezif. Widerstand des umgebenden Mediums) ändert sich der Bezugswert im "ungestörtenn Bereich; die Kurvenform bleibt erhalten. Zur Stützung der bisherigen Ausführungen zeigt Abb. 2 Messungen aus der Praxis /1/. In einem chemischen Dichtungsschleier1), der a ls vertikales Dichtungselement unter einem Staudamm dienen soll, wurde eine Lücke ge l assen. Sie soll unter Berücksichtigung des Wirkungsradius der begrenzenden Verpressungsbohrun~en effektiv 3 m betragen. Nach den vorlie genden Angaben müßte die Diskonti-nuität zwischen den Punkten 23 und 26 des Profils li~gen. Die Meßkurven geben jedoch zu der Vermutung Anlaß, daß hier eine Ver-schiebung um etwa 3 m vorliegt. Da das Interesse nicht auf die genaue Lage der Lücke, sondern auf die Fo~m und Intensität der durch s i e l:;>ewirkten Indikation gerichtet ist, spielt der Orientierungsfehler nur eine untergeordnete Rolle. Auf diesem Schleierabschnitt wurde mit verschiedenen Anordnungen kartiert. Kurve 1 und 2 wurden nach VffiNNER gemessen, a = 6 m und 1T"];lach einem Verfahren von JOOSTEN und J.ÄRDE werden zwei Chemi-kalien (Wasserglas und Magnesiumchlorid) in das Erdreich ge-presst. Durch chemische Reaktion.der beiden Komponenten entsteht! ein Gel, das die einzelnen Erdstoffpartikeln miteinander ver- • kittet .• Der Abstand zwischen den Verpressungsbohrungen wird F.!O gewählt 1_ daß sich ihre Wirkungsbereiche überschneiden. Vgl. JAHDE: Injektionen zur Verbesserung von Baugrund und Bau-werk. Berlin 1953· 9s 9o 1,5 1,0 1,4> ~ l,f l.,JI 1,5 1,1 - 121 ·-rvv·' 1l u E z l s: s E Js H II J Abb. 2: Kartierungen über einer Lücke in einem chem. Dichtungsschleier - 122 12 m. Bei Kurve 1 tritt die Indikation über der LÜcke scharf und klar hervor. Kurve 2 zeigt außer einem relativ breiten Maximum über der Diskontinuität noch zwei Nebenmaxi ma, deren Ursache wegen der zu kurzen verfügbaren Strecke nicht näher untersucht werden konnte. Das Verhä ltnis ~~ . für das Maximum über der Diskontinuität ist bei Kurve 2 geringer als bei Kurve 1, was durch unterschiedliche Brei · ~en- und Tiefenwirkung der beiden Mess ungen zu erklären ist. Beide Indikationen können ungeachtet der Nebenmaxima als eindeutig be zeichnet werden. Die Kurven 3 und 4 wurden mit der tr~pezförmigen Anordnung gemessen; Kurve 3: E1E2 Kurve 4: Eh 6 m, s1s2 12 m, s1s2 3. m, H..'N' 3 m, HN 5 m; 5 m. Ihre Maxima sind ungefähr doppelt so groß wie die der WENNER-Messungen. Läßt man formal ~ • E1E2 als Eindringtiefe :für die Trapez-Anordnung ge lten, dann wäre Kurve 1 mit Kurve 4 zu verglei-chen. Es zeigt sich, daß die Trapez-Anordnung wesentlich empfind-licher ist und einen größeren abs bluten Störpegel zuläßt. Durch das Fehlen der Lateraleffekte werden die Kurven von einer Mehr-deutigkeit befreit, die sonst bei der üblichen SCHLUi\ffiERGER- An-. ordnung durch mehrere Störkörper he r vorgerufen wird. Für die Unter-suchung eines relativ kurzen linienförmi gen Kör pers erweist sich die Trapez -Anordnung auch insofern als gÜnstig, a ls mit den Sonden f ast bis an die Begrenzung des Körpers ge gangen werden kann, ehe Randstörungen eintreten. Die Anwendung der trapezförmigen Elektroden-sonden-Anordnung wird im all geme inen dann sinnvoll sein, wenn die Lage eines Körpers bekannt ist und nach dessen Ungleichmäßigkeiten gefr agt wird. Außer für besondere Aufgaben der Ingenieurgeophysik dürfte diese Anordnung auch für archäologische Untersuchungen von Interesse sein. - 123 -Zusammenf assUilg Es wird eine Vierpunkt-Anordnung "beschrieben, die insbesonde-re für die Untersuchung oberflächennaher, langgestreckter Kör-per geeignet erscheint. Dadurch, daß die Sonden auf dem zu untersuchenden Profil und die Elektroden auf einem parallelen Nebenprofil geführt werden , lassen sich Lateraleffekte an den Elektroden, bedingt durch die Inhomogenitäten innerhalb des Körpers , vermeiden. Auf diese Wei-se wird die Maßkurve übersichtlicher und die Korrelation und Ur-sache einfacher. Literatur: [1] BORBMANN, H.-G.: [2] CARPENTER, .E:.w.: [3] KRAJEW, A.-P.: Gütekontrolle von Untergrunddichtungen. Forschungsbericht der Forschungsanstalt für Schif fahrt, Wasser- und Grundbau, Berlin 1962 · Some notes concerning the WENNER-con-figuration Geophys. Prospecting 3 (1955), No 4 Grundlagen der Geoelektrik VEB Verlag, Technik, Berlin 1957 ,-. . .1,' t.,. 

Über eine trapezförmige Elektroden-Sonden-Anordnung

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