1. Einführung,
2. Versuchsaufbau und Versuchsdurchführung,
3. Erstellen der Laufzeitkurven für Schuss und Gegenschuss,
4. Ermittlung der Scheingeschwindigkeiten,
5. Bestimmung der Überholentfernung und Interceptzeit,
6. Überprüfung ob es sich um eine söhlige oder geneigte Lagerung handelt,
7. Berechnung der Tiefe/Teufe der Schichtgrenzen,
8. Ergebniszusammenfassung,
9. Anhang: Diagramme.
Einführung:
Die Hammerschlagseismik
Die Hammerschlag-Refraktionsseismik ist eine Methode der Seismik und dient zur Erkundung und Messung von oberflächennahen Schichten.
Die Anwendung ist von einem geringen gerätgestützten Aufbau geprägt und lediglich anwendbar, wenn die Schichtgeschwindigkeit v der elastischen Welle mit der Geschwindigkeit zunimmt.
Durch einen Hammerschlag auf eine Schlagplatte wird ein elastischer Impuls erzeugt; dieser hat ein primäres Wellenfeld zur Folge, welches sich aus einer Longitudinalwelle, Transversalwelle und Rayleighwelle zusammensetzt.
Die Longitudinalwelle besitzt hierbei die höchste Ausbreitungsgeschwindigkeit und kürzeste Laufzeit.
Reflexionen und Brechung erzeugen ein sekundäres Wellenfeld an den Schichtgrenzen des Untergrundes; diese können mithilfe von Geophonen aufgezeichnet werden.
Die Messungen erlauben Rückschlüsse über den Aufbau des Untergrundes.
Genutzt wird dabei ein Wellentyp, welcher an den Grenzen von Schichten auftritt, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit zunimmt.
Der entscheidende Zusammenhang wird durch das Snelliussche Brechungsgesetz erklärt: sin a / vi = sin ß / v2
Nimmt die Ausbreitungsgeschwindigkeit zu bei einem Schichtwechsel, so wird die Welle vom Lot weggebrochen, dabei kann die Welle genau entlang einer Schichtgrenze weggebrochen werden; dieser Fall tritt unter dem kritischen Winkel i auf.
Dabei gilt: sin i = vi /v2
Die Welle breitet sich dabei mit der Geschwindigkeit v2 entlang der Grenze aus und erzeugt dabei sekundäre Wellen an jedem Punkt der Grenzfläche. (Huygenssches Prinzip)
Die Überlagerungen der sekundären Wellen sind als Kopfwelle sichtbar und diese überholt nach einer gewissen Entfernung die direkte Welle in der oberen Schicht.
Für die Methode wurden folgende Geräte verwendet bzw. benötigt:
- Terralog MK6
- Maßband
- Geophone
- Geophon-Kabelrollen
- Triggergeophon mit Kabel
- BatteriemitStromkabel
- Schlagplatte
- Vorschlaghammer
1) Versuchsaufbau bzw. -durchführung
Der Versuch wurde mit einem Schuss und Gegenschussverfahren in zwei getrennten Gruppen durchgeführt, dabei wurde der Schuss von Gruppe 1 und der Gegenschuss von Gruppe 2, verzögert um mehrere Stunden, durchgeführt.
Die Geophone wurden in ungleichmäßigem Abstand ausgelegt; beginnend mit 8 Stück im Abstand von 0,5m (Gl - G8), dann 6 Stück im Abstand von 1m (G9 - G14) und anschließend 9 Geophonen im 2m Abstand (G15 - G23).
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
2) Erstellen der Laufzeitkurven für Schuss und Gegenschuss
(siehe dazu im Anhang die Laufzeitkurven, welche auf Millimeterpapier aufgetragen wurden) [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] Die Laufzeitkurven verlaufen in Korrelation zueinander nicht spiegelsymmetrisch!
3) (Schein-) Geschwindigkeitenermittlung
- Bitte die beiliegenden Graphen hinzuziehen -
Die Bestimmung von (vi / V2) erfolgt aus dem Kehrwert der Steigungsdreiecke der Geraden (direkte und refraktierte Welle).
a) Berechnung der Geschwindigkeiten in (m/s) für den Schuss:
- Geschwindigkeit der direkten Welle (vi): 666,67 (m/s)
- Geschwindigkeit der refraktierten Welle (v2): 1059,46 (m/s)
- Interceptzeit(tint):0,009(s)
b) Berechnung der Geschwindigkeiten in (m/s) für den Gegenschuss:
- Geschwindigkeit der direkten Welle (vi): 540 (m/s)
- Geschwindigkeit der refraktierten Welle (v2): 1862,069 (m/s)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Die Interceptzeit der Schüsse ist deutlich geringer als die der Gegenschüsse, daher ist die Zeit also geringer bis die Welle das erste Mal auf den Refraktor auftrifft.
Die Schicht sollte dementsprechend in Richtung des Gegenschusspunktes einfallen.
Die Überholentfernung ergibt sich aus dem Schnittpunkt der direkten und refraktierten Welle.
Die Interceptzeit kann an der Laufzeitachse (Y-Achse) abgelesen werden; sie ergibt sich aus dem Schnittpunkt der Y-Achse und der verlängerten refraktierten Welle.
Für die Messung ergibt sich eine Überholentfernung von 13,25 (m) für den Schuss und eine Interceptzeit von 0,009 (s).
Für den Gegenschuss zeigen sich eine Überholentfernung von 12,25 (m) und eine Interceptzeit von 0,016 (s).
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- Citation du texte
- Daniel Slowik (Auteur), 2012, Praktikumsbericht zum Feldpraktikum - Seismische Explorationsverfahren, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/202215
