Untersuchung der Effektivität einer inversen Wenner-Schlumberger-Konfiguration

Abstract

Auf der Schwäbischen Albhochfläche, Südwestdeutschland, befindet sich die neue Hochgeschwindigkeitsbahnstrecke von Wendlingen nach Ulm der Deutschen Bahn AG in der Bauausführung. In Ergänzung zu den ausgeführten Erkundungsmaßnahmen der Baufirma (darunter mikrogravimetrische und seismische Verfahren) wurden geoelektrische Messungen in 2,5D (d. h. parallele 2D-Profile) von der Aushubsohle aus durchgeführt. Ziel war es, die Effektivität einer inversen Wenner-Schlumberger-Konfiguration für die geoelektrische Karsthohlraumerkundung in einem stark heterogenen Karstgebiet abzuleiten. Die 2,5D geoelektrische Erkundung lieferte Resistivitätswerte für Mergel und Mergelsteine, einen Kalksteinuntergrund, eine Versturzdoline und einen luftgefüllten Hohlraum. Eine klare Abgrenzung zwischen den Mergeln und Mergelsteinen und dem Kalksteinuntergrund war nur außerhalb des Einflussbereiches der Versturzdoline möglich. Die Versturzdoline konnte nicht exakt von den angrenzenden geologischen Einheiten abgegrenzt werden. Einer von drei luftgefüllten Hohlräumen konnte präzise in seiner Lage und grob in seiner Größe und Form von der 2,5D geoelektrischen Erkundung abgeleitet werden. Die anderen zwei Hohlräume wurden aufgrund ihrer Lage unter einer hochresistiven Anomalie und ihrer vergleichsweise geringen maximalen horizontalen Öffnungsweite von nur 1-mal dem verwendeten Elektrodenabstand von der Geoelektrik nicht detektiert.

Testing the effectiveness of an inverse Wenner-Schlumberger array

On the Swabian Alb high plain, southwestern Germany, the new high-speed railway line Wendlingen–Ulm of the German Railway Company (Deutsche Bahn AG) is under construction. 2.5D electrical resistivity tomography (ERT) measurements (meaning the use of parallel 2D lines) were performed at the excavation bottom level in addition to the investigation program of the construction company including microgravimetric and seismic methods. The aim was to test the effectiveness of an inverse Wenner-Schlumberger array for exploring geological defective karst voids and other karstic features in a highly heterogeneous karstic environment. The 2.5D ERT survey provided resistivity values of marls and marlstones, a limestone bedrock, a collapse doline and of an air-filled cavity. A clear demarcation between the marls and marlstones and the limestone bedrock was only possible outside the area of influence of the collapse doline; the latter could not be exactly delineated from the adjoining geological units. In addition, one of three air-filled voids (open fractures, cavities) could be derived accurately in location and roughly in size and shape from the 2.5D ERT survey; the other two were not detected by means of ERT because of (i) its location beneath a high-resistive anomaly and (ii) its comparatively small maximum horizontal opening width of only 1 time the used inter-electrode spacing.