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(00109) 12.05.1999 14:29

Neues Berechnungsverfahren für seismische Wellen



Bochum, 12.05.1999
Nr. 104

Nicht mehr mit falschen Voraussetzungen rechnen 
Bochumer Geophysiker verbessert Prognosemodelle
Neuer Algorithmus zum Verhalten von Wellen in anelastischem
Boden 


Ganz neue Perspektiven für Prognosen z.B. über die Belastung
von Böden eröffnet die Diplomarbeit "Modellierung
anelastischer Wellenfelder - Einfluß auf die Dispersion von
Rayleighwellen bei Strukturen im Dekameterbereich" von
Dipl.-Geophys. Robert Vörös, die am Institut für Geophysik
der RUB unter der Leitung von Prof. Dr. Dr. h.c. Lothar
Dresen (AG Seismik) entstand. Bei der Beschreibung eines
Untergrundes durch die Messung von seismischen Wellen gehen
die Geophysiker üblicherweise von ideal elastischen, d. h.
"festen" Bodenverhält-nissen aus. Vörös hat nun den
Algorithmus so abgewandelt, daß es möglich wird, auch
anelastischen Boden, z. B. lockere Erde, zutreffend zu
berechnen. So wird man z. B. bei Mülldeponien und Altlasten
genauere Angaben und Prognosen über die Kontermination des
Bodens machen können. 

Mit Hammer oder Dynamit

Um die Beschaffenheit eines Untergrunds genau zu bestimmen,
schicken Geophysiker seismische Wellen in den Boden. Dazu
benutzen sie Hammerschläge, Fallgewichte oder kleinste
Sprengungen. Wenn das nicht möglich ist, wie etwa in
bebauten Gebieten, generieren sie mit Vibratoren Wellen, die
dann auf den Untergrund übertragen werden. Bei der
beschriebenen Art der Wellenerzeugung können verschiedene
Arten von Wellentypen entstehen. Raumwellen breiten sich
sowohl an der Erdoberfläche als auch in der Tiefe aus. 

Wie schnell sich Oberflächenwellen ...

Oberflächenwellen sind an die Erdoberfläche gebunden und
dringen, je nach Frequenzgehalt, nur einige Meter bis
Dekameter in den Untergrund ein. Eine Familie dieser Art von
Wellen sind die sogenannten Rayleighwellen, die Vörös für
seine Arbeit nutzte. Nach der Erzeugung von
Oberflächenwellen messen die Wissenschaftler die Phasen- und
Gruppengeschwindigkeiten, mit denen sich die Wellen
ausbreiten. Die gewonnenen Ergebnisse bearbeitet ein
Computer, ausgehend von einem groben Startmodell, per
Inversion solange, bis das Modell optimal den Untergrund
beschreibt. So können die Geophysiker Rückschlüsse auf die
Bodenbeschaffenheit ziehen. 

... in welchen Böden ausbreiten

Bisher gab es aber eine Quelle der Ungenauigkeit in solchen
Berechnungen: Bei der Erstellung der entsprechenden
Modellkurven bzw. der Modelle ist der Geophysiker von ideal
elastischen Verhältnissen ausgegangen, gleichgültig ob der
untersuchte Boden diesen entsprach oder nicht. Bei lockeren
Böden gibt es aber interne Reibungen, Verformungen des
Materials und Streueffekte, die zu einem nicht unerheblichen
Energieverlust der Welle führen und so die Meßergebnisse
beeinflussen. Besonders in den oberen Bodenschichten ist
anelastisches Verhalten zu erwarten, erst in tieferen
Regionen wird der Untergrund härter. Lockere Böden, Sand
oder Deponien konnten daher nicht exakt berechnet werden. 

Vorteile des neuen Verfahrens

Robert Vörös hat den Algorithmus zur Bearbeitung der
Messdaten so abgewandelt, daß auch anelastische
Bodenverhältnisse berücksichtigt werden können. Besonders in
ingenieur-geologischen Anwendungen, die sich auf die oberen
Dekameter des Bodens beschränken, bringt diese Methode große
Vorteile. Eine zu untersuchende Deponie, die aus lockerem
Material besteht und sich dadurch vom festeren umgebenden
Boden abgrenzt, konnten die Wissenschaftler mit der neuen
Methode sehr genau charakterisieren und mögliche Maßnahmen
zu ihrer Beseitigung bzw. Sanierung beisteuern. Auch
Prognosen über die wahrscheinliche Verschmutzung der
Umgebung sind besser zu treffen. Das neue Verfahren wenden
die Forscher ebenso bei Messungen mit Raumwellen an. Es
erlaubt auch eine Berechnung komplexer Untergrundstrukturen. 

Weitere Informationen

Dipl.-Geophys. Robert Vörös, Ruhr-Universität Bochum, 
Institut für Geophysik, AG Seismik, Universitätsstr. 150,
44780 Bochum, 
Tel. 0234/700-3292, Fax. 0234/7094-181


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Mit freundlichen Gruessen

Dr. Josef Koenig
RUB - Ruhr-Universitaet Bochum
- Pressestelle -
44780 Bochum
Tel: + 49 234 700-2830, -3930
Fax: + 49 234 7094-136
Josef.Koenig@ruhr-uni-bochum.de

Schauen Sie doch bei uns mal rein:
http://www.rz.ruhr-uni-bochum.de/pressestelle

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