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Forschung und Entwicklung / Research

 

Oberflächennahe Reflexionsseismik mit einem Vibrations-Stampfer

S. Wichert (IGM), S. L. Helwig (IGM),B. Tezkan (IGM), H. Rüter (HarbourDom)

Einleitung

Ziel der oberflächennahen Reflexionsseismik ist eine hohe vertikale und horizontale Auflösung der geologischen Strukturen in einem Tiefenbereich bis zu einigen hundert Metern. Dies erfordert den Einsatz geeigneter seismischer Quellen. Nach Gaertner und Schuck (2001) sind an eine solche Quelle die folgenden Forderungen zu stellen:

• Hohe Mobilität

• Ein günstiges Signal-zu-Rausch-Verhältnis gegenüber auftretenden Störwellen (Oberflächenwellen, Luftschall, etc.)

• Ein möglichst breitbandiges Spektrum des angeregten Signals

• Eine geringe Umweltbelastung

 

Wacker BS 600 Vibrations-Stampfer mit mit einem Vibrations-Stampfer mit angeschlossener Sensorbox.

Zusätzlich dürfen die Kosten für entsprechende Messungen nicht zu hoch werden, um gegenüber anderen Methoden konkurrenzfähig zu bleiben. Um all diesen Anforderungen gerecht zu werden, musste die seismische Ausrüstung einerseits immer kompakter und beweglicher werden (Mobilität), andererseits setzten sich, im Gegensatz zur klassischen sprengseismischen Anregung, in der oberflächennahen Reflexionsseismik sprengstofflose Quellen durch (Minivibratoren, Fallgewichte, Hammerschlag). Ein Problem ist jedoch, dass diese Quellen gegen mindestens eines der oben genanntenKriterien verstoßen. Sie sind entweder relativ schwach, unhandlich und/oder teuer. Als mögliche Lösung bietet sich ein handelsüblicher Vibrations-Stampfer als Quelle an, wie er im Mini-Sosie-Verfahren (Barbier 1983) verwendet wird.

Motivation


Zwar wird das Mini-Sosie-Verfahren schon seit langem erfolgreich angewendet, die verfügbaren Geräte sind jedoch recht teuer und spezialisiert. Ziel dieses Projektes ist es, ein einfaches und billiges Sensorsystem zu entwickeln, das problemlos mit den üblichen seismischen Registrierapparaturen zu kombinieren ist und das sich schnell und einfach an einem beliebigen Vibrations-Stampfer anbringen lässt. Ein solcher Stampfer kann in jedem Baugeräteverleih
zu sehr günstigen Konditionen ausgeliehen werden. Für die Messungen muss dann lediglich
eine kleine Sensorbox an das Gerät geschraubt werden und der Stampfer ist in kurzer Zeit als Quelle einsetzbar.
Das Sensorsystem besteht für unsere Testphase aus insgesamt 4 einachsigen Beschleunigungssensoren (je 2 Sensoren mit Messbereich bis max. 50 g bzw. 100 g). Diese sind (je ein 50 g Sensor und ein 100 g Sensor) in kleinen Aluminiumboxen untergebracht, die an der Bodenplatte bzw. am Motorgehäuse des Stampfers angeschraubt sind (s. Abb. 1). Der Grund für die Verwendung von 2 Sensorboxen liegt im unterschiedlichen Verhalten des Stampfers auf verschiedenen Untergründen (die Sensoren an der Bodenplatte werden z.B. auf sehr harten Böden übersteuert). Die Datenübermittlung erfolgt zur Zeit noch über Koaxialkabel. Über praktischere Methoden (Funk, BlueTooth u.ä.) wird aber bereits nachgedacht. Das Signal kann direkt in ein Geophonkabel eingespeist und auf einem der verfügbaren Kanäle aufgezeichnet werden.
 

Ausführlichere Informationen als PDF zum Download


 

 

 
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