Zerstörungsfreie Charakterisierung der Auflockerungszone
Beitrag zum Projekt:
EB-Experiment (Engineered Barrier, Mont Terri Project)
Methode: Refraktionsseismik mit einer 48-Kanal Apparatur
Die Teilabbildung a) zeigt die Nische mit schematischer Andeutung der seismischen Profile und Bohrungen in Blau. Die rot markierten Profile wurden geoelektrisch vermessen. Das insgesamt 5,6 m lange seismische Profil (linke Seite, blaue horizontale Linie) wurde durch drei Teilmessungen realisiert. Die piezoelektrischen Sensoren wurden in einem Abstand von 4 cm am Gebirge angeklebt (b). In der Teilabbildung c) sind die zu einem Anregungspunkt gehörenden 136 seismischen Spuren dargestellt. Die Signalqualität ist sehr gut, P- und S-Welleneinsätze sind deutlich zu erkennen.
Geophysikalische Charakterisierung des Nahbereichs einer Nische. a: Nische mit angedeuteten refraktionsseismischen Profilen und Bohrungen für seismische Messungen (blau) sowie geoelektrische Profile (rot). b: An die Nischenwand angeklebte piezoelektrische Ultraschallsensoren im Abstand von 4 cm. c: Seismische Sektion mit klarer P-Einsatzphase
Quelle: BGR
Ergebnisse: Aus den seismischen Wellenfeldern wurden P-Wellenlaufzeiten bestimmt, mit deren Hilfe ein erstes Modell des Gebirgsnahbereichs (Inversionsprozess, Startmodell) erstellt werden konnte. Durch iterative Finite-Differenzen Ray-Tracing Modellierung wurde das in der Abbildung (unten) dargestellte P-Wellengeschwindigkeitsmodell des Gebirges ermittelt. Im oberen Teil ist der seismische Strahlverlauf dargestellt.
Die P-Wellen Geschwindigkeitsverteilung entlang des 5,6 m langen Profils zeigt eine zwischen 5 und 15 cm variierende Auflockerungszone mit reduzierten Geschwindigkeiten (1000 m/s – 1600 m/s). Außerhalb der ALZ variieren die Geschwindigkeiten zwischen 2300 m/s und 3000 m/s. Die keilförmigen Strukturen resultieren aus Sprüngen in der lateralen Geschwindigkeitsverteilung. In den zugehörigen Laufzeitkurven sind entsprechende Sprünge deutlich zu erkennen, die mit Rissen im Nahbereich korreliert werden konnten.
Ergebnis der refraktionsseismischen Messungen (9 Anregungspunkte und 136 Empfänger). Oben: Strahlenverlauf des FD-Ray-Tracings. Unten: P-Wellen-Geschwindigkeitsmodell entlang der Nischenwand als Ergebnis der FD-Modellierung
Quelle: BGR