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Dipl.-Geol. John Singer

Forschungsprojekt:
Entwicklung eines kontinuierlichen 3D-Überwachungssystems für instabile Hänge mittels Time Domain Reflectometry (TDR)
   
Ein gemeinsames Forschungsprojekt des Lehrstuhls für Ingenieurgeologie der Technischen Universität München und des Bohrunternehmens STUMP ForaTec AG (Nänikon, Schweiz)

Ziel
Das Ziel des gemeinsamen Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines marktreifen Messsystems zur kontinuierlichen 3D-Überwachung von instabilen Hängen auf Basis des Time Domain Reflecrometry (TDR) Systems.

Vorgehen
Zunächst soll die Funktionsweise eines TDR Systems an einem eigens entwickelten Versuchsstand, mit dem verschiedene Verformungsbeträge und -raten simuliert werden können, getestet werden. Ziel ist dabei die Entwicklung einer standardisierten Messprozedur und darauf aufbauend einer Auswertungssoftware.
In einem zweiten Schritt soll dann das TDR System in Feldtests an geeigneten realen Projekten unter Praxisbedingungen getestet und verbessert werden.

Messprinzip der TDR Methode
Die Messung der Verformung durch die TDR-Methode ist vergleichbar mit der Funktionsweise einer Radarmessung (Downding, 2001). Ein elektrischer Impuls wird durch ein Koaxialkabel gesendet, das in einer Bohrung installiert ist. Das Signal breitet sich entlang des Kabels aus. Sobald es einer Geo­metrieänderung begegnet, die durch die Verformung des umliegenden Felsens verursacht wurde, wird ein Teil des Impulses reflektiert. Die registrierten Reflexionen bilden dann charakteristische Sprünge. Die Ankunftszeit des reflektierten Signals erlaubt es, die Tiefe der Verformungen zu bestimmen. Die Amplitude der Signale ist proportional zur Intensität der Verformung.

Einrichtung
Das Koaxialkabel (Ø ~ 2 cm) kann in verschiedenen Konfigurationen installiert werden, so zum Beispiel:

  • befestigt an der Außenseite eines PVC-Rohres in einer Bohrung, d.h. einzementiert im ringförmigen Aussenraum,
  • zementiert in einer alten, nicht mehr nutzbaren Inklinometer-Verrohrung oder
  • installiert in seiner eigenen Bohrung.

Das Auslesen der Messdaten kann periodisch oder kontinuierlich erfolgen (evtl. fernausgelesen). Entsprechend ihrer typischen Eigenschaften sind die TDR-Messungen besonders gut zur Erfassung von Deformationen entlang diskreter Scherflächen geeignet.


Messprinzip der TDR-Methode (geändert nach Downding, 2001)
Literatur:
O’Connor, K. M. & Downding, C. H. (1999): Geomeasurement by Pulsing TDR Cables and Probes.- CRC Press, Boca Raton, FL, 402 pp.
Downding, C. H. (2001): Time Domain Reflectrometry for Landslide Surveillances.- in: International Conference on LANDSLIDES, Causes, Impacts and Countermeasures, Davos 2001, pp. 249-260.
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letzte Aktualisierung: 02.11.2005 (Singer)