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Seismische Tomographie (Refraktion/Reflexion) für Baugrunduntersuchungen in Hagen

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Die DIN 4020 fordert für jedes Bauvorhaben eine gründliche Erkundung des Untergrunds – in Hagen mit seiner bewegten Topographie und den verkarstungsgefährdeten Massenkalkzügen des Devons ist das mehr als eine Formalie. Wo Ruhrtal und Volmetal aufeinandertreffen, wechseln die Lockergesteinsmächtigkeiten auf kurzer Distanz, und genau da setzt die seismische Tomographie an. Unser Team führt Refraktions- und Reflexionsmessungen durch, die ein lückenloses Bild der Schichtgrenzen liefern, bevor der erste Bagger anrückt. Gerade in Hanglagen, wie man sie etwa im Hagener Norden oder entlang der Lenne findet, entscheidet die Kenntnis über die Tiefe des anstehenden Felses über die Wahl des Gründungstyps. Die Kombination aus kompressionalen Wellen und der Analyse von Oberflächenwellen ergibt ein Geschwindigkeitsmodell, das geotechnisch belastbar ist und das wir mit einem CPT-Versuch punktuell eichen, wenn es die Zugänglichkeit erlaubt, oder mit einer direkten Korngrößenanalyse an Referenzproben aus dem Bohrgut abgleichen.

Wo Massenkalk auf Honseler Schiefer trifft, kann der Felshorizont auf zehn Metern um fünf Meter springen – die Tomographie zeigt diesen Sprung, bevor die Gründung dimensioniert wird.

Vorgehen und Leistungsumfang

Hagen ist eine Stadt, die aus ihren Tälern gewachsen ist – die Industrialisierung entlang von Volme und Ennepe hat den Baugrund bis heute geprägt. Alte Verfüllungen, Schlackenhalden und künstliche Auffüllungen sind im Stadtbild längst überbaut, aber im Untergrund weiterhin aktiv: Sie setzen sich ungleichmäßig, und sie dämpfen seismische Wellen anders als der gewachsene Schieferton. Unser Messverfahren kartiert solche Anomalien über den Impedanzkontrast, was mit reinen Bohrverfahren oft erst erkannt wird, wenn es zu spät ist. Die seismische Tomographie erfasst den Untergrund zerstörungsfrei, und wir verarbeiten die Daten mit einer Tomographie-Software, die Laufzeitinversionen für Refraktion und Stapelverfahren für Reflexion nutzt. Das Ergebnis ist ein 2D-Profil oder, bei enger Rastermessung, ein pseudo-3D-Modell, das besonders bei der Planung von Tiefen Aushüben in den steilen Seitentälern oder für die Böschungsstabilität entlang der B54 relevant ist, wo der Hangdruck auf die Baugrube eine genaue Prognose des Gleitkreises verlangt.
Seismische Tomographie (Refraktion/Reflexion) für Baugrunduntersuchungen in Hagen
Technisches Referenzbild — Hagen

Lokale Besonderheiten

Der Hagener Massenkalk, der sich vom Iserlohner Raum bis in den Süden der Stadt zieht, neigt zur Verkarstung – Hohlräume und Dolinen sind in diesem Teil des Sauerlands keine Seltenheit. Ein Bohrgerät durchstößt einen solchen Hohlraum punktuell und liefert ein Ja/Nein für diese eine Stelle; die seismische Tomographie hingegen kartiert Subrosionssenken und aufgelockerte Zonen im Umfeld flächig. Ein zweiter kritischer Punkt sind die Schichtwasseraustritte im Kontakt zwischen Plattenkalk und wasserstauendem Tonschiefer: Wo die Schichtgrenze unerkannt bleibt, läuft eine Baugrube unerwartet voll. Die Messung zeigt das Grenzflächenecho, noch bevor das Wasser zum Problem wird. In den quartären Talfüllungen von Volme und Ruhr wiederum täuschen geringe Ausbreitungsgeschwindigkeiten oft tragfähigen Baugrund vor, der aber organische Einschaltungen enthalten kann – auch das lässt sich im Geschwindigkeitsprofil auflösen, wenn man die Intervalle eng genug legt.

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Technische Parameter

ParameterTypischer Wert
MessverfahrenRefraktions- und Reflexionsseismik (P-Wellen, SH-Wellen), MASW optional
Einsatzbereich in HagenHanglagen, Karstgebiete (Massenkalk), anthropogene Auffüllungen, Talauen
Erkundungstiefe Refraktionca. 1/5 der Auslage, typisch 10–40 m u. GOK
Erkundungstiefe Reflexionbis >100 m, abhängig von Schichtkontrast und Energiequelle
AuswertegrundlageTomographische Inversion, Laufzeitkurvenanalyse, Common-Midpoint-Stapelung
ErschütterungsquelleImpulsquelle (Fallgewicht, Beschleunigungsgewicht), Vibrator auf Anfrage
Normativer RahmenDIN 4020, DIN EN 1997-2 (Eurocode 7), Empfehlungen des DGGT-Arbeitskreises Seismik
DokumentationLaufzeitäste, Geschwindigkeits-Tiefen-Modelle, interpretierte Schichtprofile in DXF/DWG

Weitere Fachleistungen

01

Seismische Refraktionstomographie

Klassische Auslage mit 24 oder 48 Geophonen, Impulsanregung an mehreren Schusspunkten. Inversion der Ersteinsätze zu einem Geschwindigkeitsmodell, ideal für die Felserkundung unter Lockergestein.

02

Seismische Reflexionsmessung

Hochauflösende Abbildung tieferer Strukturen, etwa zur Erkundung von Störungszonen im devonischen Grundgebirge oder zur Detektion von Karsthohlräumen unterhalb der Refraktionsreichweite.

03

Hybridmessung mit MASW

Kombination der Refraktion mit der Analyse von Oberflächenwellen zur Ableitung von Scherwellengeschwindigkeiten, die für die dynamische Baugrundklassifikation nach DIN EN 1998-1 benötigt werden.

Maßgebliche Normen

DIN 4020: Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke, DIN EN 1997-2 (Eurocode 7, Teil 2): Erkundung und Untersuchung des Baugrunds, Empfehlungen des Arbeitskreises 2.2 'Seismik' der DGGT

Häufig gestellte Fragen

Welchen Mehrwert bietet die seismische Tomographie gegenüber reinen Bohrungen in Hagen?

Bohrungen liefern ein punktuelles Profil am Ansatzpunkt. Die Tomographie schließt die Lücken zwischen den Bohrungen und zeigt laterale Wechsel, die im Hagener Untergrund mit seinen Wechselfolgen aus Kalk, Schiefer und Sandstein auf kürzester Distanz auftreten. Sie erkennen damit Felsausbisse, Verkarstungszonen oder alte Auffüllungen, die eine Bohrung verfehlen würde.

Mit welchen Kosten muss ich für eine seismische Messung rechnen?

Die Kosten hängen von der Auslagelänge und der Anzahl der Schusspunkte ab. Für eine typische Baugrunderkundung in Hagen bewegt sich der Preisrahmen zwischen €2.140 und €4.160, je nachdem ob reine Refraktion oder eine kombinierte Reflexionsmessung mit höherer Kanalzahl gefragt ist.

Kann man auch unter asphaltierten Flächen messen?

Ja, die Geophone werden auf den Asphalt aufgekoppelt, üblicherweise mit einer dünnen Sandschicht oder Kopplungsplatten. Die Anregung erfolgt mit einem Fallgewicht, das auch auf befestigten Oberflächen eingesetzt werden kann, ohne die Fahrbahn zu beschädigen. Die Eindringtiefe wird dadurch nicht nennenswert beeinträchtigt, solange der Asphalt nicht mehrere Dezimeter dick ist.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Hagen und Umgebung.

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