DE19852455C2 - Verankerungseinrichtung mit seismischem Sensor - Google Patents
Verankerungseinrichtung mit seismischem SensorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verankerungseinrichtung, insbeson
dere ein Ankerelement für den Grundbau, Felsbau, Bergbau oder
Massivbau, und einen seismischen Sensor, wie z. B. ein Geophon
oder ein Akzelerometer, sowie Verfahren zur räumlich hochauf
lösenden Seismik und seismischen Tomographie in der Erdkruste
oder in Bauwerken, insbesondere zur untertägigen seismischen
Gebirgserkundung (sogenannte "Tunnel Seismic Prediction" oder
TSP).
Beim Tunnelbau im Gebirge durch Vollausbruch mit Tunnelbohrma
schinen (TBM) erfolgt eine seismische Vorauserkundung des
Gebirges zur Untersuchung des Festgesteins in Vortriebsrich
tung. Die Vorauserkundung ist darauf gerichtet, bautechnisch
relevante Gebirgsänderungen im Vor- und Umfeld des Tunnelvor
triebs vorherzusagen und felsmechanische Parameter im Vor
triebsbereich zu gewinnen. Ein bekanntes Vorauserkundungsver
fahren, das vom Unternehmen "Amberg Meßtechnik" (Schweiz) mit
dem System "TSP 202" implementiert wird, ist im folgenden
unter Bezug auf Fig. 4 erläutert.
Fig. 4 zeigt in schematischer Seitenansicht den Vortrieb eines
Tunnels 40 in einem Gebirge 41 mit einer Tunnelbohrmaschine
42. Zur Vorauserkundung wird im Tunnel 40 hinter der Tunnel
bohrmaschine 42 mit Einzelsprengungen oder einer Sprengschnur
43 eine Serie von seismischen Sprengungen ausgelöst, wodurch
sich Schwingungssignale oder akustische Signale insbesondere
in Vortriebsrichtung ausbreiten. Diese Signale werden in Be
reichen veränderter Gebirgsfestigkeit (Störungen, Gesteins
wechsel) aufgrund der sich ändernden seismischen Ausbreitungsgeschwindigkeit
in diesen Zonen teilweise reflektiert. Die re
flektierten Signale werden von einem seismischen Aufnehmer 44
erfaßt. Die Zonen 41a und 41b liefern verschiedene Laufzeiten
der reflektierten Signale ("Echolaufzeiten"), aus denen die
Raumlage der Zonen, der Schnittwinkel mit der Tunnelachse und
der Abstand zur Tunnelbrust 45 berechnet werden. Beim System
TSP 202 besteht der Aufnehmer 44 aus einer kraftschlüssig im
Gebirge eingebrachten Verrohrung, die mehrere Gruppen hochsen
sitiver Akzelerometer enthält. Die Serie seismischer Sprengun
gen wird durch die Einzelsprengungen oder die Sprengschnur 43
und eine zugehörige Zündsteuerung realisiert.
Das herkömmliche Vorauserkundungsverfahren besitzt die folgen
den Nachteile. Die Anbringung des Aufnehmers 44 erfordert die
Einbringung einer gesonderten Bohrung und Einzementierung der
Verrohrung. Außerdem müssen Schußbohrungen für die Ein
zelsprengungen bzw. die Sprengschnur 43 eingebracht werden.
Diese Maßnahmen sind arbeits- und zeitaufwendig. Die eigent
liche seismische Messung erfordert eine Unterbrechung des Vor
triebs zur Auslösung der Ladungen in den Schußbohrungen und
für die seismische Aufzeichnung, wodurch ein zusätzlicher
Zeitaufwand entsteht, der den eigentlichen Tunnelbaubetrieb
stört. Ein weiteres Problem besteht in der Beschränkung des
herkömmlichen Systems auf wenige (z. B. vier) Meßkanäle, wo
durch die Heterogenitäten im Gebirge nur ungenau erfaßt werden
können. Schließlich ist das herkömmliche System auf eine zwei
dimensionale Erfassung der Heterogenitäten im Gebirge, nämlich
in Bezug auf die Vortriebsrichtung oder Tunnelachse und auf
den radialen Abstand von dieser, beschränkt. Damit kann nur
ein unvollständiges Bild vom den Tunnel umgebenden Gebirge und
damit nur eine unvollständige Vorhersage und Dokumentation der
tunnelbaurelevanten Parameter erreicht werden.
Es ist ferner allgemein bekannt, beim Tunnelbau im Gebirge an
stelle eines massiven Ausbaus einen Verankerungsausbau
(Systemankerung) der Tunnelwände vorzunehmen. Es ist bekannt,
Felsanker beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff
(sogenannte "GFK"-Anker) herzustellen. GFK-Anker werden bei
spielsweise vom Unternehmen "H. Weidmann AG" (Schweiz) ver
trieben. Ein GFK-Anker besteht aus einem Ankerstab, einer
Ankerplatte und einer Ankermutter, von denen zumindest der
Ankerstab aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.
GFK-Anker werden in entsprechende, vom Tunnel her in das Ge
birge eingebrachte Ankerbohrungen mit Kunstharzklebern einge
bracht und -geklebt (Klebeanker). Alternativ werden sogenannte
Injektionsanker (aus GFK) verwendet; das sind Hohlrohre, bei
denen der Zweikomponenten-Kunstharzkleber durch das Rohr ge
preßt wird, am unten offenen Ende austritt und von dort zurück
den Ringspalt zwischen Anker und Bohrlochwand ausfüllt und
verklebt. Die Anbringung erfolgt anwendungsabhängig kamm- oder
igelartig in der Tunnelwand quer zur Vortriebsrichtung oder
als Vorausverankerung in Vortriebsrichtung. GFK-Anker werden
beispielsweise in der Publikation "Sicherungs- und Befesti
gungstechnik im Untertagebau" in "Schweizer Baublatt" (Nr. 24,
1994) beschrieben.
Aus der WO 98/19044 ist eine Verankerungseinrichtung auf der
Basis eines GFK-Ankers bekannt, die zur Dehnungsmessung im Ge
birge eingerichtet ist. In die Verankerungseinrichtung ist
mindestens ein Lichtleiter integriert, der mindestens ein
Bragg'sches Gitter aufweist und zur Dehnungs- oder Kraftmes
sung in Wandungen von Hohlräumen beispielsweise des Gebirges
oder in Bauwerken eingerichtet ist. Derartige GFK-Anker mit
integrierten Lichtleitern erlauben auch schnell veränderliche
Dehnungsmessungen (einige kHz), der apparative Aufwand für
eine hochauflösende Messung der seismischen Schwingunsamplitu
de mit dem faseroptischen System ist jedoch wesentlich höher
als für die Geophon-Meßaufnehmer.
Die oben am Beispiel der seismischen Vorauserkundung beim
Tunnelbau erläuterten Probleme treten auch allgemein bei
seismischen Untersuchungen der Erdkruste oder in der Bau
technik (z. B. Großbauten wie Kraftwerksmauern, Pfahlgrün
dungen und dgl.) auf, wenn im untersuchten Boden- oder
Bauwerksbereich Heterogenitäten durch Schall- oder Schwin
gungsmessungen erfaßt werden sollen.
Aus der Firmenschrift "Seismische Vorfelderkundung im
Steinkohlenbergbau" (Firma SEISMOS GmbH, Hannover, 1967)
ist die Schwingungsmessung mit Geophonen in Steinkohleflöze
bekannt, bei der die Geophone mit stangenförmigen Hilfs
mitteln in Bohrlöcher eingelegt werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte
Vorrichtung zur Schwingungsuntersuchung, insbesondere in
der Tunnelbautechnik, Seismik und Bautechnik, anzugeben,
mit der die jeweiligen Schwingungsuntersuchungen mit ver
mindertem Zeitaufwand und erhöhter Genauigkeit durchgeführt
werden können. Es soll insbesondere möglich sein, von den
herkömmlichen zweidimensionalen zu dreidimensionalen Unter
suchungen überzugehen. Die Aufgabe der Erfindung ist es
auch, ein verbessertes Verfahren unter Einsatz einer der
artigen Vorrichtung anzugeben.
Die genannten Aufgaben werden mit einer Verankerungsein
richtung, und einem tomographischen
Schwingungsmeßverfahren mit den Merkmalen gemäß den Patent
ansprüchen 1 bzw. 8 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einem ersten wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung
wird eine Verankerungseinrichtung (oder: Ankerelement),
insbesondere mit einem Ankerstab und einem Ankerkopf,
angegeben, wobei am oder in der Verankerungseinrichtung
mindestens ein Schwingungssensor angebracht ist. Als
Schwingungssensor sind beispielsweise Geophone und/oder
Akzelerometer einsetzbar. Es ist vorzugsweise eine inte
grierte Anbringung im Körper des Ankerstabes oder an dessen
ankerkopffernen Ende vorgesehen, so daß der oder die
Schwingungssensor(en) mit der Verankerungseinrichtung eine
Einheit bilden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
wird ein GFK-Gebirgsanker mit mindestens einem Geophon
und/oder Akzelerometer ausgerüstet.
rungsform wird ein GFK-Gebirgsanker mit mindestens einem Geo
phon und/oder Akzelerometer ausgerüstet.
Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung besteht
darin, aus einer Vielzahl der genannten Verankerungseinrich
tungen Schwingungs-Empfängeranordnungen zur räumlich hochauf
lösenden Reflexions- und Refraktionsseismik oder seismischen
Tomographie anzugeben. Eine bevorzugte Anwendung ist die Ge
staltung einer Systemankerung beim Ausbau einer Tunnelwand
unter mindestens teilweiser Verwendung der genannten Veranke
rungseinrichtungen, so daß eine seismische Empfängeranordnung
geschaffen wird.
Gemäß einem weiteren wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung
wird ein seismisches Vorauserkundungsverfahren für den Tunnel
bau im Festgestein eines Gebirges unter Verwendung der genann
ten Schwingungs-Empfängeranordnung beschrieben.
Die Erfindung besitzt die folgenden Vorteile. Die Integration
von Schwingungssensoren in Verankerungseinrichtungen erlaubt
die Anbringung der Schwingungssensoren an den interessierenden
Meßorten simultan zur ohnehin erforderlichen Anbringung der
Verankerungseinrichtungen z. B. beim Ausbau einer Tunnelwand
oder bei Anwendungen in der Bautechnik. Dadurch wird der Zeit
aufwand für die Durchführung der Messungen erheblich redu
ziert. Ferner wird eine verhältnismäßig dichte Sensoranordnung
geschaffen, die eine dreidimensionale Meßauswertung mit erhöh
ter Genauigkeit erlaubt. Insbesondere der Einsatz von Geopho
nen oder Akzelerometern ist dadurch vorteilhaft, daß eine re
produzierbare Meßwertgewinnung unabhängig von etwaigen Störun
gen unter Feldbedingungen realisiert werden kann. Es können
gering ausgedehnte Heterogenitäten und/oder Deformationen im
Gestein oder in einem Bauwerk erfaßt und lokalisiert werden.
Die Meßwertgewinnung kann unmittelbar an der Verankerungsein
richtung erfolgen. Das erfindungsgemäße Vorauserkundungsverfahren
kann routinemäßig beim Tunnel-Baubetrieb ohne gesonder
te Umstände implementiert werden. Die erfindungsgemäße Veran
kerungseinrichtung mit integriertem Sensor ist besonders gut
zur Erfassung dynamischer Signale geeignet, wie sie bei der
Reflexionsseismik auftreten.
Weitere Vorteile ergeben sich daraus, daß das Meß- und Auswer
tesystem zur seismischen Tomographie mobil ausgeführt sein
kann. Das Meß- und Auswertesystem wird beispielsweise im Tun
nel oder im Bauwerk am interessierenden Ort an die jeweiligen
Verankerungseinrichtungen angeschlossen. Die Meßwerte der
Schwingungssensoren werden erfaßt und ausgewertet. Das Meß-
und Auswertesystem kann aber auch ortsfest im Tunnel und mit
einer Vielzahl oder allen Verankerungseinrichtungen verbunden
und für eine parallele oder serielle Abfrage eingerichtet
sein, so daß sich nach geeigneter Schwingungserzeugung oder
Anregung laufend Bilder vom umgebenden Gebirge oder Bauwerk
ermitteln lassen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden aus den
beigefügten Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 schematische Längs- und Querschnittsansichten eines
Tunnels mit einer Anordnung von Verankerungseinrich
tungen gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine vergrößerte, schematische Schnittansicht des
Endes eines Ankerstabes einer erfindungsgemäßen
Verankerungseinrichtung;
Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht zur Illustration
der erfindungsgemäßen Verfahrensweise; und
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht zur Illustration
eines herkömmlichen Vorauserkundungsverfahrens
(Stand der Technik).
Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel des Gebirgs-
Tunnelbaus erläutert, ist jedoch nicht auf diese Anwendung be
schränkt, sondern auch bei anderen seismischen Messungen in
der Erdkruste oder in der Bautechnik anwendbar. Ferner kann
neben der im folgenden beschriebenen Integration von Schwin
gungssensoren in einer Verankerungseinrichtung diese mit zu
sätzlichen Sensoren, z. B. einem Dehnungssensor gemäß der oben
genannten WO-Publikation, versehen sein.
Fig. 1 zeigt einen Tunnel 10 in einem druckhaften Gebirgsbe
reich 11 mit einer Systemankerung 12 in Längs-(A)- und Quer-
(B)-Schnittdarstellung (nach S. Flury et al. in "Tunnel",
1998, S. 26 ff.). Die Systemankerung 12 umfaßt seitliche Wan
danker 121 und eine Vorausverankerung 122, die als Ortbrustsi
cherung dient. Es sind ferner die Ortbetonsohle 101, eine
Spritzbetonbewährung 102, eine Ortbetonverkleidung 103
(Fig. 1(A)) und ein verformbarer Stahleinbau 104 (Fig. 1(B))
dargestellt. Der Tunneldurchmesser liegt beispielsweise im
Bereich von 6 bis 12 m.
Die Anbringung der Wandanker 121, 122 der Systemankerung 12
entspricht dem an sich bekannten Tunnelausbau und den zur Er
zielung einer bestimmten Ausbaustabilität erforderlichen An
forderungen an die Dichte und Ausrichtung der Wandanker in Be
zug auf die Tunnelwand. Dementsprechend sind die Wandanker 121
und die Vorausverankerung 122 igelartig, sich radial bzw.
axial in das Gebirgsgestein erstreckend angeordnet. Es werden
ggf. jedoch noch weitere Schräg-Wandanker 123 eingesetzt, die
abweichend von der radialen Anordnung der seitlichen Wandanker
121 mit der Tunnelachse 13 einen Winkel bilden, der kleiner
als 90° ist. Die nur im oberen Teil der Fig. 1(A) bzw. (B) gezeigten
Schräg-Wandanker 123 können in allen Tunnelbereichen
angebracht sein und in Bezug auf den Anstellwinkel gegenüber
der Tunnelachse 13 variieren. Die Schräg-Wandanker 123
besitzen zwar auch eine Ausbaufunktion, dienen aber ferner
insbesondere zur Verbesserung der Auflösung der seismischen
Tomographie des umgebenden Gebirges (s. unten).
Als Wandanker 121-123 sind alle Formen von Wandankern oder An
kerelementen geeignet, die eine Integration von Schwingungs
sensoren erlauben. Es werden jedoch GFK-Anker bevorzugt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß einige oder alle der
Wandanker 121-123 erfindungsgemäße Verankerungseinrichtungen
sind, deren Einzelheiten weiter unten unter Bezug auf Fig. 2
erläutert werden. Die Wandanker, die erfindungsgemäß mit min
destens einem Schwingungssensor ausgestattet sind, bilden eine
Empfangsantennenanordnung zur räumlich hochauflösenden seismi
schen Tomographie des Gebirges.
Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Verankerungseinrichtung,
die als mindestens einer der Wandanker in der igelartigen Sy
stemankerung gemäß Fig. 1 vorgesehen sein kann, sind in der
schematischen Schnittansicht gemäß Fig. 2 dargestellt.
Fig. 2(A) zeigt das vom Ankerkopf (nicht dargestellt) bzw. im
Verankerungszustand von der Tunnelachse abgewandte Ende eines
Wandankers 20 mit dem Ankerstab 21, der eine Kabelführung 22
enthält, einem Ankerstabaufsatz 23, der über einen Verbin
dungsbereich 24 mit dem Ankerstab 21 verbunden ist und drei
Schwingungssensoren 25, 26, 27 enthält, und einer Stabspitze
28, die zum Durchstechen der Klebepatrone beim Einkleben des
Wandankers 20 im Gebirgsgestein eingerichtet ist. Die Dimen
sionen des Wandankers 20 sind an die üblichen Dimensionen ei
nes GFK-Ankers angepaßt. Demnach kann der Durchmesser des An
kerstabs 21 z. B. rd. 2 bis 3 cm betragen. Die Kabelführung 22
zur Durchführung der elektrischen Signalleitungen (nicht dar
gestellt) für die Schwingungssensoren 25, 26, 27 besitzt einen
Durchmesser von rd. 5 mm (bei Injektionsankern rd. 10 mm). Der
Durchmesser des Stabaufsatzes 23 ist an den des Ankerstabs 21
angepaßt. Die axiale Länge des Stabaufsatzes 23 ist in
Abhängigkeit von der Zahl und Größe der Schwingungssensoren
gewählt und beträgt beispielsweise rd. 6 cm. Der Verbindungs
bereich 24 zwischen dem Stabaufsatz 23 und dem Ankerstab 21
wird beispielsweise durch eine Klebe-, Steck- oder Schraubver
bindung gebildet.
Der Stabaufsatz 23 enthält mehrere Schwingungssensoren, die
beispielsweise Geophone und/oder Akzelerometer umfassen. Die
Schwingungssensoren sollten vorzugsweise einen meßbaren Fre
quenzbereich besitzen, der bis zu 2,5 kHz bis 3 kHz reicht, um
bei Ausbreitungsgeschwindigkeiten seismischer Wellen von rd.
5000 m/s im Festgestein eine Auflösung von rd. 1 bis 2 m zu
erzielen. Außerdem sollte die Schwingungssensoren genügend
klein dimensioniert sein, um im Ankerstabaufsatz angebracht
werden zu können. Es handelt sich vorzugsweise um an sich kom
merziell verfügbare, miniaturisierte Schwingungssensoren, die
hier nur schematisch quadratisch bzw. kreisförmig dargestellt
sind. Ein Geophon, z. B. vom Typ GS-14-LD, GS-14-L3 oder
GS-14-L9, kann gemäß Fig. 2(B) typische Dimensionen a.b von
rd. 16.18 mm2 besitzen. Die erfindungsgemäß eingesetzten
Geophone arbeiten vorzugsweise in allen Richtungslagen, d. h.
sie können in allen Raumrichtungen angebracht werden.
Die Schwingungssensoren 25, 26, 27 sind so im Stabaufsatz 23
angeordnet, daß die Auswertung der Echolaufzeiten oder des
Zeitmusters empfangener seismischer Schwingungen, die durch
eine gemeinsame Schwingungsanregung und Reflexion an Ge
birgsheterogenitäten verursacht worden sind, in Bezug auf die
räumliche Ausbreitungsrichtung der jeweiligen Schwingung meß
bar sind. Hierzu ist ein erster Schwingungssensor 27 axial auf
der Längsachse des Wandankers 20 angeordnet. Die übrigen
Schwingungssensoren 25, 26 sind in Bezug auf die Längsachse
des Wandankers 20 in verschiedene Richtungen außermittig ver
setzt, jeweils an die Außenwand des Stabaufsatzes 23 angren
zend angeordnet. Die Geometrie dieser in Bezug auf die Längs
achse versetzten Anordnung ist in Fig. 2(C) in schematischer
Querschnittsansicht illustriert. Zur Orientierung der Sen
soranordnung im Bohrloch enthält der GFK-Anker am Ankerkopf
eine Markierung.
Die als Schwingungssensoren eingesetzten Geophone werden an
wendungsabhängig gewählt. Mit einer Eigenfrequenz von rd.
20 Hz dienen die auf elektrodynamischen Meßprinzipien basie
renden Geophone vorzugsweise zur Geschwindigkeitsmessung, wo
hingegen Akzelerometer z. B. auf piezoelektrischer Basis mit
Eigenfrequenzen im kHz-Bereich als Beschleunigungsaufnehmer
dienen.
Der Aufbau des Stabaufsatzes 23 gemäß Fig. 2(A) kann anwen
dungsabhängig modifiziert werden. Dies betrifft sowohl die An
ordnung als auch die Zahl der einzelnen Empfänger, die größer
oder kleiner als 3 sein kann. Die Anordnung kann die Form ei
nes in Bezug auf die Längsachse des Ankerstabs schräg gestell
ten Dreibeines gewählt sein.
Die Anbringung der Schwingungssensoren im Stabaufsatz 23 am
Ende des Wandankers 20 stellt einen besonderen Vorteil der Er
findung dar. Die Geophone sind kraftschlüssig am Anker befe
stigt und über den Stabkörper 21 bzw. den Stabaufsatz 23 und
die Zweikomponentenverklebung unmittelbar in mechanischem Kon
takt mit dem umgebenden Gebirgsgestein. Der Wandanker 20 wird
durch den Stabaufsatz 23 in seiner Stabilität und Funktion
nicht geschwächt. Bei einer alternativen Gestaltung kann je
doch vorgesehen sein, daß die Schwingungssensoren nicht in ei
nem Stabaufsatz, sondern unmittelbar im Körper des Ankerstabs
21 integriert sind, falls dieser einen genügend großen Durchmesser
besitzt bzw. die Schwingungssensoren genügend klein
(z. B. als Mikrosysteme ausgeführt) sind.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verankerungsvorrich
tung wird im wesentlichen wie bei der Herstellung herkömmli
cher GFK-Anker vorgegangen, wobei jedoch bei der Herstellung
des glasfaserverstärkten Kunststoffs von vornherein die Ein
bringung der Kabelführung 22 und die Gestaltung des Verbin
dungsbereiches 24 vorgesehen sind. Der Stabaufsatz 23 mit der
Stabspitze 28 kann dann als unabhängig herstellbare Kappe nach
Einziehen der Signalleitungen (nicht dargestellt) auf dem Ver
bindungsbereich 24 aufgesetzt werden.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verfahrensweise
wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 3 erläutert. Fig. 3
zeigt in schematischer Perspektivdarstellung einen Tunnel 30
im Gebirge 31 mit einer Tunnelbohrmaschine 32 und einer Sy
stemankerung 33, die entsprechend der Darstellung von Fig. 1
ausgebildet ist. Die Tunnelbohrmaschine 32 ist mit einer seis
mischen Anregungseinrichtung 34 (Frequenz rd. 2-6 kHz) ausge
rüstet. Die Anregungseinrichtung 34 ist beispielsweise zur
mechanischen, elektrodynamischen oder piezoelektrischen Erzeu
gung seismischer Schwingungen vorgesehen und im Vortriebskopf
der Tunnelbohrmaschine 32 oder in einem vorauseilenden Bohr
loch angebracht.
Erfindungsgemäß werden während der Auffahrung des Tunnels die
hochauflösenden Reflexions- oder Refraktionsseismik oder seis
mische Tomographie durchgeführt, indem ausgehend von der Anre
gungseinrichtung 34 seismische Wellen in das Gebirgsgestein 31
abgestrahlt und mit Wandankern der Systemankerung 33 seismi
sche Wellen empfangen werden, die an Heterogenitäten 31a, 31b
im Gebirgsgestein 31 reflektiert worden sind. An den mit
Schwingungssensoren ausgerüsteten, erfindungsgemäßen Wandankern
der Systemankerung 33 werden die reflektierten Signale
zeit-, richtungs- und/oder amplitudenselektiv erfaßt und einer
Auswertungseinrichtung (nicht dargestellt) zugeführt. In der
Auswertungseinrichtung erfolgt die Signalauswertung und Erzeu
gung einer Abbildung des interessierenden Gebirgsbereiches mit
den darin befindlichen Heterogenitäten oder reflektierenden
Zonen.
Abweichend von der Positionierung der Anregungseinrichtung im
Vortriebsbereich kann alternativ auch vorgesehen sein, daß die
seismische Anregung im bereits fertiggestellten Tunnel, d. h.
hinter der Tunnelbohrmaschine 32, erfolgt, wie es beispiels
weise vom herkömmlichen System TSP 202 her bekannt ist.
Claims (10)
1. Verankerungseinrichtung, die zum Wandausbau in der
Bautechnik und im Bergbau ausgebildet ist, mit einem
Ankerstab (21) und einem Ankerkopf,
gekennzeichnet durch
mindestens einen am Ankerstab (21) angebrachten
Schwingungssensor (25-27).
2. Verankerungseinrichtung gemäß Anspruch 1, bei der mehrere
Schwingungssensoren (25-27) vorgesehen sind, die jeweils ver
schiedene Relativpositionen in Bezug auf die Längsachse des
Ankerstabs (21) besitzen.
3. Verankerungseinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der
die Schwingungssensoren (25-27) in einem Stabaufsatz (23) am
vom Ankerkopf abgewandten Ende des Ankerstabs (21) angeordnet
sind und der Ankerstab (21) eine Kabelführung (22) von den
Schwingungssensoren (25-27) hin zum Ankerkopf aufweist.
4. Verankerungseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden An
sprüche, bei der drei Schwingungssensoren (25-27) vorgesehen
sind, die entspechend einem orthogonalen Dreibein angeordnet
sind.
5. Verankerungseinrichtung gemäß Anspruch 4, bei der die
Schwingungssensoren (25-27) Geophone und/oder Akzelerometer
umfassen.
6. Verankerungseinrichtung gemäß einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei der der Ankerstab (21) aus glasfaserverstärktem
Kunststoff besteht.
7. Verwendung einer Verankerungseinrichtung mit den Merkmalen
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 als Wandanker in einer
Systemankerung für den Tunnelbau.
8. Verfahren zur hochauflösenden Seismik oder Tomographie vor
Gebirgszonen oder Bauwerken, bei dem im Gebirgsgestein oder
Bauwerk Schallwellen angeregt und Echo-Wellen, die an Hetero
genitäten reflektiert worden sind, mit mindestens einer Veran
kerungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-6 erfaßt wer
den.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem eine Systemankerung
(12, 33) zur hochauflösenden Seismik oder Tomographie des
Gebirges verwendet wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem die Anregung seismi
scher Wellen im Gebirge mit einer Anregungseinrichtung (34)
am Vortriebskopf einer Tunnelbohrmaschine (32) oder in einem
vorauseilenden Bohrloch erfolgt.
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