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Vorrichtung zur Verbindung eines zur seismis chen Lagerstättenforschung
dienenden Geophons mit dem Erdreich
Die Erfindung betrifft eine Meßanordnung für
seismische Untersuchungen, insbesondere zum Zwecke der Lagerstättenforschung in
Gebieten mit weicher Bodenbedeckung, z. B. in Sumpf und in nassem oder trockenem
Moor.
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Bei dem bekannten seismischen Aufschlußverfahren werden die von einer
Sprengung erzeugten seismischen Wellen normalerweise mittels an der Erdoberfläche
aufgestellter Geophone aufgenommen. Die entweder lose auf dem Boden aufgestellten
oder mittels kleiner Dorne leicht in den Boden eingedrückten Geophone besitzen bei
normal verfestigter Bodenbedeckung einen genügend festen mechanischen Kontakt mit
dem Erdreich. Dieser zur Erzielung auswertbarer Seismogramme notwendige feste Kontakt
zwischen den an der Oberfläche befindlichen Geophonen und den festen Erdschichten
ist bei einer weichen Bodenbedeckung nicht mehr gegeben.
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Zur Behebung dieser Schwierigkeiten hat man die Geophone in ein Spezialgehäuse
mit langer Spitze eingebaut, mit druckwasserdichter Kabelabdichtung und längswasserdichtem
Anschlußkabel versehen und mittels einer abschraubbaren Stange bis zur festen Schicht
tief ins Erdreich gedrückt.
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Hier werden speziell konstruierte Geophone benötigt, die in dieser
Form bei der normalen Meßarbeit auf festem Boden nicht zu verwenden sind.
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Die Bodenbedeckung muß extrem weich sein, damit man das voluminöse
Geophon bis zur Tiefe der festen Erdschicht drücken kann.
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Es ist ferner bekannt, bei wasserhaltiger, weicher Bodenbedeckung
Geophonsysteme in mit Wasser gefüllte Löcher zu hängen, um dadurch eine gute Kopplung
mit dem Wasser zu erreichen, das seinerseits den engen seismischen Kontakt mit der
darunterliegenden festen Erdschicht herstellt. Auch hierfür sind speziell konstruierte,
in dieser Form beim Messen auf festem Boden nicht zu verwendende Geophone erforderlich.
Das Ausheben und Vollaufenlassen der Löcher erfordert einen großen Zeit- und Arbeitsaufwand
und ist nur bei starkem Wassergehalt des Bodens anwendbar.
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Schließlich ist es bekannt, durch die weiche Bodenbedeckung hindurch
eine Stange bis zur festen Erdschicht zu treiben und mit ihrem oberen Ende ein normales
Geophon fest zu verbinden. Dies ergibt jedoch keine wesentliche Verbesserung der
Qualität der Seismogramme, weil die hineingetriebenen Stangen mit der festen Erdschicht
keine sehr starre Verbindung besitzen und andererseits auf der langen Strecke im
weichen Material noch eine so gute Verbindung mit dieser Bodenbedeckung haben, daß
die energiereichen seismischen Oberflächen-Störwellen dem Geophon noch in beträchtlicher
Stärke zugeleitet werden und die seismischen Nutzwellen aus der Tiefe verdecken.
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Außerdem ist das Hineinschlagen der Stangen mit einem Hammer mühselig,
die Stangenköpfe werden schnell breitgeschlagen, die Stangenlänge ist begrenzt,
ein Aufstecken von Verlängerungsstangen gelingt infolge breitgeschlagener Köpfe
meist nicht, und das Wiederherausziehen der Stangen ist oft unmöglich.
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Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei der eine
starre Verbindung zwischen einem normalen Geophon an der Erdoberfläche und der unter
der weichen Bodenbedeckung liegenden festen Erdschicht mittels einer Stange, z.
B. einem handelsüblichen Gasrohr, gewährleistet ist, während der Kontakt mit der
weichen, von Oberflächen-Störwellen durchzogenen Bodenbedeckung äußerst lose ist.
Nach der Erfindung hat der in die feste Erdschicht eindringende Stangenteil einen
größeren Durchmesser als der in der weichen Bodenbedeckung liegende Stangenteil.
Die Erfindung besteht weiterhin darin, daß der in die feste Erdschicht eindringende
Stangenteil seinen Kontakt mit dem Erdreich erhöhende Ansätze aufweist, die vorzugsweise
durch als Schraubenböhrer wirkende Schneckengänge gebildet werden.
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Mittels des Schraubenbohrers wird die Stange durch Drehung wie ein
Korkenzieher in das Erdreich hineingeschraubt, wobei das Drehen entweder durch in
Querlöcher der Stange eingesteckte Hebelstangen oder durch Rohrzangen erfolgt. Da
oder Durchmesser des Bohrerkerus größer ist als der Außendurchmesser der Stange,
ist die Stange freigebohrt, so daß sie lose in dem Bohrloch steht. Die Stange kann
verhältnismäßig lang sein und kann außerdem z. B. mittels Gewindemuffen leicht verlängert
werden. Nach dem Erreichen der festen Erdschicht, die den Kontakt mit der Tiefe
der Erde hat, schraubt sich der Schraubenbohrer in diese Schicht hinein und ist
dann über die zwischen seinen Schraubflächen liegenden unbeschädigten Teile der
festen Schicht fest mit ihr verbunden.
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Ein normales Geophon wird darauf fest mit dem oberen Stangenende verbunden,
z. B. fest aufgeschraubt. Da die normalen Geophone meistens einen Gewindestutzen
zur wahlweisen Befestigung der verschieden geformten Füße (z. B. Spitzfuß, Flachfuß,
Dreifuß) besitzen, kann man an dem oberen Stangenende das entsprechende Gegengewinde
anbringen.
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Damit ist eine starre Verbindung zwischen der festen Erdschicht und
dem Geophon erreicht, und die verschleiernde Wirkung der weichen Bodenbedeckung
bei den seismischen Messungen ist beseitigt. Zum Hinein- und Herausschrauben der
Stange benötigt man nur eine Hebelstange oder eine Rohrzange; Hammerschläge oder
Erdarbeiten entfallen, und die Stangen bleiben nicht in der Erde stecken.
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Die Zeichnung zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung
nach der Erfindung.
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In Fig. I ist dargestellt, wie der verdrehungssicher mit der aus
einem Gas rohr bestehenden Stange 3 verbundene Schraubenbohrer 4 bereits die die
seismische Messung störende weiche Erdschicht 5 durchbohrt hat und in die feste
Erdschicht 6 eingedrungen ist. Durch ein Querloch der nur lose die weiche Erdschicht
5 berührenden Stange 3 ist zur Handhabung des Bohrers eine Hebelstange2 gesteckt.
Auf das obere Ende der Stange 3 ist das normale Geophon I fest aufgesetzt, beispielsweise
aufgeschraubt. Das Geophon wird in üblicher Weise elektrisch mit der Meßapparatur
verbunden.
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Fig. 2 zeigt in größerem Maßstabe den Schraubenbohrer 4, dessen zylindrischer
Kern 7 einen größeren Durchmesser besitzt als dieStange3.
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Der Kern 7 hat unten eine kegelförmige Spitze und besitzt oben einen
Ansatz, der zur festen Verbindung des Bohrers und der Stange 3 mit Hilfe eines durch
das Splintlochg geschlagenen Splintes dient. Um den Kern herum ist die aus Blech
geformte Schraubeufläche 8 angebracht, beispielsweise angeschweißt. Der Außendurchmesser
der Schraubenfläche verjüngt sich konusförmig nach unten zu.