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Subsurface characterization by means of Geovisual Analytics

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[Quelle: http://d-nb.info]

Die Thesis behandelt eines der zentralen Probleme prognostischer Untergrundmodellierungen in Zeiten stetig wachsender Datenmengen: Wie kann neues, valides und nutzbares Wissen zur Bewertung von Untergrundpotenzialen aus großen Datenbanken mit geowissenschaftlichem Kontext optimal extrahiert und verwertet werden? Hierzu wurde ein interaktives, quelloffenes visuelles Wissensfindungssystem mit Datenbankanbindung entwickelt, mit dem geowissenschaftliche Datensätze verwaltet und semi-automatisiert prognostische Untergrundmodelle entwickelt, validiert und optimiert werden können. Solch ein quelloffenes System fehlte bislang innerhalb der geowissenschaftlichen Forschungsgemeinschaft. Das System basiert auf dem Prinzip der Wissensfindung in Datenbanken und implementiert ausgewählte Aspekte aus der Disziplin der visuellen Analytik. In einem interaktiven Benutzer-Maschine-Kreislauf können Domänenexperten statische und dynamische Untergrundsysteme modellieren, um neues Wissen zur Beurteilung von Geopotenzialen aus vorhandenen Datensätzen zu extrahieren. Das System stellt hierfür moderne Algorithmen der Geostatistik oder des Data Mining zur Verfügung. Das mehrschichtige, modulare Softwaresystem besteht aus lokalen und zentralisierten Datenbanken, einer graphischen Benutzeroberfläche und einer Geschäftslogik. Datensätze aus wissenschaftlichen und industriellen Projekten, die vorwiegend aus der Domäne der geologischen Reservoircharakterisierung stammen, wurden in das System importiert und genutzt, um wissenschafltiche Fragestellungen unter Zuhilfenahme des Softwaresystems zu beantworten. Die Wirtschaftlichkeit der Reservoirnutzung ist maßgeblich von der Qualität räumlicher Prognosen relevanter Untergrundparameter abhängig, weswegen der Schwerpunkt dieser Arbeit auf die Implementierung von Algorithmen zur Verbesserung der Vorhersagbarkeit dieser Untergrundparameter gelegt wurde. Das Softwaresystem wurde diesbezüglich in realen Testszenarien evaluiert. Die Ergebnisse der Fallstudien zeigen, dass sich visuelle Wissensfindungssysteme hervorragend dafür eignen, geowissenschaftliche Fragestellungen unter der Berücksichtigung von Unsicherheiten zu lösen. In den Fallstudien konnte gezeigt werden, dass sich die räumliche Ausprägung von dreidimensionalen Skalarfeldern physikalisch-chemischer Eigenschaften in Sandsteinmedien auf der sub-Meterskala signifikant unterscheiden kann. Ohne Berücksichtigung der kleinskaligen geologischen Variabilität könnten Rückschlüsse über statistische Zusammenhänge auf der Anwendungsskala, auf der die Beprobungsdichte generell gering ist, fälschlicherweise impliziert werden. In dieser Fallstudie konnte des Weiteren gezeigt werden, dass die Simple Kriging Varianz, die zur stochastischen Nachbildung der natürlichen Variabilität in sequentiellen Simulationen Verwendung findet, die natürliche Variabilität innerhalb der untersuchten porösen Sandsteinmedien systematisch unterschätzt. Falls die natürliche Variabilität in hochauflösenden Studien ermittelt werden kann, kann diese genutzt werden, um die Simulation der lokalen Variabilität innerhalb sedimentärer Ablagerungsräume zu verbessern.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Linda M. Abriola
Multiphase Migration of Organic Compounds in a Porous Medium
Lecture Notes in engineering, Band 8
A Mathematical Model
1984, x, 234 S., X, 234 p. 3 illus. 244 mm, Softcover
Springer

 

 

Waehrend in der Diskussion um die Vergiftung der Boeden mit organischen Chemikalien bisher vorwiegend die wasserloeslichen Bestandteile beachtet wurden, wird in der vorliegenden Arbeit erstmals ein mehrphasiger Ansatz vorgestellt. Untersucht wird die Wanderung eines Schadstoffes in Loesung, als Gas und in nichtwaessriger Form. Zur Beschreibung der physikalischen Zusammenhaenge wird ein Gleichungssystem entwickelt, das mit Hilfe von ein- und zweidimensionalen numerischen Simulationsmodellen naeherungsweise geloest werden kann. Die Anwendbarkeit des Gleichungssystems auf poroese Medien wird anhand der Verschmutzung von gesaettigten und ungesaettigten Boeden mit einer Petroleummischung und mit chlorierten Kohlenwasserstoffen demonstriert. (pa); In recent years, grat attention has been focused onthe widespread and persistent problem of subsurface contamination by organic chemicals. Past research efforts in this area were concerned primarily with the migration of the water-soluble fraction of a pollutant. A number of case histories, however, attest to the importynce of the non-aqueous in phase in organic compound migration. This monograph presents a multiphase approach to the modeling of subsurface contamination. This approach enables the user to trace the migration of a pollutant as a solute, as a gas, and as a distinct non-aqueous substance. Equations describing the physical system are derived from first principles, and one- and twodimensional numnerical simulators are developed to solve this system of equations. Examples of porous media contamination by a mixture of petroleum compounds and by a chlorinated hydrocarbon are explored. Researchers in the areas of porous media flow and groundwater contamination as well as engineering consultants involved in groundwater contamination simulation should find this monograph of great interest. (-z-)

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Forschungsberichte

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Konstantin Terytze, Robert Wagner, Judith Ellfeldt, Sebastian Möller
Verfahrensvalidierung des inversen Säulenversuchs zur Bewertung und Beurteilung umweltrelevanter Auswirkungen von Kanalrohrsanierungsmitteln im Flutungsverfahren. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3338
2016, 63 S., 18 Abb. u. 14 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für die Sanierung von nicht begehbaren Abwasserkanälen und -leitungen werden Bauprodukte als Bodeninjektionsmittel in sog. Flutungsverfahren eingesetzt. Hierbei werden zwei Komponenten nacheinander und in unterschiedlichen Verhältnissen in den Abwasserkanal gepumpt. Das entscheidende Merkmal dieser Sanierungsmethode ist, dass die Arbeiten in situ durchgeführt und eine Freilegung der Leitungen vermieden werden kann. Die Sanierung umschließt vertikale und horizontale Leitungsabschnitte, bestehend aus Guss- und Steingut- sowie Kunststoffrohren aus PVC und PVC-U. Der Anwendungsbereich des Flutungsverfahrens zur Sanierung von Abwasserkanälen erstreckt sich von öffentlichen Kanälen, Hausanschlüssen bis Grundstücksentwässerungsanlagen. Ziel der Untersuchungen war es, den inversen Säulenversuch auch als Prüfmethode für Bauprodukte, die in Flutungsverfahren eingesetzt werden, anzupassen und zu standardisieren.

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Stavros A. Savidis, Rita Müller
Der Einfluss der Gestängelänge auf die Ergebnisse von Rammsondierungen. Endbericht
Bauforschung, Band T 3142
2007, 132 S., 94 Abb., 11 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Erfahrungen in der Praxis haben gezeigt, dass bei der Auswertung von Rammsondierungen, die mit einer freien Gestängelänge durchgeführt wurden, Fehleinschätzungen bei der Ermittlung der Lagerungsdichte zu erwarten sind. Dies zeigte sich zum Beispiel bei Rammsondierungen in tiefen Baugruben in Berlin, bei denen vom Ponton aus mit einer freien Gestängelänge von bis zu 20 m sondiert wurde. Fehleinschätzungen von Rammsondierergebnissen können indirekt zu falschen Prognosen im Bezug auf die Standsicherheit führen, wenn die daraus abgeleiteten Scherparameter verfälscht werden. Im Eurocode 7 werden der Standard Penetration Test (SPT) und die Rammsondierung (OP) aufgeführt. Für den SPT, für den international viele Erfahrungswerte vorliegen, werden Korrekturfaktoren auf die gemessene Schlagzahl angewendet, die die Überkonsolidierung des Bodens, den Energieverlust der Ramme infolge Hammerreibung und die freie Gestängelänge unterhalb des Ambosses berücksichtigen. Für die DP wird im Eurocode 7 die Berücksichtigung des Energieverlustes des Hammers empfohlen, Eine Berücksichtigung der freien Gestängelänge ist nicht enthalten. In diesem Forschungsvorhaben wird dieser Einfluss der freien Gestängelänge durch experimentelle Untersuchungen in der Versuchshalle des Grundbauinstituts und numerische und analytische Berechnungen untersucht und die Ergebnisse mit Rammsondierdaten von Berliner Baustellen verglichen. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, geeignete Korrelationsbeziehungen und Korrekturfaktoren für die Gestängelänge zur Auswertung der Rammsondierung zu erarbeiten. Diese können als eine wichtige Ergänzung der vorhandenen Normung (EC 7 und DIN 4094) dienen.

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K. Bruhm
Rammsondierungen. Abschlußbericht
Bau- und Wohnforschung
1990, 102 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei der Baugrunderkundung mit der leichten Rammsondierung nach DIN 4094 tritt in bestimmten Bodenarten eine mantelreibungsbedingte Erhöhung der Sondierwiderstände auf, was zu einer Überschätzung der Baugrundeigenschaften führen kann. Ziel der Forschung ist die Entwicklung und Erprobung von Verfahren, die eine von den Mantelreibungseinflüssen unabhängige Interpretation der mit der leichten Rammsonde Sondierergebnisse ermöglichen. Folgende 4 in Frage kommenden Verfahrensweisen wurden untersucht: 1. Verwendung eines Schutzrohres, in dem das Sondiergestänge nahezu mantelreibungsfrei geführt ist; 2. Stützung und Schmierung des hinter der verdickten Sondenspitze entstehenden Ringspaltes mit Bentonitsuspension; 3. Mantelreibungsmessung durch Messung des zum Drehen des Sondiergestänges im Boden erforderlichen Drehmoments; 4. mantelreibungsunabhängige Messung des Spitzenkraftverlaufs jedes Rammschlags direkt in die Sondenspitze mit Hilfe von in der Spitze angeordneten Dehnmeßstreifen. Von den 4 untersuchten Verfahrensweisen ermöglichte nur die Schutzrohrmethode eine zuverlässige Ausschaltung der Mantelreibung. Die Verwendung der Bentonitsuspension führte nur zu einer geringen Reduzierung des Einflusses. Die Mantelreibungsmessung ergab so große Streuungen, daß eine Korrektur des Sondierwiderstandes um den Mantelreibungseinfluß nicht genau genug möglich war. Die mit DMS gemessenen Spitzenkraftverläufe ermöglichten keine ausreichenden Rückschlüsse. (-y-)

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J. Negelmann
Vereinfachung und Vereinheitlichung der Bestimmung der Konsistenzgrenzen und der undrainierten Scherfestigkeit bindiger Böden. Abschließender Sachbericht
1989, 44 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Bestimmung der Konsistenzgrenzen bindiger Böden kann entscheidend vereinfacht werden. Die Grundlage dazu bildet die Tatsache, daß die Deformationsfestigkeit bindiger Böden direkt von deren Wassergehalt und somit von der Konsistenz abhängt. Mit einem neu entwickelten Druckluft-Konsistometer kann die Konsistenz beliebiger bindiger Böden ohne die sonst übliche zeitliche Verzögerung zur Bestimmung des Wassergehaltes gemessen werden. Dieses ermöglicht eine stärkere Berücksichtigung der Konsistenz beim Einbau bindiger Erdstoffe, z.B. für den Bau mineralischer Dichtungen, als dies bisher möglich war. (-z-)

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K. Paetzmann
Schwermetallverteilungen und ihre Verursachungen in Lockergesteinen und Bodenzonen des Stadtgebietes von Goslar mit Hinblick auf die weitere Bauleitplanung der Stadt Goslar
Textgleich mit: Die Baugrundplanungskarte der Stadt Goslar unter Einbeziehung der Schwermetallgehalte in den Lockergesteinen und Bodenzonen der Bauplanungsbereiche der Stadt Goslar. Clausthaler Geowissenschaftlichen Dissertationen.
1987, 265 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die vorliegende Arbeit umfaßt eine kombinierte ingenieurgeologische/geochemische Untersuchung für den Bereich der Stadt Goslar. Ausgehend von 12 räumlich begrenzten Untersuchungsgebieten, die in Absprache mit den Bauplanungsbehörden der Stadt ausgewählt wurden, dienten die Untersuchungen der Erstellung einer Baugrundplanungskarte sowie einer Bestandsaufnahme der Schwermetallgehalte in den Lockergesteinen und Bodenzonen der Bauplanungsbereiche. Regionalgeologisch gliedert sich das Untersuchungsgebiet in 3 Teilbereiche: 1. die paläozoischen Gesteine des Harzes, 2. die mesozoischen Gesteine in der Aufrichtungszone NE` der Harzrandstörung, 3. die quartäre Lockergesteinsbedeckung. Die Verbreitung der Festgesteine wurde im Rahmen einer geologischen Kartierung im Maßstab 1:5000 augenommen. Die Lockergesteine wurden innerhalb der 12 Untersuchungsgebiete mittels 133 Sondierbohrungen beprobt. An den entnommenen, gestörten Lockergesteinsproben wurden nach DIN-Normen die bodenmechanischen Eigenschaften ermittelt. Darüber hinaus wurden die Ergebnisse älterer Baugrunduntersuchungen des öffentlichen Bauwesens ausgewertet. (-z-)

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Zeitschriftenartikel

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Gurk, Marcus; Tougiannidis, Nikolaos
Geophysikalische Standorterkundung: Eine Anwendung von Radiofrequenzverfahren im Nahfeld und Potentialmessungen
bbr Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie, 2021

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Homrighausen, Reiner; Mul, Arthur de
Neue Bohrgerätetechnik erlaubt wirtschaftliche Erkundung von Mineral- und Geothermie-Lagerstätten
bbr Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie, 2021

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Rumohr, Sven
Temperaturmessungen in Erdwärmesonden - Hinweise zur Messung der "ungestörten Untergrundtemperatur"
bbr Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie, 2021

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Thestorf, Kolja; Makki, Mohsen; Hilbert, Sabine; Thelemann, Michael; Makowsky, Lutz
Bodenkartierung im urbanen Umfeld. Eine landesspezifische Ergänzung zur Aufnahme naturnaher und anthropogener Böden im Land Berlin
Bodenschutz, 2021

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Lux, Karl-Norbert; Scheffel, Ina
Das neue DVGW-Arbeitsblatt W 110 - Ausgewählte Sonderfälle
bbr Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie, 2019

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Highlights aus dem Programm 2022