OnSite
The OnSITE Consortium aims at developing a new seismic system for high resolution prediction of geological structures around and ahead of underground excavations. The system will consist of:
- a modular seismic source for generating compressional and polarised shear waves,
- high-speed wireless data acquisition for simultaneous registration of an integrated three component receiver array,
- a 3-D software package for imaging of fault zones by spectroscopy and beam techniques,
- an integrative geological interpretation tool based on neural networks.
Project coordination and management
Project partners
Work packages
Das Vorhaben baute auf Entwicklungen auf, die seit mehreren Jahren vom GFZ zusammen mit verschiedenen Forschungs- und Entwicklungspartnern erarbeitet wurden. Das Integrierte Seismische Imaging System (ISIS), bestehend aus den grundlegenden Komponenten zur seismischen Tunnelvorauserkundung, konnte für alle im Rahmen dieses Vorhabens durchgeführten Feldversuche verwendet werden. Die technischen Weiterentwicklungen im Rahmen dieses Vorhabens bezogen sich auf Optimierungen der seismischen Quellen und Empfängersysteme. Zur Akquisition von Datensätzen, die dann für die Entwicklung von Interpretationsstrategien verwendet werden konnten, wurde auf die bestehenden Komponenten von ISIS zurück gegriffen. Mit der FU Berlin und der TU Freiberg erfolgte eine intensive Zusammenarbeit, um die Datenbearbeitungs- und Interpretations-Software anzupassen. Darüber hinaus bestand eine Kooperation mit der Herrenknecht AG, die ISIS sowie am GFZ entwickelte Funkdatenlogger als Lizenznehmer nutzt und mit dem GFZ zusammen für den Routine-Einsatz auf Tunnelbaustellen umsetzte, um in der Praxis geotechnisch relevante Interpretationen zu generieren. Neben dem Technologietransfer vom GFZ zur Herrenknecht AG vermittelte die Herrenknecht AG Baustellen, auf denen das Messsystem getestet werden konnte (Glendoe Wasserkraftwerk, Blessbergtunnel).
Veröffentlichungen
Bohlen, T., Lorang, U., Rabbel, Müller, C., Giese, R., Lüth, S., Jetschny, S., Rayleigh-to-shear wave conversion at the tunnel face - from 3D-FD modeling to ahead-of-drill exploration, Geophysics 72 No. 6, p. T67-T79, doi 10.1190/1.2785978.
Lüth, S., Giese, R., Otto, P., Krüger, K., Mielitz, S., Bohlen, T., Dickmann, T., 2008. Seismic investigations of the Piora Basin using S-wave conversions at the tunnel face of the Piora adit (Gotthard Base Tunnel), International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, doi:10.1016/j.ijrmms.2007.03.003.
Lüth, S., Rechlin, A.J., Giese, R., Tzavaras, J., Groß, K., Buske, S., Jetschny, S., De Nil, D., Bohlen, T., 2009. Seismic prediction ahead of a tunnel face - Modeling, field surveys, geotechnical interpretation, International Journal of the Japanese Committee for Rock Mechanics, Vol. 4, Nr. 2, http://rocknet-japan.org/journal/Articles.html.
Tagungsbeiträge
2009
Hock, S., Polom, U., Mikulla, S., Krüger, K., Lüth, S. & Giese, R., A High-frequency Cascaded Magnetostrictive Vibration Source System for P- and S-wave Generation, Near Surface 2009 (EAGE), Dublin, extended abstract B19.
Hock, S., Polom, U., Mikulla, S., Krüger, K., Giese, R., Lüth, S., A Cascaded Magnetostrictive Vibration Source System for Underground Construction Applications, Geophysical Research Abstracts, Vol. 11, EGU 2009-7698-3, EGU General Assembly.
Lüth, S., Giese, R., Rechlin, A., Heim, A., and OnSITE Consortium, Seismic prediction in tunneling: new trends in hardware development and interpretation concepts. Eurotun - Computational Methods in Tunnelling, Bochum, Extended Abstracts Vol. 2, p. 917-922.
A. Rechlin, S. Lüth, R. Giese, F. Schilling, OnSITE: A project developing new tools in Online Seismic Imaging for Tunnel Excavation. Sinorock - Rock Characterisation, Modelling and Engineering Design Methods, Hong Kong.
2008
Lüth, S., Giese, R., Rechlin, A., A seismic exploration system around and ahead of tunnel excavation - OnSITE, Proceedings of World Tunnel Congress 2008, 22-24 September 2008, Agra, India, Vol. 1, pp. 119-125.
Lüth, S., Rechlin, A., Giese, R., Buske, S., Groß, K., Tzavaras, J., Bohlen, T., De Nil, Denise, Jetschny, Stefan, Seismic Prediction ahead of a tunnel face - Modelling, field surveys, geotechnical interpretation, in: Proceedings of The 8th International Workshop on the Application of Geophysics to Rock Engineering, San Francisco, USA, ISRM Commission on Application of Geophysics to Rock Engineering.
Hock, S., Polom, U., Mikulla, S., Krüger, K., Giese, R., Lüth, Evaluation of a High-frequency Seismic Source System in Mining Application. Near Surface 2008 – 14th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Krakow, Poland, 15 - 17 September 2008, Extended Abstracts.
Hock, S., Polom, U., Mikulla, S., Krüger, K., Giese, R., Lüth, S., P- und S-Wellengenerierung mittels magnetostriktiver Vibratorquellen - erste Ergebnisse von zwei Messkampagnen im Forschungs- und Lehrbergwerk "Reiche Zeche" in Freiberg, Tagungsband zur Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft, Freiberg, PS4 18, S. 103.
Lüth, S., Rechlin, A., Giese, R., Besser, S., Fecker, E., OnSITE - Tunnelseismik I: Seismische Vorauserkundung im Tunnelbau mit Lockergestein - Neuer Schlüchterner Tunnel (Hessen), Tagungsband zur Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft, Freiberg, SM 5, S. 194-195.
Rechlin, A., Giese, R., Lüth, S., Heim, A., OnSITE - Tunnelseismik II: Seismische Vorauserkundung für den Tunnelbau im Hartgestein (Glendoe Wasserkraftwerk/Schottland), Tagungsband zur Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft, Freiberg, SM 6, S. 195.
2007
Borm, G., Giese, R., Lüth, S., Bohlen, T., Shapiro, S., Buske, S., Polom, U., Fecker, E., Becker, K.- W., Pralle, N., Dickmann, T., OnSITE: Development of an On-line Seismic Imaging System for Tunnel Excavation, Paper presented at the 7th Workshop on Application of Geophysics to Rock Engineering, 11th Congress of the International Society For Rock Mechanics, Lisbon, Portugal.
Giese, R., Lüth, S., Rechlin, A., ISIS: Integrated Seismic Imaging System - Results of tunnel seismic measurements in the Glendoe project (Scotland), Paper presented at the 7th Workshop on Application of Geophysics to Rock Engineering, 11th Congress of the International Society For Rock Mechanics, Lisbon, Portugal.
2006
Borm, G., Giese, R., Lüth, S., Bohlen, T., Shapiro, S., Buske, S., Polom, U., Fecker, E., Becker, K.- W., Pralle, N., Dickmann, T., OnSITE - On-line Seismic Imaging System for Tunnel Excavation in Hard Rock, talk presented at annual meeting of Deutsche Gesellschaft für Geowissenschaften (GeoBerlin 2006).