Innovative geophysical exploration technologies in karst-prone and crystalline rock formations / Innovative geophysikalische Vorauserkundungstechnologie in verkarstungsfähigen und kristallinen Gesteinen

In rock formations prone to karstification there are only limited geological/hydrological principles that allow a safe prognosis of the existence and location of karstic and fault structures. A combination of geophysical borehole radar measurements utilizing both reflection and crosshole probe setups can be used to reliably detect anomalous structures, especially air-filled karstic cavities and fault zones, when a sensible measuring concept for karstified or crystalline rocks is applied. Besides the determination of the anomalous structure's location it is also possible to distinguish its type of filling. Using examples from the major railway project Albaufstieg between Wendlingen-Ulm the investigation concepts ahead of the tunnel construction are presented. The borehole radar measurements were successfully utilized during different phases of the tunnel excavation and could be integrated into the construction process without significant delays, thus contributing to a safe construction process and later operation of the tunnels. The reliability and high efficiency of these borehole radar investigation concepts places this technology of karst detection at a significant advantage over the commonly applied seismic methods, especially in karst-prone and crystalline rocks.
In verkarstungsfähigen Gesteinsformationen existieren nur eingeschränkt gültige geologisch-hydrologische Gesetzmäßigkeiten, die eine sichere Prognose der Existenz und räumlichen Lage von Karst- und Störungsstrukturen ermöglichen. Eine Kombination von geophysikalischen Bohrlochradar-Reflexionsmessungen und Bohrlochradar-Crosshole-Messungen kann bei geeigneter Anwendung eines sinnvollen Messkonzepts in verkarstungsfähigen und kristallinen Gesteinen sehr zuverlässig zur Detektion von anomalen Strukturen, insbesondere von offenen Karsthohlräumen und Störungszonen eingesetzt werden. Neben der Verortung der Lage der anomalen Strukturen zu den Bohrungen ist gleichzeitig eine Unterscheidung bezüglich des Füllzustands möglich. Anhand von Beispielen aus dem Projekt Albaufstieg des Bahnprojekts Neubaustrecke Wendlingen-Ulm werden geophysikalische Vorauserkundungskonzepte beschrieben. Die Bohrlochradar-Messungen konnten in verschiedenen Phasen der Tunnelauffahrung erfolgreich angewendet und ohne größere Verzögerung in den Baustellenablauf integriert werden, sodass sie zu einem gesicherten Vortrieb sowie zu einer sicheren Betriebsphase der Tunnel beigetragen haben. Die sehr hohe Nachweissicherheit und hohe Zeiteffizienz des Bohrlochradar-Erkundungskonzepts favorisiert diese Vorauserkundungstechnologie gegenüber dem bisher angewendeten Standardverfahren Seismik, speziell in verkarstungsfähigen und kristallinen Gesteinsformationen.