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Mikroakustik

Beitrag zum Projekt:

Überwachung mit mikroakustischen Netzwerken: Lage der Sensoren (rot) und der Ortung akustischer Emissionen (blau)Überwachung mit mikroakustischen Netzwerken: Lage der Sensoren (rot) und der Ortung akustischer Emissionen (blau) Quelle: BGR

Mikroakustische Messungen werden im Rahmen geomechanischer Untersuchungen zur  Integrität der geologischen Barriere und zur Stabilität untertägiger Hohlräume durchgeführt. Anhand der Erfassung von hochfrequenter seismischer Energie im Frequenzbereich zwischen 1 und 100 kHz kann Mikrorissbildung direkt nachgewiesen und geortet werden.

Seit 1994 werden mikroakustische Dauermessungen im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben im Salzbergwerk Bartensleben in drei Gebirgsabschnitten mit  einer räumlichen Erstreckung von rund 100 bis 200 m durchgeführt. Die Ergebnisse der mikroakustischen Messungen  können im Zusammenhang mit Ergebnissen anderer geomechanischer Untersuchungsmethoden wie Modellberechnungen, Laboruntersuchungen und In-situ-Messungen von Deformationen und Spannungen interpretiert werden.

Die Ereignisraten und die Steigungen der Magnituden-Häufigkeitsverteilungen (b-Werte) zeigen ausgeprägte räumliche und zeitliche Variationen. Abweichungen der beobachteten Ereignisraten von den nach Spannungsmodellierung zu erwartenden Ereignisraten, die Abnahme von b-Werten und das Auftreten von Mikroriss-Clustern zeigen Veränderungen im Gesteinssystem bis hin zu makroskopischer Rissbildung. Die Messungen belegen die Auflockerung des Steinsalzes im Bereich der Abbaue und lokale Rissbildungen an der Grenze von Steinsalz und Anhydrit.

Die mikroakustischen Langzeit-Messungen im ERAM liefern einen Datensatz von zurzeit rund 20 000 000 georteten Ereignissen pro Jahr.

Literatur:

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Maghsoudi, S., Cesca, S., Hainzl, S., Kaiser, D., Becker, D. & Dahm (2013): Improving the estimation of detection probability and magnitude of completeness in strongly heterogeneous media, an application to acoustic emission (AE). Geophysical Journal International, 193, 1556-1569. doi:10.1093/gji/ggt049

Maghsoudi, S., Hainzl, S.,Cesca, S., Dahm, T. & Kaiser, D. (2014): Identification and characterization of growing large-scale en-echelon fractures in a salt mine. Geophysical Journal International, 196, 1092-1105. doi:10.1093/gji/ggt443

Manthei, G. & Eisenblätter, J. (2008): Acoustic Emission in Study of Rock Stability. Acoustic Emission Testing.- Springer Verlag, 239-310; Berlin Heidelberg.

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Spies, T., Hesser, J., Eisenblätter, J. & Eilers, G. (2004): Monitoring of the rock mass in the final repository Morsleben: experiences with acoustic emission measurements and conclusions. Proceedings of DisTec 2004, 301-311; Berlin.


Partner:

Gesellschaft für Materialprüfung und Geophysik GMuG mbH, Bad Nauheim

Kontakt 1:

    
Dr. Diethelm Kaiser
Tel.: +49-(0)511-643-2669
www.bgr.de/quakecat

Kontakt 2:

    
Hon.-Prof. Dr. Thomas Spies
Tel.: +49 (0)511-643-2688

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