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Geomagnetische und elektromagnetische Verfahren
in der Altlastenerkundung
Staatliches Gewerbeaufsichtsamt Hildesheim
28.04.2016
Jonas Lohmann
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Schlagworte
Geomagnetik
• detektiert eisenmetallhaltige Materialien
• passives Verfahren: es werden permanente magnetische Felder erfasst
• tendenziell höhere Detektionsreichweite
Elektromagnetik
• detektiert metallhaltige Materialien
• aktives Verfahren: es werden elektromagnetische Felder induziert und anschließend erfasst
• breiteres Detektionsspektrum
228.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
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Anwendungen
• Kampfmittelsuche
• Leitungs- und Kanaldetektion
• archäologische Prospektion
• Altlasten mit nutzbaren magnetischen bzw. elektromagnetischen Eigenschaften (Fundamente, Schlacken, Schotter, Mauerreste usw.)
A) Flächensondierung (zerstörungsfrei aber Reichweite begrenzt)
B) Bohrlochsondierung (sehr viel aufwendiger)
328.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
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Prinzip Flächensondierung
wichtige Sondierparameter: Messpunkt- und Spurabstand Datendichte
abhängig vom Suchziel (z.B. Objektgröße)
428.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
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Prinzip Geomagnetik
Eisenmetalle erzeugen ein lokales magnetisches Feld durch den
• induzierten Erdmagnetismus plus den
• inhärenten (objekteigenen) Magnetismus
Der Sensor durchquert das Magnetfeld und misst
• das Totalfeld (Betrag) und/oder einzelne Komponenten (Beträge in X/Y/Z-Richtung)
• einen Gradienten (meist Totalfeld oder Z-Komponente)
Z
X
Y
TF
528.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
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Messprinzip Magnetfeldgradient
Sondeneichung!
628.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
magn. aktiver Untergrund
Sensor 2
Sensor 1
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Messgröße Magnetfeldgradient
28.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz7
S2
S1
S1-S2
Der magnetische Gradient ist eine effektive Methode für Oberflächensondierungen, um Hintergrundfelder und zeitliche Hintergrundfeldschwankungen auszublenden.
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GPS-gestützte Flächenaufzeichnung
GPSDGPS
828.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
bekannter Referenzpunkt
erzielbare Genauigkeiten:GPS – 3..5 mDGPS fix – 0,5..1mDGPS RTK – 0,03..0,05 m
Hohe Vegetation und Gebäude u.ä. schränken die Genauigkeit i.d.R. stark ein.
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Geomagnetische Farbkarte
928.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
Ro
hd
aten
Pro
zess
iert
e D
aten
Auswertung
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28.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz10
Flächensondierung für Solarpark
Oberflächenablagerung(nur teilweise sichtbar)
vergrabene Deponie (nicht sichtbar)
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GeomagnetischeOberflächenmesssysteme
1128.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
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Binnensondierung
28.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz12
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Erreger (el. Spule)
Prinzip Elektromagnetik
1328.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
Wirbelstrom
erzeugt
Bei Abschalten des Erregers bricht das Wirbelfeld im Objekt zusammen und erzeugt das Detektionssignal (wird ebenfalls über [kleinere] Spulen aufgenommen)
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MetalMapper
1428.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
• Neues Verfahren mit erweiterten Möglichkeiten:schärfere Trennung zwischen Schrott und gesuchten Objekten (i.d.R. Kampfmittel)
• wird in Kürze am Markt erscheinen
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Bohrlochsondierung
Vertikal-Gradiometer
3-Achs-Gradiometer, Vorteile:
• Objekte vor Spundwänden/Stahlträgern
• Nahfelduntersuchung
1528.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz
Z
X
Y
Z
X
Y
Totalfeldgradient/Vertikalgradient
Winkeldifferenz
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Praktische Hinweise in der Kampfmittelsuche• Detektionsreichweiten abhängig von Objektgröße und –magnetisierung
(Masse spielt kaum eine Rolle)
• Geomagnetik: Blindgänger 500 lbs bis zu 5 m
20 mm Granate ca. 0,5 – 1 m
• EM: Blindgänger 500 lbs bis zu 3 m
20 mm Granate bis ca. 0,5 m
• Bohrlochsondierung: nur Aburfmunition sicher detektierbar, BL-Abstände 1,5 bis 2 m
• Störquellen (Eisen, Elektrik) können die Reichweiten deutlich reduzieren oder eine Detektion u.U. unmöglich machen alternative Sondiertechnik anwendbar? (z.B. Georadar)
28.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz16
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Zusammenfassung
• Oberflächensondierung (zerstörungsfrei)• Totalfeld, Vertikalgradient geeignet
• 3-Achs-Systeme noch nicht Stand der Technik
• Bohrlochverfahren• Vertikalgradientenverfahren bedingt geeignet, veraltet
• 3-Achs-Gradienten bei Detailuntersuchungen/schwierigen Umgebungen Stand der Technik (zumindest in der Kampfmittelsuche)
28.04.2016Erfahrungsaustausch Förderrichtlinie Altlasten -
Gewässerschutz17