Direct Push – Methode

 

Methodische Grundlagen der Direct Push Technik

 

Das Direct Push System basiert auf dem Geoprobe 540 MO System (Geoprobe, Salina, KS, USA) welches an ein Nordmeyer System adaptiert ist (Modell RS 0/2.3, Nordmeyer Holland, Overveen, The Netherlands).

Abb. 1: Aufbau und Einsatz des Direct Push Systems (Geoprobe mit Nordmeyer Bohrraupe) im Gelände.

 

CPT (Cone Penetrating Test)

 

Das CPT (Cone Penetrating Test, Typ Geotech probe NOVA - Geotech, Aurora, ON, Canada) wird mit einer konstanten Geschwindigkeit von 20 mm/sec in den Untergrund gedrückt. Über ein Tiefenlogger wird die exakte Tiefe millimetergenau bestimmt. Während der Sondierung werden die Parameter Spitzendruck (qc), Mantelreibung (fs) und Porendruck (u) parallel bestimmt. Die Festigkeit, die Korngröße und die Wassersättigung des Sedimentes sind die wesentlichen Faktoren die die Parameter beeinflussen und in Kombination einen detaillierten Rückschluss auf den stratigraphischen Aufbau des Untergrunds zulassen.

 

Abb. 2: Das Cone Penetrating Testing (CPT) ist aus 3 Elementen aufgebaut. Der Spitzendruck (qc) wird an der Sondenbasis in Mega Pascal bestimmt, darüber befindet sich ein Filter Ring (u) zur Bestimmung des Porendrucks und mit fs gekennzeichnet wird die Matelreibung bestimmt.

 

HPT (Hydraulic Profiling Tool)

 

Das HPT (Hydraulic Profiling Tool) Direct Push System wird von einer Wasserpumpe mit einer Durchflussrate von ca. 250 ml/min gespeist. Während die Sonde hydraulisch in den Untergrund gedrückt wird, werden der Wasserdruck als auch der Leitungsdruck im 2 cm Abstand bestimmt. Weiterhin lassen sich der Grundwasserspiegel bestimmen als auch die Porosität des Sedimentes.
Die Kombi-Sonde besitzt am unteren Ende eine lineare 4-Punkt-Elektronenanordnung, diese wird mit einer Schlumberger-Anordnung zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit angesteuert und erzeugt ebenfalls im Abstand von 2 cm eine präzise und tiefengenaue Ausgabe des Widerstands-/Leitfähigkeitsspektrums.

 

Abb. 3: Das Hydraulic Profiling Tool (HPT) besteht aus der Kombination zweier Methoden. Im unteren Bereich der Sonde wird über eine 4-Punkt-Anordnung (EC Array 4 Pin) die Elektrische Leitfähigkeit bestimmt. Im oberen Bereich der Sonde befindet sich ein Injektionsfenster (HPT Injection Port), durch welches Wasser in das Sediment injiziert wird.

 

Analyse der Direct Push Daten

 

Die Klassifikation und die Kombination der geophysikalischen Parameter des Direct Push Systems mit geschlossenen Bohrungen lassen eine umfangreiche und übertragbare Interpretation zu. Am Beispiel (siehe Abb. 3) treten besonders deutlich stratigraphische Wechsel und der Eintrag von grobklastischen Sedimenten hervor. Die Methodenkombination erlaubt eine sichere, schnelle und non-invasive Erkundung der Untergrundstrukturen und deren Interpretation.

 

Abb. 4: Durch die Kombination der geophysikalischen Parameter ist eine nahezu non-invasive Bestimmung des Schichtenaufbaus im Untergrund möglich (Obrocki et al. 2018).

 

Das Direct Push System kann durch eine Vielzahl an Sonden für unterschiedlichste Fragestellungen eingesetzt werden und sichert schnelle und belastbare wissenschaftliche Daten.