Ortsverteilte faseroptische Messtechnik im Extrembereich des Spezialtiefbaus

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1 Ortsverteilte faseroptische Messtechnik im Extrembereich des Spezialtiefbaus Dr.-Ing. Arne Kindler M.Sc. Karolina Nycz Stump Spezialtiefbau GmbH, Berlin, Germany Dipl.-Ing. Maria-Barbara Schaller Jürgen Glötzl GGB Gesellschaft für Geomechanik und Baumeßtechnik mbh, Espenhain, Germany Dr. Stephan Großwig GESO Gesellschaft für Sensorik, geotechnischen Umweltschutz und mathematische Modellierung mbh & Co. Projekt KG, Jena, Germany 1 Einführung Die ersten faseroptischen Sensoren kamen vor ca. drei Jahrzehnten auf den Markt. Zunächst als Sonderlösungen nur in ausgewählten Gebieten eingesetzt, haben sie inzwischen in fast allen Technikbereichen Einzug gehalten, insbesondere dort, wo elektrische Sensorsysteme an ihre Grenzen stoßen. Erste Anwendungsbeispiele ortsaufgelöst messender faseroptischer Sensoren im Bereich der Geotechnik gibt es seit Mitte der 90er Jahre des letzten Jahrhunderts in Vorhaben der Standortbewertung von radioaktiven Endlagerstandorten (Hurtig et al. 1994), in Projekten zur Überwachung von Deponieabdichtsystemen (Hurtig et al. 1995) und im Rahmen der Sanierung von Bergbaufolgelandschaften (Schreck et al. 1998). Auch im Spezialtiefbau werden seit Jahrzenten Anstrengungen unternommen, die faseroptische Sensorik zu etablieren. Allein aufgrund fehlenden Mutes und mangelnder Erfahrungen in der Geotechnik hat sich diese Messtechnik bisher nicht als anerkanntes Standardmessverfahren etablieren können. Hinzu kommen natürlich besondere extreme Randbedingen, welche es gilt zu berücksichtigen. Die Stump Spezialtiefbau GmbH forscht und arbeitet seit 1993 auf dem Gebiet der Glasfasermesstechnik. Die ersten realisierten Projekte waren ein Monitoring an der Edertalsperre (Dietz, K. et al. 2001), ein Monitoring in Glasfaserspanngliedern an einer Flutbrücke in Kärnten sowie ein Monitoring im Rahmen der Storebælt Querung. In allen Fällen galt es das Bauwerk mittels Lichtwellenleiter dauerhaft zu überwachen. Die Firmen GGB Gesellschaft für Geomechanik und Baumeßtechnik mbh und die

2 - 2 - GESO GmbH & Co. Projekt KG sind ebenfalls seit 1993 mit verschiedensten faseroptischen Sensorlösungen für geotechnische Applikationen auf dem Markt (Voet, M.R.-H., Glötzl, F. 1996; Hurtig et al. 1994). Damit trafen sich in der Summe 72 Jahre voneinander unabhängige Forschungs- und Entwicklungsarbeit erstmals im Jahr 2016 an einem Tisch und entschieden ihre Kompetenzen zu bündeln und der geotechnischen Fachwelt zur Verfügung zu stellen. 2 Messtechnologie / Messtechnik 2.1 Sensorische Grundlagen Von besonderem Interesse für Anwendungen in der Geotechnik sind die intrinsischen faseroptischen Sensoren, bei denen der Lichtwellenleiter selbst das sensitive Element ist und nicht nur der Signalübertragung dient, wie im Falle extrinsischer Sensorlösungen. Bei intrinsischen faseroptischen Sensoren werden durch die auf den Lichtwellenleiter einwirkenden physikalischen und chemischen Größen dessen optische Materialeigenschaften am Ort der Einwirkung verändert. Diese Veränderung ist innerhalb von materialspezifischen Grenzen reversibel. Mit dieser Messmethodik lassen sich die meisten physikalischen und chemischen Größen, wie Temperatur, Druck, Dehnung, elektrische Spannung, Feuchtigkeit oder die Konzentration bestimmter chemischer Elemente in Gasen oder Fluiden, messtechnisch erfassen. Die intrinsischen faseroptischen Sensoren werden unterschieden in: Einpunktsensoren (EPS), Quasi-verteilte Sensoren und Ortsaufgelöst messende Sensoren (distributed sensors). Mit Einzelpunktsensoren lässt sich die zu messende physikalische oder chemische Messgröße exakt an dem diskreten Messort erfassen, an dem sich der Sensor befindet. Das kann bei der Überwachung räumlich ausgedehnter Objekte und problematisch werden, wenn nicht bereits im Vorfeld genau bekannt, an welcher Position im Objekt sich die zu messende Größe signifikant verändern wird. Nicht exakt positionierte Einzelsensoren können Fehlmessungen und -interpretationen führen. Quasi-verteilte Sensoren entstehen durch die Vernetzung von Einpunktsensoren, quasi als eine Kette von Einpunktsensoren in Reihenschaltung. Dadurch wird es möglich, komplexere Strukturen besser zu überwachen. Allerdings begrenzt zum einen der mit der Anzahl der zu integrierenden Einpunktsensoren wachsende Aufwand die Anzahl der Messstellen. Andererseits ist auch bei der Applikation quasi-verteilter Sensoren die genaue Kenntnis der zu erwartenden Position der messtechnisch zu erfassenden Ereignisse

3 - 3 - zwingende Voraussetzung, da insbesondere beim Vorliegen starker Gradienten eine zu geringe Anzahl von Sensorelementen dazu führen kann, dass lokale Ereignisse nicht detektiert werden. Eine Überwachung räumlich ausgedehnter Objekte ist nur mit der ortsaufgelöst messenden faseroptischen Sensorik möglich, da mit dieser Technik die zu messende physikalische Größe entlang des gesamten Lichtwellenleiters über eine Länge von mehreren Kilometern mit einer Ortsgenauigkeit bis in den 10 cm-bereich erfasst werden kann. Diese Sensorik ist insbesondere für die Geotechnik und den Spezial-Tiefbau von besonderem Interesse. Intrinsische faseroptische Sensoren weisen gegenüber anderen Sensorformen eine Reihe von Vorteilen auf (Nishigaki et al. 1997): Unempfindlichkeit gegenüber äußeren elektromagnetischen Felder, galvanische Trennung zwischen Sensor und Auswerteeinheit, hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Umwelteinflüssen, lange Lebensdauer (> 30 Jahre) einfache Sensorverlegung bzw. installation Damit sind diese Sensoren besonders für einen sicheren Einsatz in explosionsgefährdeten, chemisch aggressiven und korrosiven Umgebungen, sowie in starken elektromagnetischen Feldern geeignet. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieser Sensoren besteht darin, dass sie als schlafender Sensor in der Bauphase an später nicht mehr zugänglichen Stellen in das Bauwerk eingebracht und zu jedem beliebigen Zeitpunkt aktiviert werden können. Die ortsaufgelöst messenden faseroptischen Messverfahren sind Laserradar-Verfahren, die die Dehnungs- und Temperaturabhängigkeit bestimmter optischer Eigenschaften von Lichtwellenleitern zur Messung von Dehnung und Temperatur entlang eines Lichtwellenleiters nutzen. Dazu werden kurze Laserlichtimpulse in die Lichtwellenleiter eines Sensorkabels eingekoppelt. Beim Durchlaufen des Laserlichtimpulses durch den Lichtwellenleiter kommt es auf Grund der Wechselwirkung zwischen dem Licht (Photonen) und den Schwingungen der Glasmoleküle im Lichtwellenleiter (Phononen) zur Streuung des Lichts an den Molekülen des Lichtwellenleiters. Dadurch wird ein geringer Teil des Laserlichtes zurückgestreut. Neben der Auswertung des Rückstreusignals wird gleichzeitig die Laufzeit des Lichtimpulses durch den Lichtwellenleiter gemessen. So erhält man den integralen Mittelwert der physikalischen Messgröße desjenigen Längenabschnittes, aus dem das rückgestreute Licht innerhalb eines Zeitfensters stammt. Je nach Art des Rückstreuprozesses können grundsätzlich drei Messverfahren unterschieden werden:

4 - 4 - Nutzung der Rayleigh-Streuung - zur hochpräzisen Messung der Dehnung entlang des Lichtwellenleiters mit Ortsauflösungen von bis zu 1 mm bei Messstrecken < 100 m Nutzung der Raman-Streuung - zur Messung der Temperatur entlang des Lichtwellenleiters mit Ortsauflösungen von bis zu 12,5 cm bei Messstrecken < 12 km Nutzung der Brillouin- Streuung - zur Messung der Dehnung entlang des Lichtwellenleiters mit Ortsauflösungen von bis zu 20 cm bei Messstrecken < 30 km (Anmerkung: Bedingt durch den physikalischen Charakter der Brillouin-Streuung kann nicht zwischen mechanisch und thermisch induzierten Dehnungen unterschieden werden.) Nähere Ausführungen zu den Messverfahren können bei Kindler et al. (2017), Kindler et al (2017 * ), Kindler et al. (2016), Nishigaki et al. (1997) und Hurtig et al. (1994) entnommen werden. 2.2 Messtechnik Generell besteht ein ortsaufgelöst messendes intrinsisches faseroptisches Sensorsystem aus einer Laserlichtquelle, dem faseroptischen Messkabel und dem optischen Empfänger und der Auswerteeinheit, wobei die Laserlichtquelle, der optische Empfänger und die Auswerteeinheit in einer Geräteeinheit zusammengefasst sind, die über einen PC angesteuert wird Messgeräte Die Messgeräte für ortsaufgelöste Dehnungs- und/oder Temperatur-Messungen auf der Basis der Brillouin-, der Raman- oder der Rayleigh-Rückstreuung sind frei auf dem Markt erhältlich. Hierbei handelt es sich um kommerzielle Anbieter. Gegenwärtig gibt es weltweit für jeden Gerätetyp nicht mehr als 3-5 Anbieter, die ausgereifte Messsysteme anbieten. Diese Geräte unterscheiden sich voneinander weniger durch den Gerätepreis als durch unterschiedliche physikalisch-technische Geräteparameter, durch große Unterschiede im Handling und in der Feldtauglichkeit, als auch im Service der anbietenden Unternehmen. In absehbarer Zeit wird sich die Anzahl der Anbieter erhöhen, da russische und chinesische Unternehmen auf den Markt drängen werden Sensorkabel Grundsätzlich werden für Dehnungsmessungen ausschließlich Single-Mode-Glasfasern verwendet, während für Temperaturmessungen sowohl Multi-Mode-Glasfasern als auch Single-Mode-Glasfasern zum Einsatz kommen können. Theoretisch können Dehnungs- und Temperaturmessungen mittels einfacher, ungeschützter Glasfasern durchgeführt werden. Derartige Messungen sind aber nur unter Laborbedingungen möglich. Für eine baustellentaugliche Lösung muss die Glasfaser in eine entsprechende Kabelkonstruktion integriert werden. Bei Temperatursensorkabeln wird die Glasfaser mechanisch vom Kabelmantel entkoppelt in die Kabelkonstruktion eingebaut. Sensorkabel für Dehnungsmessungen dagegen sind dadurch gekennzeichnet,

5 - 5 - dass zwischen der Glasfaser und dem Kabelmantel eine kraftschlüssige Verbindung bestehen muss, um die am Kabelmantel angreifenden Kräfte auf die Glasfaser möglichst verlustfrei zu übertragen. Gegenwärtig sind eine Vielzahl unterschiedlichster Kabelkonstruktionen für ortsaufgelöst messende faseroptische Sensoren von verschiedenen Herstellern am Markt verfügbar. Derzeit am Markt verfügbare Sensorkabel zur ortsaufgelösten Dehnungsmessung sind beispielhaft in Bild 1 dargestellt. Bild 1 Beispiele für Sensorkabel zur ortsaufgelösten Dehnungsmessung Anwenderspezifische Kriterien für die Auswahl der geeigneten Kabelkonstruktion sind neben den kommerziellen Konditionen: die Messempfindlichkeit des Kabels in Bezug auf die zu messende Größe, die Querempfindlichkeit gegenüber anderen physikalischen Messgrößen, der Schutz des Kabels gegen mechanische, chemische und biologische Umwelteinflüsse, die Lebensdauer des Kabels die Langzeitstabilität des Kabels. Dabei ist unbedingt zu beachten, dass einige der Anforderungen sich genau betrachtet gegenseitig ausschließen. So ist beispielsweise zu berücksichtigen, dass mit der Anzahl der in die Kabelkonstruktion eingebrachten Elemente das Kabel robuster und damit langlebiger dafür aber in der Messempfindlichkeit herabgesetzt wird. So wirken sich dicke Schutzhüllen und/ oder Stahlarmierungen direkt auf die Messempfindlichkeit aus, da die direkte Kopplung der Faser an das zu messende Medium reduziert wird. So wird beispielsweise bei hochpräzisen Dehnungsmessungen an Ankerverpresskörpern der Einsatz einer komplexeren Kabelkonstruktion mit großem Außendurchmesser nicht zielführend sein.

6 - 6 - Für Langzeitmessungen dehnungssensitiven Sensorfasern spielt die Langzeitstabilität des Verbundes zwischen dem sensitiven Glasfaserkern, dem Cladding und dem Coating der Glasfaser einerseits, des Verbundes des Glasfaser mit dem Kabel und des Verbundes der einzelnen Elemente der Kabelkonstruktion untereinander die entscheidende Rolle. In Abhängigkeit vom Hersteller der Kabel kann hier nicht grundsätzlich bei allen am Markt erhältlichen Fasern und Kabelkonstruktionen von einem den Anforderungen entsprechendem Langzeitverbundverhalten ausgegangen werden. Als eine Alternative zu Sensorkabeln kann der Einsatz von FiberRods gesehen werden. Hier erfolgen die Messungen über den Glasfaserstab in den die sensitive Glasfaser integriert ist. FiberRods haben ein sehr gutes Montageverhalten beim Einbau und können wie Kabel glatt oder profiliert hergestellt werden Montagezubehör/Prüftechnik Um das Sensorkabel an das Messgerät anschließen zu können, ist das Kabel zu konfektionieren, d.h. an das Sensorkabel sind optische Anschlusskabel, sogenannte Pigtails, mit den optischen Spezialsteckern zu montieren. In einigen speziellen Sensorkabelanordnungen macht sich auch die Montage eines optischen Endterminators am anderen Ende des Messkabels zur Unterdrückung von optischen Endreflexen notwendig. Bild 2 Konfektionierung der Sensorkabel links: Spleißgerät für Konfektionierungen bzw. Reparaturen am Sensorkabel rechts: Schutzmantel um einen Spleiß unter Baustellenbedingungen Üblicherweise werden dazu Spleißverbindungen zwischen den verschiedenen Glasfaserenden hergestellt. Hierzu werden handelsübliche Spleißgeräte (siehe Bild 2 links) verwendet. Zur Vorbereitung des Spleißvorganges sind an den zu verspleißenden Glas-

7 - 7 - faserenden Coating und Cladding mit Spezialwerkzeugen zu entfernen und die Enden zu reinigen. Nach dem eigentlichen Spleißprozess, dem Verschmelzen der beiden Faserenden im Lichtbogen, wird die Spleißstelle durch ein Schutzröhrchen mit Schrumpfschlauch vor mechanischen und chemischen Umgebungseinflüssen geschützt (siehe Bild 2 rechts). Der Spleißaufwand ist überschaubar, benötigt im Allgemeinen jedoch definierte klimatische Umgebungsbedingungen. Ein Spleißen auf der Baustelle sollte deshalb nur unter der Maßgabe einer Sensorkabelreparatur erfolgen. Kabel mit innenliegenden Edelstahlschutzröhrchen können auf der Baustelle nur mit erheblichem Aufwand repariert werden. Zur Prüfung konfektionierter faseroptischer Sensorfasern werden OTDR-Prüfgeräte (Optical Time-Domain Reflectometer) eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine optische Zeitbereichsreflektometrie (Rückstreumessung) als sogenannte Abnahmemessung. Die ODTR-Messung ist ein universelles Verfahren zum Messen und Testen von Glasfaserkabeln. Aus der mit dem OTDR-Messgerät gemessenen Verteilung der Rayleigh- Rückstreuung können die Verluste von Spleißen und Steckern wie auch die Dämpfung der Glasfaser bestimmt und damit Defekte in den Glasfasersensorkabeln sehr genau erkannt und lokalisiert werden Wie beschrieben, kann diese Messung als Abnahmemessung, angesehen werden. Das heißt, dass vor und nach jeder Kabelkonfektionierung, nach der Montage, nach dem Einbau und vor der Messkampagne eine Messung zu erfolgen hat, um die bestehende Funktionstüchtigkeit protokollarisch nachzuweisen. Die Messungen sollten im Allgemeinen dieselben Dämpfungswerte zeigen, wie nach der Konfektionierung der Kabel. 3 Besonderheiten im Spezialtiefbau und deren Auswirkungen Eine der Hauptfragen, welche man sich stellen kann, ist die Frage, weshalb die ortsverteilte faseroptische Messtechnik ihren Weg nicht in die Geotechnik gefunden hat. Denn es gibt ungeachtet dessen, zahlreiche wissenschaftliche Veröffentlichungen zum Anwendungsgebiet dieser Messverfahren in der Geotechnik wie auch im Tunnelbau. Jedoch fehlt diesen wissenschaftlichen Arbeiten nach Auffassung der Verfasser ein entscheidendes Kriterium, der reale Praxisbezug. Die vorliegenden wissenschaftlichen Arbeiten entspringen größtenteils den elektrotechnisch geprägten Instituten der Universitäten. Schlicht gesagt, die Theorie ist die eine Sache aber die Ausführung, dass wissen um Problematiken, das Wissen um Zwangspunkte und, und, und führen dazu, dass das Problem der Übertragung aus der Universität hin zur Praxis gestört ist.

8 - 8 - Was heißt nun Extrembereich des Spezialtiefbaus? Der Spezialtiefbau zeichnet sich vor allem durch ungeheure Mengen von Dreck aus. Begleitet wird dieser Dreck bekannter Weise im besten Fall nur durch Wasser. Zementsuspensionen, Beton, chemische Komponenten kommen weiterhin dazu. Die Maschinentechnik des Spezialtiefbaus ist nicht filigran, hat Kanten, Schneiden, Ecken und nicht in jedem Fall Feinmechaniker als Baustellenpersonal. Zeitdruck, verschobene Bauabläufe und verschiedene Gewerke an ein und derselben Stelle zur selben Zeit runden das Bild des Spezialtiefbaus ab. Und damit sind noch nicht alle Punkte aufgezählt. Ungeachtet dessen werden die Geotechniker gefragt, Wer braucht das? ; gefolgt von dem Hinweis Das kann doch alles nicht so schwer sein. In der universitären Herangehensweise wird zur Messung von Dehnungen im Verpresskörper von Ankern die Konfektionierung (Anbringen der Stecker) erst nach der Herstellung der Anker vorgesehen. Bezugnehmend auf die zuvor beschriebene Problematik des Spleißens auf der Baustelle ist allein dies ein Ausschlusskriterium bei einer Übertragung dieser Messtechnik in die Breite. Dieses Know How liefert die rein wissenschaftliche Arbeit leider nicht. So besteht eine Hauptaufgabe im richtigen Schutz der Stecker. Eine Vorstellung davon, was 15 bar Verpressdruck einer Zementsuspension anrichten können, sollte man haben. Denn nicht zu vergessen ist, dass der Spezialtiefbau mit diesen Drücken Bauwerke bewegen kann. Ein weiterer Aspekt ist die Applizierung der Glasfasern auf das zu messende Bauteil bzw. die Installation im Baukörper. So ist die Instrumentierung (Kabelführung) bei einem Großbohrpfahl DN 1200 ausgesprochen simpel. Eine Übertragung auf einen gerammten Ortbetonpfahl mit einem Durchmesser DN 300 nicht unproblematisch und hat mit der Installation des Sensorkabels in einem Verpresskörper grundlegend nichts mehr zu tun. Um diese Messaufgaben zu lösen, bedarf es der der Zusammenarbeit aus Praxis, Messtechnik und theoretischem Grundwissen zur Glasfasertechnologie, um zielführende Ergebnisse zu erhalten. Und nun den Sprung zurück zur Frage, wer diese Messergebnisse braucht. Wir alle, die gesamte geotechnische Gesellschaft in Deutschland und darüber hinaus braucht diese Messergebnisse. Wir bewegen uns zur ausgerufenen Industrie 4.0. Wir wollen die intelligente Baustelle. Gerade dies wurde durch die Deutsche Gesellschaft für Geotechnik (DGGT) kürzlich bestätigt und publiziert (DGGT, 2016).

9 - 9 - Ein geschlossenes Verformungs-Monitoringsystem auf der Baustelle, welches über ein Kabel automatisch per App oder Internetplattform an die Beteiligten übermittelt ab wann Wandverformungen kritische Werte erreichen, ist u.a. mittels ortsverteilter faseroptischer Messtechnik realisierbar. Schlafende Sensoren in unseren Baukörpern sind über Jahrzehnte nutzbar. 5 Realisierte Anwendungsbereiche im Spezialtiefbau 5.1 Messungen an Litzenverpressankern Heute gängigen Dauerüberwachungen (Ankermonitoring) von Ankern basieren überwiegend auf dem Einsatz von Ankerkraftmessdosen. Die Erfahrungen der letzten Jahrzehnte zeigen jedoch, dass die Zuverlässigkeit der Anzeige über die Zeit verloren geht. Andere Mess- und Prüfverfahren wie z.b. die herkömmlichen Lichtwellenleitersensoren bedingen einen Abgleich mit einem unbelasteten Lichtwellenleiter und geben nur punktuelle Aussagen über das Tragverhalten. Hinzu kommt, dass die gewonnenen Messergebnisse interpretiert werden müssen, um den Zustand der Verankerung beurteilen zu können. Das nunmehr vorliegende neue Messkonzept basiert auf der Rayleigh- Technologie unter Verwendung einer dehnungssensitven Sensorfaser und dient der Prüfung des Tragverhaltens des Ankers. Bild 3 Mittige Lage der Glasfaser im Bereich des herzustellenden Verpresskörpers Mittels ortsverteilter Dehnungsmessung über den gesamten Verpresskörper lässt sich eine charakteristischen Dehnungskurve abbilden, welche in ihrer Charakteristik vgl. auch dann noch Bestand hat, wenn die wirkende Belastung unter die Prüflast fällt, sich jedoch wesentlich ändert, sobald die eingeprägte Prüflast überschritten wird.

10 Bild 4 Dehnungsänderung bei Entlastung nach dem Einprägen einer maximalen Prüflast von 600 kn auf einen Verpresskörper eines Litzenankers 5.2 Messungen bei Pfahlprobebelastungen Im Rahmen von statischen Pfahlprobebelastungen wird aus gemessenen Dehnungen über den Pfahlschaft auf die wirkenden Mantelreibungen rückgeschlossen. Die Ermittlung der Dehnungen erfolgt meist mittels Extensometern, elektrischen Betondehnungsaufnehmern oder Gleitmikrometern. Diese Messverfahren stellen aufgrund ihrer Bauart jedoch nur einen geringen Datenumfang zur Ableitung des Pfahlmantelwiderstandes zur Verfügung. Damit gleichen die Ergebnisse eher einer Annahme als einer messtechnisch belastbaren Ermittlung. Dieser Diskrepanz kann mittels ortsverteilt messender Sensorfasern (siehe Bild 5) entgegen getreten werden. Bild 5 Instrumentierter Bewehrungskorb des Großbohrpfahles

11 Bei Abtastraten 1 Minute können bei Kabellängen bis 25 km Dehnungen über den gesamten Pfahlschaft gemessen werden. Dabei variiert die Ortsauflösung in Abhängigkeit von der Messtechnologie zwischen 1 cm bzw. 20 cm. In Bild 6 sind die Messergebnisse aus konventionellen Messaufnehmer und mittels dehnungssensitiver Sensorfasern eines Ortbetonrammpfahls gegenübergestellt. Bild 6 Gegenüberstellung der rückgerechneten Normalkraftverläufe für eine Belastung von 500 kn über die Tiefe auf Grundlage konventioneller und faseroptischen Dehnungsmessungen mit Bodenprofil 5.3 Faseroptische Extensometer Für die Überwachung von Hängen in Rutschungsgebieten oder zur Verformungsmessung bietet sich eine preiswerte und einfache Überwachungslösung an. Mit dem faseroptischen Extensometer (siehe Bild 7) lassen sich Verformungsmessungen z.b. Massebewegungen von Rutschungen oder Verformungsmessungen unter Infrastrukturmaßnahmen mittels Dauermonitoring bei einer maximalen Dauerabtastrate von 50/sec ausreichend genau und frühzeitig erfassen. Die maximale Sensorkabellänge ist bei diesem Messverfahren auf 1000 m begrenzt.

12 Bild 7 Fibre Optic Extensometer FOX 945E (Quelle: GESO) zur integralen Messung von Dehnungsänderungen Mittels faseroptischem Extensometer werden Dehnungsänderungen der Sensorfaser nicht über punktuelle Messungen sondern durch eine integrale Messung entlang der gesamten dehnungssensitiven Sensorkabels ausgewertet. Durch die integrale Messungen wird es erforderlich, softwaregestützte Trigger einzusetzen, die bei einem Überschreiten vordefinierter Schwellenwerte automatisch Alarm geben. Im Falle einer Schwellenwertüberschreitung kann dann an den eingebauten Kabeln mit einem anderen Messverfahren (Brillouin) eine ortsauflösende Messung vorgenommen werden. Mit dieser Messung ist es möglich, die Position der Verformung bis auf 0,5 m genau mit einer Auflösung von ± 2 µm/m zu lokalisieren. Bild 8 Setzungsüberwachung von Gleisanlagen der DB mittels integraler Dehnungsmessung

13 Literatur Dietz, K.; Habel, W. & Feddersen, I. (2001): Eder Dam, stabilisation by permanent rock anchors-monitoring and long term performance, ICOLD 69th ANNUAL MEETING, DRESDEN Hurtig, E., Großwig, S., Jobmann, M., Kühn, K., & Marschall, P. (1994). Fibre Optic Temperature Measurements in Shallow Boreholes: Application for Fluid Logging. Geothermics 23 (4), pp , Hurtig, E., Großwig, S., & Kühn, K. (1995). Überwachung von Deponiebasis und Deponiebasisabdichtung mit faseroptischen Temperaturmessungen. 3. Arbeitstagung des BMBF-Verbundforschungsvorhabens "Weiterentwicklung von Deponieabdichtungssystemen", BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin, , Tagungsband, pp , Kindler, A., Schaller, M.-B., Glötzl, J., & Großwig, S. (2017) Statische Pfahlprobebelastung unter Verwendung faseroptischer Dehnungsmessungen mit sehr hoher Ortsauflösung. Pfahlsymposium 2017, Fachseminar in Braunschweig am 23. und 24. Februar Kindler, A., Schaller, M.-B., & Glötzl, J. (2017 * ). Nachweis der Ankertragfähigkeit auf Grundlage faseroptischer Messtechnik. Bautechnik, Ernst & Sohn, Berlin, Volume 94, Issue 2 Kindler, A., Schaller, M.-B., Glötzl, J.; Brentle, J.; Lich, A. (2016). Nachweis der Ankertragfähigkeit am Beispiel eines innovativen Ankermonitorings. 12. Hans Lorenz Symposium, Berlin; Publications of the Institute of Building Technology, Technische Universität Berlin, Issue 69 Nishigaki, M., Schreck, M., Matsuo, Y., Großwig, S.; Kühn, K., & Döring, H. (1997). Intrinsic Distributed Fiber Optic Measurement - A new age of sensing?. Sensor Magazin Vol. 4/97, pp , 1997 Schaller, M.-B., Großwig, S., Pfeiffer, Th. (2016) Messsysteme und Monitoring im Hinblick auf Industrie 4.0 Überwachung von Konstruktionen im Bauzustand. 1. Symposium "B3 - Ausbau Südschnellweg Hannover", Hannover 28. und 29. Juni 2016 Schreck, M., Nishigaki, M., Christoph, G., Gläser, H., Großwig, S., Hurtig, E., Kasch, M. & Kühn, K. (1998).

14 Determination of Heat Production Zones at an Open - Cast Mine dump. Journal of Environmental Engineering of the American Society of Civil Engineers Vol. 124 (7), pp , Voet, M.R.-H.; Glötzl, F. (1996). Glasfasersensorik und Ergebnisse innovativer Tätigkeiten in der Geotechnik. Fachseminar Messen in der Geotechnik ; Institut für Grundbau und Bodenmechanik; TU Braunschweig, 1996.

15 Literatur Hurtig, E., Großwig, S., Jobmann, M., Kühn, K., & Marschall, P. (1994). Fibre Optic Temperature Measurements in Shallow Boreholes: Application for Fluid Logging. Geothermics 23 (4), pp , Hurtig, E., Großwig, S., & Kühn, K. (1995). Überwachung von Deponiebasis und Deponiebasisabdichtung mit faseroptischen Temperaturmessungen. 3. Arbeitstagung des BMBF-Verbundforschungsvorhabens "Weiterentwicklung von Deponieabdichtungssystemen", BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin, , Tagungsband, pp , Kindler, A., Schaller, M.-B., Glötzl, J., & Großwig, S. (2017). Statische Pfahlprobebelastung unter Verwendung faseroptischer Dehnungsmessungen mit sehr hoher Ortsauflösung. Pfahlsymposium 2017, Fachseminar in Braunschweig am 23. und 24. Februar Kindler, A., Schaller, M.-B., & Glötzl, J. (2017 * ). Nachweis der Ankertragfähigkeit auf Grundlage faseroptischer Messtechnik. Bautechnik, Ernst & Sohn, Berlin, Volume 94, Issue 2 Kindler, A., Schaller, M.-B., Glötzl, J.; Brendle, J., & Lich, A. (2016). Nachweis der Ankertragfähigkeit am Beispiel eines innovativen Ankermonitorings. 12. Hans Lorenz Symposium, Berlin; Publications of the Institute of Building Technology, Technische Universität Berlin, Issue 69 Nishigaki, M., Schreck, M., Matsuo, Y., Großwig, S.; Kühn, K., & Döring, H. (1997). Intrinsic Distributed Fiber Optic Measurement - A new age of sensing?. Sensor Magazin Vol. 4/97, pp , 1997 Schreck, M., Nishigaki, M., Christoph, G., Gläser, H., Großwig, S., Hurtig, E., Kasch, M. & Kühn, K. (1998). Determination of Heat Production Zones at an Open - Cast Mine dump. Journal of Environmental Engineering of the American Society of Civil Engineers Vol. 124 (7), pp , Voet, M.R.-H.; Glötzl, F. (1996). Glasfasersensorik und Ergebnisse innovativer Tätigkeiten in der Geotechnik. Fachseminar Messen in der Geotechnik ; Institut für Grundbau und Bodenmechanik; TU Braunschweig, 1996.