Geologisch-geotechnische Betreuung von TBM-Vortrieben

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1 Geologisch-geotechnische Betreuung von TBM-Vortrieben Ziele: Erfassung von Maschinendaten und geotechnischen Kennwerten zur Optimierung der bestehenden Prognosemodelle Korrelation der Ergebnisse von Penetrationsversuchen mit geotechnischen Kennwerten Arbeitsprogramm: Geologisch-geotechnische Dokumentation von TBM- Vortrieben Gewinnung von felsmechanischen Parametern Masterarbeit in Kooperation mit div. Baufirmen bzw. der Forschungsgruppe ABROCK Betreuung: Käsling & Wilfing Thema Masterarbeit SS 2013 Auswertung von TBM-Betriebsdaten am Beispiel des Wienerwaldtunnels Ziele: Optimierung von bestehenden Prognosemodellen zur Schneidgeschwindigkeit (Penetration) Korrelation Arbeitsprogramm: Auswertung von TBM-Betriebsdaten und Zuordnung zu geotechnischen Homogenbereichen Korrelation der Maschinendaten (Leistungsdaten) mit geotechnischen Kennwerten Masterarbeit in Kooperation mit der Forschungsgruppe ABROCK Betreuung: Käsling & Wilfing Thema Masterarbeit SS

2 Teufelsküche & Co. Thema: Quartärgeologie & Hangbewegungen Arbeitsprogramm: detaillierte geologische Kartierung von Aufschlüssen bei Obergünzburg (eigenes Kfz: Pkw, Krad etc.) Entwurf von geol. Profilen Ziel: Mechanismus der Hangbewegungen Erarbeitung eines möglichen Überwachungs- und Meßsystems Quartärstratigraphie ein bis zwei Bearbeiter Betreuung: Lempe/Scholz & Festl/Krautblatter/(Thuro) Lempe/Festl Thema Masterarbeit SS 2013 Monitoring und Auswertung von Messdaten eines instabilen Blockes am Wachterlhorn (Unterjettenberg) Ziele Überwachung der Bewegungsraten eines instabilen Blocks Untersuchung der Zusammenhänge zwischen äußeren Einflüssen und den Bewegungsbeträgen Arbeitsprogramm Aufnahme des gefährdeten Blockes im Gelände Unterstützung bei der Installation des Monitoring Systems im Gelände Zusammenstellung und Auswertung von Monitoring Daten Evtl. anschließende Untersuchungen mit einem Steinschlagsimulationsprogramm Voraussetzung: Geländegängigkeit Eigenes Auto wäre von Vorteil! Sellmeier/Thuro Thema Masterarbeit SS

3 Monitoring und Auswertung von Messdaten eines instabilen Blockes am Wachterlhorn (Unterjettenberg) Rahmenbedingungen Zusammenarbeit mit dem Staatlichen Bauamt Traunstein Geländearbeit (Unterjettenberg, Berchtesgaden) Betreuung: Sellmeier, Thuro Sellmeier/Thuro Thema Masterarbeit SS 2013 Tripel-Lagerstätten: Charakterisierung und Vergleich genetischer Modelle Ziele Vergleich der Entstehung von Tripel- Lagerstätten im weltweiten Vergleich Materialeigenschaften und Materialzusammensetzung unterschiedlicher Tripel-Lagerstätten Vor-Ort-Studien an mitteleuropäischen Lagerstätten in Deutschland und Tschechien Arbeitsprogramm Probenahme im Gelände REM-Untersuchung von Proben aus Lagerstätten in Spanien und USA Recherche der Bildungsmechanismen und des geologischen Umfeldes Voraussetzung: Gute Englischkenntnisse! Neugierde und Detektivinstinkt! Lehrberger/Mitterer Thema Masterarbeit SS

4 Technische Gesteinsuntersuchungen an Serpentiniten des südlichen Randes des Tauernfenster im Pfunderer Tal, Südtirol Ziele Petrographische Charakterisierung Ultraschallmessungen an Rohblöcken im Gelände und an Prüfkörpern im Labor Arbeitsprogramm Geländeaufnahme des Serpentinitvorkommens in Südtirol Probenahme und Vor-Ort-Messungen Untersuchungen zur Verarbeitung Vergleich mit anderen Serpentiniten Ermittlung der Festigkeitseigenschaften Voraussetzung: Geländegängigkeit (alpines Gelände) Führerschein und eigenes Auto wäre von Vorteil! Besonderheit: Firmen-Kooperation Lehrberger/Menschik Thema Masterarbeit SS 2013 Betreuung: Dr. Gerhard Lehrberger (TU München), Dr. Bernd Weiher (Basalt-Actien-Gesellschaft) Geologische Kartierung des Korallenoolith-Tagebaus Segelhorst und seines Umfeldes Lage: bei Hessisch Oldendorf (Niedersachsen, Landkreis Hameln-Pyrmont) Petrographische Untersuchung von charakteristischen Schichtgliedern (Dünnschliffanalysen, Geochemie) Gesteinstechnische Untersuchungen von charakteristischen Schichtgliedern (Dichte, Ultraschall, UCS) Voraussetzung: Polarisationsmikroskopie, Kartiererfahrung, Laborarbeit Praktikum bei der Basalt AG in der Abteilung Bergbauplanung zur Einarbeitung wird angeboten. 4

5 3D-Visualisierung von technischen Gesteinseigenschaften an Gebäuden Zusammenarbeit mit Fachgebiet Photogrammetrie und Fernerkundung Zusammenfassen von Gesteinseigenschaften typischer Fassadengesteine unter besonderer Berücksichtigung von Wärmeleitfähigkeiten, Wasseraufnahme und Porosität Abbildung von Eigenschaften auf 3D- Gebäudemodellen in GIS Vergleich der Ergebnisse mit Infrarotaufnahmen Lehrberger/Beer Thema Masterarbeit SS 2013 Untersuchungen an veränderlich festen Gesteinen im Steinbruch Wiesenhofen (bei Greding) Arbeitsprogramm Steinbruchkartierung/ Profilaufnahme > in Verbindung mit Praktikum Laborversuche an ausgewählten Proben (Zusammensetzung, Veränderlichkeit, Zerfallsgeschwindigkeit und -prozesse) Voraussetzung: Freude an Geländetätigkeit Führerschein Nickmann/Lehrberger Thema Masterarbeit SS 2013 Ziele: Quantifizierung der Veränderlichkeit und der Frostbeständigkeit der Gesteine Untersuchung der Gesteinsverteilung im Steinbruch Untersuchungen zur Verbesserung der Zuschlagstoff-Qualität Aussagen zur Zerfallsgeschwindigkeit vfg unter natürlichen Bedingungen Besonderheit: Firmen-Kooperation 5

6 Fachgebiet Hydrogeologie und Geothermie e Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit in den Rinnenstrukturen des quartären Grundwasserleiters Münchens Kurzbeschreibung: Recherche zur bestehenden Datenbasis (Pumpversuche in Gutachten, ) Pumpversuchsauswertung der bestehenden Daten Durchführung von Feldversuchen zur kf-wertbestimmung Fortführung einer kf-werte Datenbank Regionalisierung der kf-werte Betreuer: Zoßeder, Kotyla Partner: Referat für Umwelt und Gesundheit München (RGU) Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU) WWA München Rahmenbedingungen: Enge Zusammenarbeit mit dem RGU, LfU und WWA München Hohes praktisches Interesse der Ergebnisse seitens Ingenieurbüros, LfU, RGU, WWA Mitarbeit im Projekt Oberflächennahe Geothermie München Fachgebiet Hydrogeologie und Geothermie Numerische Simulation einer Erdwärmesonde im Nahfeld zur Optimierung ihres Ausbaus Kurzbeschreibung: Weiterentwicklung eines hoch aufgelösten 3D-Wärmetransportmodells für eine Erdwärmesonde Parametrisierung mit Wärmeleitfähigkeiten für Sondenmaterial, Verpressmaterial und Gestein Abschätzen des thermischen Einflusses auf das Sondenmaterial Ermittlung der Auswirkungen von Ringraum-Umläufigkeiten Ermittlung von relevanten Rücklauftemperaturen des Wärmeträgermittels für einen frostfreien Betrieb Betreuer: Zosseder, Schulze (bayer. LfU) Partner: Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU) Rahmenbedingungen: Enge Zusammenarbeit mit dem LfU Sehr gute Datengrundlage, Weiterentwicklung und Verbesserung einer bestehenden Modellierung 6

7 Fachgebiet Hydrogeologie und Geothermie Vergleich des Einflusses von Untergrundbauwerken auf die Grundwassertemperatur anhand numerischer Modelle Kurzbeschreibung: Definition der Referenzmodelle für die Wechselwirkung von Fernwärmeleitung und Tiefgarage mit dem Grundwasser Umsetzung der Referenzmodelle in ein numerisches Modelle (in FeFlow) Durchführung und Auswertung der Vergleichsrechnung Vergleich der Betrachtungen mit Feldmessungen Betreuer: Zoßeder, Kotyla Partner: SWM RGU Rahmenbedingungen: Grundlage: analytische Berechnungen aus einer Bachelorarbeit hohes Interesse der Ergebnisse seitens der SWM Mitarbeit im Projekt Oberflächennahe Geothermie München Fachgebiet Hydrogeologie und Geothermie Untersuchungen des langzeitlichen Einflusses geothermischer Nutzungen auf die Grundwassertemperaturen im quartären Grundwasserleiter Münchens Kurzbeschreibung: Auswertungen von geothermischen Jahresberichten am WWA München statistische Auswertungen und GIS-Analysen der Kennwerte Feldmessungen (wenn möglich) Betreuer: Zoßeder, Kotyla Partner: Referat für Umwelt und Gesundheit München (RGU) Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU) Wasserwirtschaftsamt München (WWA-M) Rahmenbedingungen: Enge Zusammenarbeit mit dem RGU, WWA-M und dem LfU Hohes praktisches Interesse der Ergebnisse seitens der Partner Mitarbeit im Projekt Oberflächennahe Geothermie München 7

8 Sedimentpetrologische und tonmineralogische Untersuchungen der USM im Bergsturzgebiet Goldau Betreuung: Gilg, Thuro Untersuchung der Tonminerale in den Mergeln Verknüpfung mit bodenmechanischen Parametern (c, j) Faktor für die Auslösung des Bergsturzes von Goldau 1806 Sedimentpetrographie der Konglomerate: Zusammensetzung, Bindemittel Voraussetzung: Kurs Röntgenphasenanalyse (MinRoh2) Masterarbeit Fe-reiche Tone: Kärlich und Troschenreuth Betreuung: Gilg Mineralogische Charakterisierung und Spurenelement-Geochemie Voraussetzung: Blockkurs Übung zur Röntgenbeugungsanalyse / MinRoh2 8

9 Prof. Dr. Herbert Scholz Lehrstuhl für Ingenieurgeologie, TUM Vorschläge für Themen von Masterarbeiten 2013: 1. Teufelsküche und Co. geologische und ingenieurgeologische Untersuchungen an einigen großen Rutschungen im Quartär des Allgäus wird gemeinsam mit Dr. Bernhard Lempe betreut 2. Vergleichende Untersuchungen zur Verkarstungsfähigkeit von Konglomeraten der Nesselburgschüttung (Untere Süßwassermolasse, Ostallgäu) 3. Die karbonatische Zementation pleistozäner Schmelzwasserschotter im Alpenvorland und ihr Einfluss auf ihre Durchlässigkeit wird gemeinsam mit Prof. Dr. Kai Zoßeder betreut 4. Die karbonatische Zementation pleistozäner Gehängebrekzien und Schmelzwasserschotter innerhalb der Alpen und ihr Einfluss auf ihre Durchlässigkeit wird gemeinsam mit Prof. Dr. Kai Zoßeder betreut Thema Masterarbeit SS Teufelsküche und Co. geologische und ingenieurgeologische Untersuchungen an einigen großen Rutschungen im Quartär des Allgäus Die Arbeit wird gemeinsam mit Dr. Bernhard Lempe betreut 2. Vergleichende Untersuchungen zur Verkarstungsfähigkeit von Konglomeraten der Nesselburgschüttung (Untere Süßwasser-molasse, Ostallgäu) Schon vor Jahren hatte ich herausgefunden, dass die oligozänen bis untermiozänen Molassekonglomerate im Oberallgäu, die der sog. Hochgratschüttung angehören, ähnlich wie Kalksteine verkarsten können. Die hier gleichfalls vorkommenden Kon-glomerate der Oberen Meeresmolasse oder Oberen Süßwassermolasse verkarsten hingegen dezidiert nicht. Ihre Verkarstungsfähigkeit lässt sich durch das Auftreten von Rinnen-, Kluft- und Schichtflächenkarren sowie von Dolinen, Ponoren und Bach-schwinden belegen (SCHOLZ & STROHMENGER 1999, GÖPPERT 2005, GOLDSCHEIDER & SCHOLZ 2002). Im Rahmen einer Masterarbeit (FLECHTNER 2009) sind die Gründe für die Verkarstungsfähigkeit genauer untersucht worden. Ergebnis war, dass diese au-genscheinlich vom Karbonatgehalt der Konglomerate abhängig ist, denn sie verkars-ten offensichtlich bei Karbonatgehalten von über 75%. Thema Masterarbeit SS

10 Im Ostallgäu wird die Hochgratschüttung von der östlich benachbarten Nesselburg-schüttung abgelöst, deren Molassekonglomerate ganz offensichtlich nicht verkars-ten, obwohl sie 80-90% Karbonatische Komponentene enthalten. Es muss also neben dem Karbonatgehalt auch andere Gründe für ihre mangelnde Verkarstungs-fähigkeit geben. Im Rahmen einer Masterarbeit soll nun nach solchen Gründen ge-sucht werden. Dazu sollen die Ostallgäuer Konglomerate mit den gleichen Methoden untersucht werden, die Herr Flechtner bei den Oberallgäuer Molassekoglomeraten angewendet hat. Im Einzelnen sollen Geröllspektren anhand von Geröllzählungen, die Zusammensetzung ihrer sandigen Zwickelfüllungen und der begleitenden Sand-steine sowie Zemente mit Hilfe von angefärbten Dünn- und Anschliffen untersucht werden. Der Karbonatgehalt wäre außerdem mit Hilfe direkter Lösungsversuche zu ermitteln. Darüber hinaus soll der unlösliche Rückstand von Ostallgäuer und Oberall-gäuer Molassekonglomeraten hinsichtlich Zusammensetzung und Korngrößenver-teilung miteinander verglichen werden. Thema Masterarbeit SS Die karbonatische Zementation pleistozäner Schmelzwasser-schotter im Alpenvorland und ihr Einfluss auf ihre Durchlässigkeit Je älter pleistozäne Schmelzwasserkiese sind, desto mehr sind sie verfestigt. Die mit ihrem Alter i.d.r. zunehmende karbonatische Zementation quartärer Konglomerate hat schon A. Penck zur relativen Datierung von quartären Schotter des Alpenvorlan-des verwendet. Erfahrungsgemäß scheint die fortschreitende Verfestigung, die mit der zunehmenden Verwitterung der Sedimentkörper parallelläuft, kaum zu einer drastischen Reduzierung ihrer Wasserdurchlässigkeit zu führen. Obwohl Karbonat-zemente in quartären Kiesen praktisch überall zu beobachten sind, sind ihre genaue Entstehung, die Randbedingungen ihrer Bildung, die auftretenden Zementtypen, die genaue Zusammensetzung und Herkunft der ausgefällten Karbonates bisher kaum untersucht worden. Auch der Frage, warum manche quartären Konglomerate schneller zu zementieren scheinen als andere, ist bisher noch niemals nachgegan-gen worden. Die Aufgabe für eine Masterarbeit bestünde zunächst darin, verschiedene quartäre Konglomerate zu beproben und die in diesen auftretenden unterschiedlichen Ze-menttypen zunächst makroskopisch zu klassifizieren und zu dokumentieren. Mit Hilfe von Dünnschliff- und REM-Mikroskopie sowie der Röntgen-Diffraktometrie etc. soll-ten diese Zemente eingehender untersucht und genetisch klassifiziert werden. Vor allem sollte herausgefunden werden, wodurch sich Zemente der ungesättigten Zone von denen unterscheiden, die im Grundwasser oder im Gw-Schwankungsbereich entstanden sind und in welcher Weise sie die Durchlässigkeit der Sedimentkörper beeinflussen. Die Arbeit wird gemeinsam mit Prof. Dr. Kai Zoßeder betreut Thema Masterarbeit SS

11 4. Die karbonatische Zementation pleistozäner Gehängebrekzien und Schmelzwasserschotter innerhalb der Alpen und ihr Einfluss auf ihre Durchlässigkeit In den Alpen gibt es zahlreiche Vorkommen von Brekzien und von teilweise sehr mächtigen, pleistozänen Schmelzwasserkiesen. Gewöhnlich gilt die Faustregel, dass ein besonders hoher Versfestigungsgrad auch für ein besonders hohes Alter spricht. Ihre mit dem Alter i.d.r. tatsächlich zunehmende karbonatische Zementation hat schon A. Penck zur relativen Datierung von quartären Schottern zu verwenden ver-sucht. Aber gerade innerhalb der Alpen wird die Verfestigung auch entscheidend von der Chemie der Quellwässer beeinflusst. Besonders Sulfatwässer stehen im Ruf, die Zementation solcher Sedimente entscheidend zu beschleunigen. Erfahrungsgemäß scheint die fortschreitende Verfestigung kaum zu einer drastischen Reduzierung ihrer Wasserdurchlässigkeit zu führen. Obwohl Karbonatzemente in pleistozänen Kiesen und Brekzien praktisch überall zu beobachten sind, sind ihre genaue Ent-stehung, die Randbedingungen ihrer Bildung, die auftretenden Zementtypen, die genaue Zusammensetzung und Herkunft der ausgefällten Karbonates bisher kaum untersucht worden. Thema Masterarbeit SS 2012 Die Aufgabe einer Masterarbeit bestünde zunächst darin, verschiedene pleistozäne Konglomerate und alpine Gehängebrekzien zu beproben. Dafür bieten sich etwa Konglomerate im Stillachtal bei Oberstdorf, im Imberger Tobel bei Sonthofen oder das Bürser Konglomerat bei Bludenz an, geeignete Gehängebrekzien gabe es beispielsweise in den Ammergauer Alpen im Karwendel oder im Überetsch bei Kal-tern in Südtirol. Die hier auftretenden unterschiedlichen Zementtypen sollten zu-nächst makroskopisch klassifiziert und dokumentiert werden. Mit Hilfe von Dünn-schliff- und REM-Mikroskopie sowie der Röntgen-Diffraktometrie etc. sollten diese Zemente eingehender untersucht und genetisch klassifiziert werden. Vor allem sollte herausgefunden werden, ob und wodurch sich Zemente der ungesättigten Zone von denen unterscheiden, die im Grundwasser oder im Gw- Schwankungsbereich ent-standen sind und in welcher Weise sie Festigkeit und Durchlässigkeit der Sediment-körper beeinflussen. Auch der Frage, in welcher Weise Sulfatwässer den Zementa-tionsprozess beschleunigen, und ob sich diese Zemente von Zementen unter-scheiden lassen, die aus nicht sulfatischen Wässern ausgefällt worden sind, sollte nachgegangen werden. Schließlich könnte die Arbeit durch Untersuchungen der Druckfestigkeit und Durchlässigkeit der Gesteine abgerundet werden. Die Arbeit wird gemeinsam mit Prof. Dr. Kai Zoßeder betreut. Thema Masterarbeit SS

12 Lehrstuhl für Ingenieurgeologie Technische Universität München Landslides Vorstellung Masterarbeiten Schwerpunktthemen Bergzerreißung Hornbergl (Reutte/Tirol) Zugspitze / Eibsee-Bersturz M. Krautblatter 1 Hornbergl Reutte, Tirol Aktive Bergzerreißung Alpiner Muschelkalk: Virgloria Kalke mit mergeligen Zwischenlagen Kinemat. Daten seit 1996 Kooperation M. Moser Geodätische Daten Kooperation T. Wunderlich Ing.-geolog. Kartierung (Albrecht, Schubert) Erste geophys. Untersuchungen 2005 Dendrochronologische Untersuchungen 2011 Moser et al Krautblatter et al in prep 2

13 Hornbergl Reutte, Tirol 3D geophysikalische Untergrundkartierung und ingenieurgeologisches Untergrundmodel der Bergzerreißung Hornbergl 2D-Hangstabilitätsanalyse (UDEC) im Bereich der 1976/77 Felsgleitung und des potentiellen Nachbruchbereichs der Bergzerreißung Hornbergl Zeitliche Hangstabilitätsanalyse und vorbereitende/auslösende Faktoren anhand der Bewegungszeitreihen am Hornbergl seit 1996 (evtl. mit Modellierung) Moser et al Krautblatter et al in prep 3 Zugspitze - Eibsee Instabilitätsmessungen Permafrost an Reintal/ Zugspitze seit 2002 i.e Diplomarbeiten / 2 Doktorarbeiten in prep. 2 Diplomarbeiten mit Kartierung Runup- /Bersturzrücken + Geophysik 2010/2011 4

14 Zugspitze - Eibsee Der Effekt von Gefrierprozessen auf mechanische Eigenschaften (uniaxiale Druckfestigkeit und Poissonzahl) alpiner Gesteine i.e. Zugspitzkalk/-dolomit (in Absprach mit H. Käsling) Die Ursachen der weiten Auslaufzone des Eibsee/Zugspitz-Bergsturzes in Richtung Garmisch-Partenkirchen: Kartierung, Aufschlussarbeiten, Geophysik und Ursachenanalyse (evtl. mechanische Modellierung RAMMS oder in Kooperation mit S. Pudasaini) [Pudasaini&Krautblatter 2012 EGU] Kinematische räumliche und zeitliche Bewegungsmuster und ing.-geologischmechanische Erklärungsmuster von Felsinstabilitäten im Bereich des Zugspitzplatts. Moser et al Krautblatter et al in prep 5 Wildbach evtl. Steigbachtal (S. Luu-Ch. Und M. Krautblatter) 5 Abschlussarbeiten im Bereich des Steigbachtals E.g. RAMMS-Modellierung potentieller Murgangszenarien im Steigbachtal unter Berücksichtigung existierender Speicher. 6

15 How to stabilise a slope Stabilisation Reduce driving forces Unloading Excavation of upper slope Removing all unstable materials Flattening of slopes Benching Lightwight fill Drainage Increase resisting forces Elimination of weak strata Building of support/ retaining structures In situ reinforcement of the slope Chemical treatment (hardening of soils) Drainage 7