Bild 1: Messsysteme mit Online-Überwachung

Extensometer

Extensometer dienen der Erfassung von Verschiebungen längs der Messachse. Unterschieden werden Stangen-, Draht- und Sondenextensometer.

Bei Stangen- bzw. Drahtextensometern werden jeweils am Kopf- und Fußpunkt Stangen oder gespannte Drähte verankert. Dabei sollten die Stangen und Drähte ihre Länge nicht ändern. Diese dienen hierbei als Messmittel, um die Lage des Ankerpunktes über dem Kopfpunkt durch mechanische oder elektronische Wegaufnehmer gegenüber einem Bewegungspunkt (Kopfpunkt) einzumessen.

Bei Stangenextensometern erfolgt die Verschiebungsmessung mit Hilfe von im Bohrloch bzw. Gebirge verankerten Festpunkten, in denen ein oberhalb frei bewegliches Gestänge verankert ist, das einzeln in den Extensometerkopf hoch geführt wird. Es wird die Relativbewegung zwischen Ankerpunkt und Messkopf gemessen.

Im Drahtextensometer erfolgt die Verschiebungsmessung mit Hilfe von gespannten Drähten.

Das Sondenextensometer ist ein Dehnungsmessgerät, bei dem die Abstandsänderungen zwischen zwei benachbarten Messmarken gegenüber einer Basislänge angezeigt werden.

Extensometer können sowohl in vertikalen und horizontalen Bohrlöchern eingebaut werden, sog. Bohrlochextensometer, als auch direkt auf der Geländeoberfläche als

Bild 3: 3-fach Bohrlochextensometer

Bild 2: 5-fach Oberflächenextensometer

sog. Oberflächenextensometer angeordnet werden. Mehrfach-extensometer bestehen aus mehreren gebündelten Einfachextensometern unterschiedlicher Länge mit gemeinsamem Schutzgehäuse am Messkopf. Für Online-Messungen werden die elektrischen Wegaufnehmer im Messkopf direkt über Datenübertragungskabel mit einer Messzentrale verbunden.

Inklinometer

Inklinometermessungen sind Verschiebungsmessungen quer zur Bohrlochachse, mit deren Hilfe sowohl die Richtung der Bewegungen, die Bewegungsraten als auch die Tiefenlage von Gleitflächen erfasst werden können.

Typische Einsatzgebiete sind Überwachungen von rutschgefährdeten Hängen und Böschungen, Bauwerken und

Dämmen, Ermittlung von Gleitflächentiefen in Rutschungen zur Einleitung von Kontroll- und Sanierungsmaßnahmen und Verformungsmessungen im Tagebau.

Die Messausrüstung für Inklinometermessungen besteht im wesentlichen aus der Neigungsmesssonde, dem Messkabel, dem Anzeige- und Speichergerät sowie Zubehör, wie z.B. einer Blindsonde zur Probebefahrung von Messpegeln.

Mit der Neigungsmesssonde werden in einem eingebauten Messrohr eines Bohrloches von unten nach oben in Abständen von 0,50 m in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen (A- und B-Achse) der Neigungswinkel bestimmt und die sich daraus ergebenden Horizontalabweichungen polygonzugartig summiert. Der von den Sensoren angezeigte Messwert ist gleich dem Sinus des Neigungswinkels und verhält sich proportional zur Messspannung. Durch die Summation der Messwerte wird der Bohrlochverlauf bzw. die absolute Lage des Messrohres ermittelt. Die Deformation, die nichts weiter als die Relativverschiebung des Messrohres beinhaltet, und deren Geschwindigkeit ergeben sich aus dem Vergleich mehrerer zeitlich aufeinanderfolgender Messungen. Die Auswertung erfolgt relativ, d.h. unter der Annahme, dass sich der unterste Punkt des Messrohres nicht verschoben hat.

Bild 5: Inklinometer-Messeinrichtung

Fissurometer

Bild 4: Inklinometermessungen

Das Inklinometermessrohr besteht aus einem 2“-Doppelnutrohr aus Kunststoff mit jeweils einer Nut senkrecht und parallel zum Hang. Die Orientierung der zueinander senkrecht stehenden A und B Achse erfolgt in der Weise, dass die A+ Richtung in die Ebene der größten zu erwartenden Verschiebungen gelegt wird. Demnach liegt A+ in der Regel in Falllinie des Hanges. Die senkrecht dazu stehende Richtung B+ zeigt zeigt hang-parallel.

Fissurometer eignen sich zur permanenten Überwachung von Rissen, Spalten, Klüften, Dehnungsfugen und anderen Diskontinuitäten. Das System wird mit Hilfe von zwei Ankerstäben über dem zu beobachtenden Riss bzw. Spalt fixiert.

Mittels analogen bzw. digitalen Messuhren oder über elektrische Wegaufnehmer, mit denen Online-Messungen möglich sind, können relative Verschiebungen bzw. Längenänderungen, zwischen den Ankerpunkten erfasst werden. Die Messwerte können über Datenübertragungskabel zur Messzentrale übertragen werden. Die Messwerte werden dort gesammelt, gespeichert hinsichtlich Grenzwert-überschreitungen überprüft.

Über die Montage eines elektronischen Temperatursensors besteht auch die Möglichkeit, den Temperaturverlauf gleichzeitig mit zu erfassen.

Bild 7: 3-fach Fissurometer

GPS-Messungen

Bild 6: 1-fach-Fissurometer

Beim Einfach-Fissurometer wird der zu überwachende Spalt in Messrichtung, d.h. quer zur Fuge überbrückt. Um Querverschiebungen zu erfassen, wird das Zweifach-Fissurometer verwendet. Dabei wird ein zusätzlicher Wegaufnehmer unter einem bestimmten Winkel zur Fuge bzw. Spalt angebracht. Dreidimensionale Fissurometer werden beiderseits von einem Riss bzw. einer Spalte angedübelt und zur Erfassung der räumlichen Verschiebung von zwei Bauwerksteilen werden. Die Verschiebungen können dabei in X-, Y- und Z-Richtung erfasst werden.

Zur dauerhaften Kontrolle von Hang- und Böschungsbewegungen bzw. Bewegungsbeschleunigungen an der Erdoberfläche können GPS-Sensoren eingesetzt werden. Das GOCA-System (GPS-based Online Control and Alarm System) basiert auf der satellitengestützten Vermessung von Beobachtungs- und Stabilpunkten in definierten Zeitabständen und sendet die Messdaten über Funkantennen weiter zur GOCA-Zentrale.

Die GOCA-Zentrale besteht aus einem Standard-PC, auf dem die entsprechende Software (Steuerungssoftware, Datenübertragungssoftware und Auswertesoftware) zur Steuerung und Berechnung der Messdaten installiert ist. Mit der GOCA Deformationsanalysesoftware werden die Messdaten mit DGPS, aufwändigen mathematischen Algorithmen und Filtertechniken aufbereitet, so dass hohe Messgenauigkeiten von 1,0 mm in der Lage und 2,0 - 3,0 mm in der Höhe erreicht werden können.

Bild 9: GPS-Ausrüstung eines GOCA-Pfeilers

Felsspione

Der Distanz-Felsspion wurde von geo-international entwickelt und dient der Erfassung von Felsbewegungen in horizontaler und vertikaler Richtung. Das Messgerät arbeitet nach dem Prinzip eines Drahtextensometers, wobei die Bewegungen über ein gespanntes Edelstahlseil mechanisch an eine Spezial-Messuhr übertragen und dort angezeigt werden. Die Messwerte können mittels eines Fernglases aus einer Entfernung bis 50 m abgelesen werden, so dass diese Messgeräte vor allem zur Überwachung von absturzgefährdeten Felsblöcken in unzugänglichen Felsböschungen eingebaut werden. Die Messuhr erfasst die Längenänderung der Z-Achse und die Richtungstafel je nach Einstellungen den Einfluss der X- oder Y-Achse.

Die Montage der Distanz-Felsspione erfolgt mit Dübeln auf der Felsböschung. Das Gestänge des Messgerätes kann in alle Richtungen räumlich den Gegebenheiten angepasst und eingestellt werden.

Bild 8: Beispielhafte Konfiguration von GOCA-Punkten

Jeder GOCA-Messpunkt besteht aus einem GPS-Empfänger, einer GPS-Antenne und zwei Funkantennen. Über Kommunikations-leitungen können die Messwerte der Lage- und Höhenkoordinaten über Fernwartungssoftware zu jedem beliebigen Zeitpunkt aus der lokalen GOCA-Zentrale zu berechtigten Fremdrechnern übermittelt und mit der GOCA-Deformationsanalyse-Software graphisch dargestellt werden. Bei technischen Defekten am Messsystem oder bei Überschreiten von festgelegten Grenzwerten kann eine Alarmfunktion ausgelöst werden, die die Alarmmeldung via Sprachmeldung am Telefon, SMS oder e-Mail mitteilt.

Bild 10: Felsspione