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Main Title: Quantitative Untersuchung zur Mikrorissigkeit aus akustischen Gesteinseigenschaften am Beispiel von Steinsalz und Anhydrit
Translated Title: Quantitative investigation on microcrack density from acoustic rock properties of rocksalt and anhydrite
Author(s): Zimmer, Ulrich
Advisor(s): Yaramanci, Ugur
Granting Institution: Technische Universität Berlin, ehemalige Fakultät VI - Bauingenieurwesen und Angewandte Geowissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Obwohl Salzgesteine im Rahmen der Endlagersicherheitsforschung in Deutschland intensiv erforscht werden, beschränken sich die Untersuchungen oftmals auf eine integrale Bestimmung der P- und S-Wellengeschwindigkeit sowie eine qualitative Interpretation der Ergebnisse. In dieser Arbeit werden Möglichkeiten aufgezeigt inwieweit aus seismischen Messungen quantitative Aussagen über den Gesteinsaufbau getroffen werden können. Zur quantitativen Korrelation der seismischen und dynamisch elastischen Eigenschaften mit dem gesteinsphysikalischen Zustand der Proben wird das Modell von Hudson als das geeignetste für trockene Salzgesteine angesehen. Mit diesem Modell ist es möglich, sowohl zufallsverteilte als auch gerichtete Risse und deren Einfluß auf die elastischen Eigenschaften zu berücksichtigen. Über einaxiale, mechanische Belastung und lokale Aufheizung wurden in verschiedenen Proben unterschiedliche Rißdichten erzeugt. Vor, während und nach den Belastungen wurden die P-Wellengeschwindigkeit und -dämpfung, die polarisationsabhängige S-Wellengeschwindigkeit und dämpfung sowie die nichtlinearen Eigenschaften der seismischen Übertragungsfunktion in den Proben bestimmt. Aus diesen Parametern wurde eine Prognose der zufallsverteilten und gerichteten Rißdichte erstellt. Mit Hilfe von Einfärbungen wurde die Rißdichte nach den Belastungen durch optische Verfahren bestimmt und mit den Prognosen verglichen. An verschiedenen Steinsalzproben mit unterschiedlichen Eigenschaften und Rißdichten wurden klare Abhängigkeiten der Scherwellengeschwindigkeit von der Polarisationsrichtung der Scherwelle festgestellt. Qualitativ korrelieren die Polarisationsrichtungen minimaler Scherwellengeschwindigkeit mit den Richtungen größter linearer Rißdichte. Umgekehrt entsprechen Polarisationsrichtungen maximaler Scherwellengeschwindigkeiten den Richtungen einer bevorzugten Kornausdehnung. Trotz vereinfachender Annahmen stimmen die direkt und indirekt bestimmten Rißdichten bei vielen Proben bis auf einen Faktor zwei überein. Die parallel bestimmten Q-Faktoren der P- uns S-Welle zeigen qualitativ eine Tendenz zu kleineren Werten mit größeren Rißdichten. Im Gegensatz zu den Geschwindigkeitswerten war eine quantitative Interpretation der Q-Faktoren aufgrund der hohen Fehlerbreite sowie der großen Abhängigkeit des Q-Faktors von der Rißgröße nicht möglich. Die Messung der nichtlinearen Eigenschaften ergab lediglich für sehr kleine Rißdichten qualitativ interpretierbare Ergebnisse. Bei größeren Rißdichten, bei denen bereits eine deutliche Geschwindigkeitsabnahme zu verzeichnen war, wurde der Nichtlinearitätsparameter instabil. Mit dem Nachweis der Polarisationsabhängigkeit der Scherwellengeschwindigkeit im Steinsalz und Anhydrit in Abhängigkeit der vorhandenen Korn- und Rißstruktur sowie dem Nachweis der quantitativen Anwendbarkeit des petrophysikalischen Modells von Hudson können in Zukunft die Gesteinseigenschaften von Steinsalz und Hauptanhydrit im Labor und in situ genauer erfaßt und quantitativ erklärt werden. Die resultierende geotechnische Beschreibung des Gesteins kann zur Klärung von Fragestellungen im Endlager- und Kavernenbau verwendet werden.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-1455
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/540
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-243
Exam Date: 19-Dec-2000
Issue Date: 20-Jun-2001
Date Available: 20-Jun-2001
DDC Class: 550 Geowissenschaften
Subject(s): Anhydrit
Geophysik
Petrophysik
Rissdichte
Seismik
Steinsalz
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