DE1598679C3

DE1598679C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen der Bodenluft im Untergrund

Info

Publication number: DE1598679C3
Application number: DE1966K0059991
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 4300 Essen Knausenberger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-08-10
Filing date: 1966-08-10
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE1598679A1; DE1598679B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen der Bodenluft im Untergrund, bei dem ein Entnahmegerät in ein enges Sondierloch im Untergrund eingebracht und Bodenluft über das Entnahmegerät in mehreren gestuft unterschiedlichen Tiefen von oben₍ nach unten entnommen wird. Ferner bezieht sich die ⁱ

2Ί Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der US-PS 30 84 553 ist ein rohrförmiges Entnahmegerät mit etwa am Endabschnitt angeordneten Entnahmeöffnungen für Bodenluft- bzw. -gasuntersuchungen bekannt. Die Prüfung des Bodengases bzw. der Bodenluft erfolgt durch fortlaufendes Absaugen über ein Gestänge zu einem vom Entnahmegerät getrennt angeordneten, außen gelegenen Analysengerät o. dgl. Dieses bekannte Gerät und die zugehörige

3'> Untersuchungsmethode eignen sich zwar für schnelle rein qualitative Untersuchungen zur Feststellung von Gasleckstellen in geringen Tiefen, jedoch nicht für genauere Untersuchungen der Bodenluft vor allem in unterschiedlichen und größeren Tiefen, da die entnommene Bodenluft beim Absaugen durch das zum Entnahmegerät gehörige Gestänge mit der über der Entnahmestelle im Gestänge befindlichen Luftsäule vermischt wird. Hierdurch treten unvermeidlich Verfälschungen in der Zusammensetzung der dem Prüf- bzw.

Analysengerät zugeführten Bodenluftprobe ein. <;

Ähnliche Meßeinrichtungen und -verfahren sind aus den US-PS 21 41 261 und 6 34 687 bekannt. Bei dem aus der US-PS 21 41 261 bekannten Meßverfahren, das speziell zur Bodengasentnahme in sehr geringen Tiefen

to vorgesehen ist, wird zunächst ein Sondierloch zur Aufnahme des Entnahmegeräts hergestellt und im oberflächennahen Bereich mit einer geeigneten Dichtungsmasse gestopft. Erst danach wird das Entnahmegerät in einer geeigneten geraden Rohranordnung in die

^r>5 vorgesehene Tiefe im Erdreich niedergebracht. Diese bekannte Meßmethode ist wegen der gesonderten Abdichtung durch einen aushärtbaren Füllstoff aufwendig und muß ebenfalls die Verfälschungen der Bodengasprobe hinnehmen, die durch Vermischung der

Bodengasprobe mit der im Gestänge befindlichen Luftsäule entstehen.

Während die bekannten Meßgeräte und -methoden insbesondere zur Feststellung von Gasleckstellen in nahe der Bodenoberfläche verlegten Leitungen dienen, ist das Verfahren der eingangs genannten Art von besonderer praktischer und wirtschaftlicher Bedeutung bei der Ermittlung bestimmter Bodeneigenschaften. Die Prüfung der Bodenluft ersetzt in diesen Fällen das bisher

übliche Abtäufen von Bohrungen relativ großen Durchmessers, die Entnahme von Bodenproben und die Untersuchung derselben in Laboratorien. Auch Verunreinigungen des Bodens durch Chemikalien, insbesondere durch Kohlenwasserstoffe, können durch Prüfung der Bodengase bzw. -luft zuverlässig und genau festgestellt werden. Die bisher übliche und relativ aufwendige Probenentnahme zur Untersuchung der Beschaffenheit der im Untergrund vorhandenen Schichten ist außerdem relativ störanfällig, und zwar insbesondere dadurch, ι ο daß in den Bodenporen enthaltene Gase entweichen oder eine Verflüchtigung von in die Gasphase übergehenden Bestandteilen auftritt. Genauere Untersuchungen unter Ausschaltung möglicher Störeinflüsse bedingen bei den bekannten Prüfmethoden einen n außerordentlich hohen Arbeits- und Kostenaufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen ohne Mehraufwand eine praktisch unverfälschte qualitative Untersuchung der Bodenluft unter genauer Zuordnung zur Eindringtiefe des Entnahmegeräts möglich ist.

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß es zur Erzielung von genauen Prüf- bzw. Analysenergebnissen im Falle von Bodenluftmessungen mit teilweise geringen, aber für die Messung wichtigen Spurenelementen entscheidend darauf ankommt, daß nicht das zu untersuchende Gas bzw. die Luft zu einem an der Erdoberfläche befindlichen Meßgerät, sondern das Meßgerät zur Entnahmestelle im Sondierloch gebracht wird. Hierdurch werden Verfälschungen des Meßergebnisses infolge eines Mitreißens von Fremdstoffen oder Vermischens der entnommenen Bodenluft mit Luft oder Gasen aus anderen Bodenzonen oder aus der Umgebungsatmosphäre praktisch zuverlässig verhindert

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs angegebenen Art, schlägt die Erfindung zur Lösung der obengenannten Aufgabe vor, daß im Entnahmegerät ein Bodenluftmeßgerät oder ein Aufnahmebehälter unmittelbar an eine erste Entnahmestelle im Untergrund gebracht wird, wobei durch das Entnahmegerät der Querschnitt des Sondierlochs der Entnahmestelle erweitert und nach oben hin ringförmig abgedichtet wird, daß der Bodenluftmeßwert in situ ermittelt und/oder gespeichert oder der Aufnahmebehälter mit der Bodenluft gefüllt wird und daß danach das Bodenluftmeßgerät oder der Aufnahmebehälter zur Untersuchung aus dem Entnahmegerät herausgezogen so wird, bevor das Entnahmegerät zu der nächsten, tieferen Entnahmestelle niedergebracht wird, und daß das Entnahmegerät beim Niederbringen zu jeder tiefergelegenen Entnahmestelle von der Wand des zuvor erweiterten Abschnitts des Sondierlochs in Abstand gehalten wird.

Zwar ist die in situ Messung von Gasen bei Meßverfahren und -geräten anderer Gattung, so beispielsweise aus der US-PS 31 17 843 bekannt; sie wird in der Technik bisher jedoch immer nur dort eo angewandt, wo die Meßstelle zum Ablesen, Untersuchen, Einstellen und/oder Regeln ausreichend frei zugänglich ist.

Die Erfindung sieht dagegen die in situ Messung bei der Bodenluftprüfung in einem engen Sondierloch vor und vermeidet dadurch Verfälschungen der Meßergebnisse durch Mitreißen von Fremdstoffen oder Vermischen der gemessenen Bodenluft mit Luft oder Gasen aus anderen Bodenzonen oder aus der Umgebungsluft

Beim Prüfen der Bodenluft im Untergrund wird ein zum Eintreiben in den Untergrund geeignet ausgebildetes, etwa rohrförmiges Entnahmegerät bis zu der zu untersuchenden Schicht in den Untergrund eingeführt. Zum Prüfen der chemischen Beschaffenheit der Bodenluft werden entweder Anzeigegeräte, evakuierte Glasbehälter, die in situ geöffnet und mit der an der Entnahmestelle befindlichen Bodenluft gefüllt werden, oder geeignete Testkörper zur Entnahmestelle gebracht. Die Entnahmestelle befindet sich in der Regel an der Sohle des Sondierlochs in einem unteren hohlen Endabschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts. In besonderen Fällen kann nach Erreichen der Meßtiefe vor, während oder nach der Einführung eines Bodenluftmeßgeräts, eines Glasbehälters oder eines Testkörpers Luft aus den als Hohlgestänge ausgebildeten rohrförmigen Entnahmegeräten gesaugt werden. Hierbei können eine am oberen Ende der Entnahmestelle angeordnete Membran und ein geeignetes Rückschlagventil gewährleisten, daß die in die meßkammerartige Entnahmestelle gesaugte Bodenluft nicht in den nach oben anschließenden Abschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts entweicht.

Die öffnungen im unteren hohlen Endabschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts verlaufen in an sich bekannter Weise von innen nach außen schräg nach oben, entgegengesetzt zur Eintreibrichtung des rohrförmigen Entnahmegeräts, so daß beim Eintreiben keine Bodenpartikel in die öffnungen geschoben werden. Geeignet geformte kleine Anzeigegeräte oder Testkörper, insbesondere Prüfröhrchen, werden z. B. an einen Schlauch luftdicht angeschlossen und im Entnahmegerät bis zum hohlen, die Entnahmestelle bildenden Endabschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts hinabgelassen. Am oberen Ende des hohlen Endabschnitts des rohrförmigen Entnahmegeräts ist eine konische Verjüngung des Innenquerschnitts angeordnet, die das zur Entnahmestelle niedergebrachte Meßgerät oder den Aufnahmebehälter führt und an der Sollstelle im hohlen Endabschnitt festlegt. Diese konische Verjüngung bildet bei entsprechender Formgebung und Ausführung gleichzeitig eine Dichtung nach oben, so daß bei dem in situ vorgenommenen" Meßvorgang nicht die oberhalb des Endabschnitts im Entnahmegerät befindliche Luftsäule, sondern die in die Meßkammer im unteren hohlen Endabschnitt eindringende oder eingesaugte Bodenluft geprüft oder entnommen wird. Zusätzlich kann nach Erreichen der Meßtiefe Luft aus dem Hohlgestänge gesaugt werden, damit schon die Meßkammer im unteren hohlen Endabschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts mit Bodenluft gefüllt ist Eine gegebenenfalls vorgesehene, die Meßkammer nach oben abschließende Membran sorgt dafür, daß die in die Meßkammer gesaugte Bodenluft nicht in den über der Meßkammer gelegenen Abschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts entweichen kann. Eine gegebenenfalls verwendete Membran wird beim Einsetzen eines Bodenluftmeßgeräts oder eines Aufnahmebehälteis durchstoßen, und es ergibt sich durch das Anlegen der Membran an das durchstoßende Teil eine zusätzliche Dichtung.

Das beschriebene Absaugen der in der Meßkammer enthaltenen Luft ist insbesondere dann erforderlich, wenn aus dem unteren hohlen Endabschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts mit einem Bodenluftmeßgerät oder einer durch Saugen zu füllenden Pipette, einem evakuierten, durch Aufstoßen und Brechen an einer Sollbruchstelle zu öffnenden Glaskörper oder

einem mit Fl,üssjgkeit gefüllten, zu. entleerenden und sich im" Austausch.-, mit ·" Bodenluft^ füllenden'. Glaskörper upYerfälschte'iluftprob.ea'enthommen vyerden.splieh."... . Wenn Bodenschichten.messend durchfahren werden, so ist das rohr.förmige'Entnahmegerät.oberhaIb des mit den Entnahmeöffnungen versehenen Endabschnitts mit einer bundartigen V.erdickung zur'Erweiterung des Sondierlochquerschnitts versehen. Beim Eintreiben des rohrförmigen Entnahmegeräts wird, mit" Hilfe der. bundartigen.Verdickung die Mantelreibung im Boden verringert·. Wenn . das Entnahmegerät nach dem Durchfahren.. geprüfter Bodenschichten an "oberer Entnahmesteile wieder zurückgezogen und an der Geländebberfläche gereinigt bzw. ein BodenluftmeßgeT rät oder ein Aufnahmebehälter ausgetauscht worden ist, so verhindert die bundartige Verdickung, daß das Entnahmegerät beim Niederbringen zu jeder tiefergelegenen Entnahmestelle mit bereits geprüften, verunreinigten Schichten in Berührung kommt und verunreinigt

wird, bevor die eigentliche, in größerer,Jiefe befindliche neueMeßstelle' erreicht ist. Der un.tere Endabschnitt, der vorzugsweise mit einer, Gummimanchette überzogen, ist, kann durch das von der bundartigen Verdjckung erweiterte Sondierloch leicht zu der vorhergehenden Meßstelle niedergebracht werden. Beim weiteren Eintreiben zu einer neuen, tieferen Entnahmestelle wird beim Überwinden des Eindringwiderstandes; insbesondere durch die Mantelreibung des noch ungestörten Untergrundes am unteren Endabschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts die Gummimanchette zerstört und durch den Eintreibvorgäng nach oben gestreift. Die nach oben gestreifte Gummimanchette bildet zusätzlich zur bundartigen Verdickung des rohrförmigen Entnahmegeräts einen Dichtungsring. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die in der Bodenluft enthaltenen, zu prüfenden Gase schwerer als Luft sind und damit das Bestreben haben, im Sondierloch längs des rohrförmigen Entnahmegeräts nach unten zu sinken.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Prüfen der Bodenluft im Untergrund, bei dem ein Entnahmegerät in ein enges Sondierloch im Untergrund eingebracht und Bodenluft über das Entnahmegerät in mehreren gestuft unterschiedlichen Tiefen von oben nach unten entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Entnahmegerät ein Bodenluftmeßgerät oder ein Aufnahmebehälter unmittelbar an eine erste Entnahmestelle im Untergrund gebracht wird, wobei durch das Entnahmegerät der Querschnitt des Sondierlochs oberhalb der Entnahmestelle erweitert und nach oben hin ringförmig abgedichtet wird, daß der Bodenluftmeßwert in situ ermittelt und/oder gespeichert oder der Aufnahmebehälter mit der Bodenluft gefüllt wird und daß danach das Bodenluftmeßgerät oder der Aufnahmebehälter zur Untersuchung aus dem Entnahmegerät herausgezogen wird, bevor das Entnahmegerät zu der nächsten, tieferen Entnahmestelle niedergebracht wird, und daß das Entnahmegerät beim Niederbringen zu jeder tiefergelegenen Entnahmesteile von der Wand des zuvor erweiterten Abschnitts des Sondierlochs in Abstand gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Entnahmegerät enthaltene Luft soweit abgesaugt wird, daß die nachströmende Luft die Entnahmestelle oder den Aufnahmebehälter vollständig füllt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Entnahmestelle ein evakuierter Glasbehälter gebracht, der Glasbehälter in situ geöffnet und mit der an der Entnahmestelle befindlichen Bodenluft gefüllt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenluft bei der Ausführung der Prüfmessungen in den unterschiedlichen Tiefenstufen jeweils in unmittelbarer Nähe der Sondierlochsohle entnommen wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit einem zum Eintreiben in den Untergrund geeignet ausgebildeten, etwa rohrförmigen Entnahmegerät, das im unteren hohlen Endabschnitt öffnungen zur Entnahme der Bodenluft aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im hohlen Endabschnitt des rohrförmigen Entnahmegeräts ein Bodenluftmeßgerät oder ein Aufnahmebehälter auswechselbar angeordnet ist, daß die öffnungen zur Entnahme der Bodenluft in an sich bekannter Weise von innen nach außen schräg nach oben, entgegengesetzt zur Eintreibrichtung des rohrförmigen Entnahmegeräts verlaufen und daß das rohrförmige Entnahmegerät oberhalb des mit den Entnahmeöffnungen versehenen Endabschnitts mit einer bundartigen Verdickung zur Erweiterung des Sondierlochquerschnitts und zur Abdichtung des das Entnahmegerät aufnehmenden engeren Sondierlochabschnitts versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Entnahmegerät oberhalb der öffnungen einen konisch verengten Innenquerschnitt hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Endabschnitt mit einer Gummimanschette überzogen ist, die beim Eintreiben des Entnahmegeräts nach oben gestreift wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter ein evakuierter, geschlossener Glasbehälter ist, der an einer Sollbruchstelle offenbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter durch eine luftdicht angeschlossene, durch begrenztes Absaugen partiell evakuierbare Pipette gebildet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Endabschnitt des Entnahmegeräts eine Meßkammer ausgebildet ist, die am oberen Ende durch eine Membran und ein Rückschlagventil geschlossen ist.