Verfahren zur elektrischen Bodenerforschung Zum Zweck der Ermittlung
des geologischen Aufbaues und zur Feststellung und Lokalisierung von Körpern im
Untergrunde sind bisher u. a. Verfahren bekannt geworden, die entweder elastische
Wellen oder elektrische Ströme in der Form kontinuierlicher elektrischer Wellen
(Hochfrequenzströme) benutzen. Die grundsätzlichen Vorzüge beider Arten von Verfahren
lassen sich vereinigen, wenn man für die Zwecke der geophysikalischen Bodenerforschung
elektrische Stoßwellen verwendet, wie sie aus der Kabel-und Hochspannungstechnik
als Überspannungs-und Wanderwellen bekannt sind. Darüber hinausgehend zeigt es sich,
daß dieses elektrische Stoßwellenverfahren noch besondere Vorzüge gegenüber den
elastischen (seismischen) und den seither bekannt gewordenen elektrischen Verfahren
besitzt. Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur elektrischen Bodenerforschung,
das darin besteht, daß elektrische Stoßwellen dem Boden direkt induktiv oder kapazitiv
zugeführt und der räumliche und zeitliche Verlauf der Ausbreitung der Stoßwellen
an beliebigen Punkten des Meßraums ermittelt werden, z. B. mit Hochfrequenzoszillographen.Electrical soil exploration method For the purpose of investigation
the geological structure and for the determination and localization of bodies in
So far, the subsoil has been a.o. Process has become known that are either elastic
Waves or electrical currents in the form of continuous electrical waves
(High frequency currents). The basic merits of both types of procedure
can be unified if one is for the purposes of geophysical soil exploration
used electrical shock waves such as those from cable and high voltage engineering
known as surge and traveling waves. In addition, it shows
that this electrical shock wave process has particular advantages over the
elastic (seismic) and the electrical methods that have become known since then
owns. The invention therefore relates to a method for electrical soil exploration,
This consists in the fact that electric shock waves hit the ground directly inductively or capacitively
and the spatial and temporal course of the propagation of the shock waves
can be determined at any point in the measuring space, e.g. B. with high frequency oscilloscope.
Für den Untergrund, gleich welcher Art, sind die elektrischen Konstanten
Ohmscher Widerstand, Selbstinduktion und Kapazität definierte Größen. Die seither
üblichen elektrischen Verfahren benutzen vielfach nur den Ohmschen Widerstand zur
Erkennung des Aufbaues des Untergrundes, da sie in verschiedener Weise den den verschiedenen
Leitfähigkeiten der Gesteinsarten entsprechenden Verlauf in die Erde gesandter Ströme
studieren. Der Widerstand spielt natürlich auch bei dem Stoßwellenverfahren eine
Rolle, sofern es sich um Intensitätsbeobachtungen handelt. Weiter sind aber durch
Selbstinduktion und Kapazität nach bekannten Gesetzen der Wellenwiderstand und die
Fortpflanzungsgeschwindigkeit elektrischer Stoßwellen definiert. An Orten, an denen
sich, eine oder mehrere elektrische Konstanten ändern, entstehen Stauungen und Reflexionen
der Stoßwellen. Leitet man daher dem Untergrunde in geeigneter Weise eine elektrische
Stoßwelle zu oder erzeugt sie in ihm, so kann man durch Intensitätsbeobachtung der
Welle an beliebigen Punkten des Untersuchungsraums analog wie bei den bisherigen
elektrischen Verfahren Schlüsse auf die Verteilung der verschiedenen Ohrnschen Leitfähigkeiten
des Untergrundes ziehen, anderseits analog den seismischen Verfahren mit Hilfe geeigneter
Apparate die Laufzeitkurve der Welle und den zeitlichen Verlauf der Welle und ihrer
Reflexionen ermitteln und aus den Beobachtungsresultaten Vorhandensein, Ort und
Lage von Reflexionsstellen und -flächen ableiten, als welche sich Schichtgrenzen,
Spalten, Verwerfungen, Begrenzungen von Wasser, Salz, Erz, Petroleum und anderen
Einlagerungen bemerkbar machen. Somit vereinigt also das Stoßwellenverfahren prinzipiell
die Resultate der elektrischen und der elastischen Prospektierverfahren. Gegenüber
den elektrischen Verfahren hat das Stoßwellenverfahren den Vorteil,
daß
es nicht nur qualitative T.eitfä4igkeitsunterschiede, sondern auch deren räumliche
Grenzen festzustellen gestattet, vor den seismischen Verfahren hat es den Vorzug,
daß sich die elektrischen Stoßwellen nicht allseitig, sondern mehr oder weniger
gerichtet ausbreiten.The electrical constants are for the subsurface of whatever type
Ohmic resistance, self-induction and capacitance are defined quantities. Since then
Common electrical processes often only use the ohmic resistance for
Recognition of the structure of the subsoil, as they correspond to the different in different ways
The conductivities of the rock types correspond to the course of currents sent into the earth
to study. Of course, the resistance also plays a role in the shock wave method
Role if it is about intensity observations. But further are through
Self-induction and capacitance according to known laws of wave resistance and the
Defines the speed of propagation of electrical shock waves. In places where
If one or more electrical constants change, congestion and reflections occur
of shock waves. If one therefore conducts an electrical connection to the subsurface in a suitable manner
Shock wave to or generates it in it, one can by observing the intensity of the
Wave at any point in the examination area analogous to the previous one
electrical method draws conclusions about the distribution of the various Ohrnschen conductivities
of the subsurface, on the other hand analogous to seismic methods with the help of suitable
Apparatus the time curve of the wave and the temporal course of the wave and its
Determine reflections and, from the observation results, presence, location and
Derive the location of reflection points and surfaces, as which layer boundaries,
Fissures, faults, boundaries of water, salt, ore, petroleum and others
Make deposits noticeable. Thus, the shock wave method unites in principle
the results of the electrical and elastic prospecting methods. Opposite to
the electrical process, the shock wave process has the advantage,
that
there are not only qualitative differences in durability, but also their spatial differences
Allows the determination of boundaries; over seismic methods it has the advantage of
that the electric shock waves are not all-round, but more or less
spread directed.
Im folgenden wird eine Apparatur zur Ausführung des oben grundsätzlich
erläuterten Verfahrens beispielsweise beschrieben. Ein. geeig-, neter Generator
ist über einen Ölschalter, der größere Leistungen einzeln oder periodisch ein--und
auszuschalten gestattet, entweder zweipolig mittels Elektroden von geringem Erdwiderstand
und in geeignetem Abstand mit der Erde verbunden oder durch eine Kabelschleife,
die über dem Untersuchungsgelände geführt ist, kurzgeschlossen. Beim Schliefen.
oder (Offnen des Stromes entstehen Stoßwellen im Untergrunde. Zur Beobachtung werden
geeignete Oszillographen benutzt; - die über Hochfrequenzverstärker an Sonden oder
Induktionsspulen an den jeweiligen Beobachtungspunkten angeschlossen sind. Bei der
zwar großen aber durchaus endlichen Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Stoßwelle
im Erdboden (durchschnittlich 10,3 . bis 10,4 km/sek.) erscheinen die primäre
Stoßwelle und die einzelnen Reflexionswellen ihrer Intensität entsprechend als größere
oder kleinere Maxima der Oszillographenkurve in der zeitlichen Reihenfolge, in welcher
sie den Meßpunkt passieren. Indem man z. B. auf drahtlosem Wege den Zeitpunkt des
Schaltvorgangs an den Beobachtungspunkt überträgt, öder durch Benutzung mehrerer
Beobachtungsorte mit genau gleicher Uhrzeit und bekannten Entfernungen lassen sich
die Fortpflanzungsgeschwindigkeiten und Laufzeitkurven der Stoßwellen feststellen.
Durch Eichung der Oszillographen können auch die Intensitätsmessungen-unmittelbar
mit dieser Aufnahme verbunden werden. Da sich die elektrischen Stoßwellen nicht
allseitig wie die elastischen Wellen, sondern wesentlich gerichtet (längs der Verbindungslinie
der Erdungspunkte oder längs Induktionsschleifen) ausbreiten, so läßt sich das Verfahren
dahin abändern, daß die Hauptrichtung der Wellenausbreitung bei ortsfesten öder
beweglichen Empfangsorten geändert -#vird. Die Auswertung der Meßergebnisse kann
nach, bekannten Grundsätzen erfolgen.In the following, an apparatus for carrying out the method explained in principle above is described, for example. A. A suitable generator is connected to the earth via an oil switch, which allows larger powers to be switched on and off individually or periodically, either bipolarly by means of electrodes with low earth resistance and at a suitable distance, or via a cable loop that is routed over the investigation area, shorted. While sleeping. or (opening the flow created shock waves in the subsoil suitable oscilloscopes are used for observation, -.. which are connected via high-frequency amplifier probes or induction coils to the respective observation points When Although large but quite finite propagation velocity of the shock wave in the earth (average 10.3. up to 10.4 km / sec.) the primary shock wave and the individual reflection waves appear according to their intensity as larger or smaller maxima of the oscilloscope curve in the chronological order in which they pass the measuring point of the switching process to the observation point, or by using several observation locations with exactly the same time and known distances, the propagation speeds and runtime curves of the shock waves can be determined be connected to this recording. Since the electric shock waves do not propagate in all directions like the elastic waves, but essentially directed (along the connecting line of the earthing points or along induction loops), the method can be modified so that the main direction of the wave propagation is changed in stationary or mobile receiving locations. The evaluation of the measurement results can be carried out according to known principles.