GGU-Verfahrensbeschreibung
Die Widerstandsgeoelektrik       Seite 1 von 4
(Gleichstromgeoelektrik)
 

Aufgabe
Einfache Abschätzung bis hin zur quantitativen Ermittlung der strukturellen Untergrundsituation aufgrund der Verteilung des spezifischen elektrischen Widerstandes bzw. der Leitfähigkeit.
 

Verfahrensvarianten

Kartierung/Profilierung
liefert flächenhafte oder linienhafte Aussagen in Form von integralen Werten (= Resistivity Mapping, Profiling)

Sondierung  
liefert an einer Stelle Aussagen über den etwaigen vertikalen Schichtaufbau (= VES Vertical Electrical Sounding, Resistivity Sounding)

Sondierungskartierung
liefert entlang einer Linie Aussagen über den ungefähren Schichtaufbau (= Resistivity Imaging, Tomography)
 

Anwendungen

Geologie, Hydrogeologie  
Erkundung nach Grundwasserleitern und -stauern, geol. Störungen und Verwerfungen, Lagerstätten, Erosionsrinnen, Plazierung von Bohrungen, Verkarstung

Baugrund, Altlasten
Abschätzung von Schichtmächtigkeiten, Suche nach Hohlräumen und größeren Bauwerksresten, Deponiegrenzen und -gliederung, Schadstoffahnen

Weiteres   
archäologische Vorerkundung, Feuchte-Salzverteilung in der Bauwerksdiagnostik

 

Spezifischer Widerstand

Der spez. Widerstand r (spez. Leitfähigkeit s = 1/r) ist eine elektrische Materialeigenschaft. Alle Bestandteile eines Materials tragen zu diesem Kennwert bei. In erdfeuchten, mineralischen Materialien dominiert i.a. die Ionen- gegenüber der Elektronenleitfähigkeit. D.h., daß geringe Widerstände v.a. durch den Wassergehalt bzw. die darin gelösten Salze (Ionen) verursacht sind. Die Zustände trocken oder feucht prägen den Gesamtwiderstand eines Materials und führen zu einer großen Widerstandsbandbreite für ein und dasselbe Material. Ermittelte Werte lassen also keine direkten Aussagen zu (z.B. Gesteinssorte), sondern geben nur Hinweise. Unter Einbezug weiterer Informationsquellen können aber in der Regel konkrete Schlüsse gezogen werden.

Anhaltswerte für spez. Widerstände, die u.U. in der Praxis deutlich davon abweichen können, sind wie folgt: 

    Oberboden 50 - 200 Wm
    Ton (erdfeucht) 5 - 20     Wm
    Schluff (erdfeucht) 20 - 100     Wm
    Sand (erdfeucht) 100 - 1000     Wm 
    Kies (erdfeucht) über 1000     Wm 
    Sand, Kies (gesättigt) 50 - 200     Wm
    verwittertes Gestein 100 - 1000     Wm 
    Tonstein 100 - 1000     Wm 
    Sandstein 200 - 5000     W m 
    unverwitt. Tiefengestein über 5000     Wm
    Süßwasser 20     Wm
    Salzwasser unter 1     Wm
     

Verfahrensgrundlagen

Bei der Widerstandsgeoelektrik wird dem Untergrund bzw. Bauwerk über zwei Stromelektroden A und B ein Gleichstrom I zugeführt. Man betrachtet den stationären Fall, in dem das elektrische Feld E allein aus dem Potential U abgeleitet werden kann:  E = -gradU.

Entsprechend der räumlichen Verteilung des spez. Widerstandes stellt sich ein zeitunabhängiges elektr. Feld bzw. das damit verbundene Potential U ein. Zwischen zwei Sonden M und N kann die Potentialdifferenz an der Oberfläche gemessen werden:

Der die Sonden- bzw. Elektroden-Abstände r enthaltende Ausdruck (in eckigen Klammern) wird als Konfigurationsfaktor K zusammengefaßt. Er berücksichtigt die verwendete Anordnung der Sonden und Elektroden an der Oberfläche. Der spez. Widerstand ergibt sich damit zu r = K*DU/I.

Da bei geschichtetem oder inhomogenem Untergrund die Meßgröße nicht nur durch den Kennwert einer einzelnen Schicht bestimmt wird, sondern in Abhängigkeit der Eindringtiefe durch integrale Werte beeinflußt wird, ergibt sich bei praktischen Untersuchungen der sog. scheinbare spez. Widerstand rs = K*D U/I. Der Meßwert beinhaltet Anteile aus einem großen Meßvolumen. Dies ist in den Abb. 2, 5 und 8 stark vereinfacht durch Kreise symbolisiert.

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