Übungen - TU Freiberg
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Institut für Geotechnik Ingenieurgeologie Lehrmaterial Übungen zur Lehrveranstaltung „Ingenieurgeologische Prozesse“ Arbeitsgeräte: Zeichengeräte (Bleistift, Buntstifte, Zirkel, Lineal, Winkelmesser), Taschenrechner und Millimeterpapier A 3 u. A 4 Inhalt der Übungen: Die Lehrveranstaltung stellt eine Übungsreihe zur Kartographie dar. Der Student soll nach Abschluss der Übungsreihe in der Lage sein, selbständig geologische/ingenieurgeologische Karten zu lesen, zu erstellen und auch zu interpretieren. Übung 1 Grundlagen zur Kartographie und topographisches Profil Übung 2 Erfassung geologischer/ingenieurgeologischer Daten und ihre Darstellung Übung 3 Lagerungsverhältnisse geologischer Schichten Übung 4/5 Das geologische Profil Anfertigen eines geologischen Profils aus Bohrungen Übung 6/7 Anfertigung eines Schnittes aus einer ingenieurgeologischen Karte Bad Frankenhausen Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse Übung 1 1 Kartographische Darstellung + Definition lt. Imhof (1950): Karten sind verkleinerte, vereinfachte inhaltlich ergänzte und erläuterte Grundrissbilder der Erdoberfläche oder von Teilen derselben. Einteilung nach verschiedenen Kriterien: Einzelkarten oder Kartenwerke (Atlanten), Kartenmaßstab, -inhalt, Verwendungszweck, Entstehungsart Maßstab bestimmt im Wesentlichen Inhalt und Zweck Kartenmaßstab: lineares Verkleinerungsverhältnis der Karte ggü. der Natur Maßstab M=K:N mit K Kartenstrecke N K entsprechende Naturstrecke Beispiel: M 1: 50 000 1cm der Karte entsprechen 50 000 cm = 500 m in der Natur dabei: 50 000 = Maßstabszahl m Maßstabszahl m=N:K M = 1: m je kleiner die Maßstabszahl, umso mehr Informationen können in die Karte eingetragen werden + + + + 1.1 + + Topographische Karten als Grundlage geologischer Karten Annahme: Erde = Kugel, Drehachse nicht geneigt Ebene durch Erdmittelpunkt, die senkrecht zur Drehachse verläuft: Äquator Folie 2, Abb. 1 Bogen von Äquator bis N-/S-Pol entspricht +90° / -90° parallel zum Äquator verlaufende Kreise: Parallel- oder Breitenkreise Äquator als Vollkreis mit 360° rechtwinklig zum Äquator verlaufende Kreise: Meridian- oder Längenkreise schneiden sich in den Erdpolen 0 Meridian in Greenwich, nach Osten: +180 °, nach Westen: -180° (Umfang der Erde 40 000 km und 360° 111 km Abstand zwischen Meridianen) 1.2 + + + Das Messtischblatt 1 : 25 000 auch 4-cm-Karte, da 1 km der Natur durch 4 cm auf der Karte abgebildet wird jedes Kartenblatt mit Nummer und Name des größten Ortes amtliche topographische Karten mit Gauß-Krüger-Koordinaten versehen zum vereinfachten Abgreifen: Planzeiger an jeder topographischen Karte (bei Bearbeitung von Karten wichtig) Hoch- und Rechtswerte Genauigkeit der Punktangabe bis auf ... m Einteilung der Erdoberfläche in Meridianstreifen von je 3 Längengraden Koordinaten-Nullpunkt: Schnittpunkt des Mittelmeridians eines Streifens und dem Äquator Hochwert H gibt die Entfernung zum Äquator an (nach N: positiv, nach S: negativ) Ingenieurgeologische Prozesse Seite 2 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Rechtswert R bezogen auf den Mittelmeridian des Streifens 0. Streifen Mittelmeridian bei 0° (Greenwich) 1. Streifen Mittelmeridian bei 3° (östlich von Greenwich) 2. Streifen Mittelmeridian bei 6° (östlich von Greenwich) dabei hat der Mittelmeridian den Wert 500 km, um das Vorzeichen nicht ändern zu müssen Beispiele: H57 06,023 R25 84,816 Punkt liegt 5706,023 km nördlich des Äquators und 84,816 km östlich des 2. Meridianstreifens H57 06,023 R24 05,000 Punkt liegt 5706,023 km nördlich des Äquators und 95,000 km westlich des 2. Meridianstreifens Mit x y Rxy 05,000 Nummer des Meridianstreifens Lage des Punktes innerhalb des Meridianstreifens y = 0...4 links / westlich des Mittelmeridians y = 5...9 rechts / östlich des Mittelmeridians Nordpol 6° östl. Greenwicht Äquator 9° östl. Greenwicht 2. Streifen 3. Streifen 0 km Südpol 500 km Ingenieurgeologische Prozesse 500 km Seite 3 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren 1.3 Die Morphologie eines Messtischblattes + + + + + + Höhenangaben topographischer Karten Deutschlands werden immer auf NN (Normalnull ... 0-Marke des Amsterdamer Pegels bezogen) die Geländeform wird durch Höhenlinien (auch Schichtlinien, Niveaukurven oder Isohypsen genannt) wiedergegeben Höhenlinien... Kurven, die Punkte gleicher Höhe über NN verbinden wird dieses Blockbild in die horizontale Kartenebene projiziert Höhenliniendarstellung Ziel: Veranschaulichung der Geländeverhältnisse Bestimmung der Höhenlage eine Geländepunktes aus der Karte Höhenlinien verlaufen immer senkrecht zur Richtung des stärksten Gefälles je enger sie zusammenliegen, desto stärker ist Gelände geneigt Schichthöhe (Äquidistanz): lotgerechter Abstand zwischen zwei benachbarten Höhenschichten, durch Neigungsmaßstab ermittelbar hH Neigungsverhältnis tan mit ∆hH... Höhendifferenz a γ Neigungswinkel a Entfernung im Grundriss 1.4 Konstruktion eines Geländeprofils aus einer topographischen Karte + + Höhenlinien, mit deren Hilfe die morphologische Bewegung in einer horizontalen Ebene dargestellt werden, ermöglichen auch die Erstellung eines Vertikalschnittes bzw. eines Profils durch das Gelände. Profillinie... Schnittlinie des gewählten Profils mit dem Kartenblatt Längen- und Höhenmaßstab sind in der Karte und im oberen Profil gleich. Im unteren Profil ist Höhenmaßstab größer, das Profil ist überhöht. Konstruktion: Die Profillinie A-B wird parallel nach außen projiziert. - Parallel zur neu entstandenen Linie A´-B´ werden Niveaulinien gezogen (Maßstab beachten). - Die Schnittpunkte der Höhenlinien mit der Linie A-B im Kartenblatt werden auf die entsprechenden Niveaulinien gleicher Höhe senkrecht projiziert. - Die entstandenen Schnittpunkte der Projektion mit den entsprechenden Niveaulinien werden miteinander verbunden. - Die sich ergebende Linie A´´-B´´ gibt die Geländeform wieder. + + Höhen und Längen üblicherweise im gleichen Maßstab Winkel in der Profilebene bleiben unverzerrt zum Hervorheben kleiner Differenzen kann Höhenmaßstab vergrößert werden Winkel werden verzerrt Ingenieurgeologische Prozesse Seite 4 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse 2 Übung 2 Die Erfassung geologischer und ingenieurgeologischer Daten und ihre Darstellung Gegenstand geologischer Untersuchungen ist die feste Erdkruste Setzt sich aus Gesteinen verschiedener Art zusammen Gesteine liefern Daten für die Darstellung der geologischen Verhältnisse auf der Erdoberfläche in der geologischen Karte Ermittlung der Daten entweder direkt im Gelände (Gesteinsansprache) oder durch Mitnahme der Proben und Bestimmung im Labor Daten anschließend lagegerecht in eine topographische Karte eintragen Arbeitsgänge bei der Anfertigung von ingenieurgeologischen Karten 1. Vorarbeiten: Bereitstellen von Materialien, bereits vorliegenden Gutachten, wissenschaftlichen Berichten, geologischen, hydrogeologischen und lagerstättenkundlichen Karten, Schichtenverzeichnissen, Wasserstandsmessungen uä. sowie Ortsbegehungen 2. Feldarbeit: Bohr- und Schürfarbeit, Feldversuche, geophysikalische Messungen, Schäden an Bauwerken... + alle beobachteten Erscheinungen und Dokumentationspunkte in Arbeitskarte und im Feldbuch fortlaufend vermerken + Probenahme aus Aufschlüssen und von Gesteinsschichten + Parallel zur Feldarbeit: Laboruntersuchungen 3. Auswertung der Daten und lagegerechte Eintragung in topographische Karten Stichworte zum Verlauf einer Karteninterpretation Wichtige Daten sind: 1. Gesteinsart 2. Gesteinsalter 3. Gesteinslagerung 4. Gesteinsmächtigkeit Ingenieurgeologische Prozesse Seite 5 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Zu 1. Gesteinsart / Petrographie Zunächst Ansprache auf Genese (Entstehung), grob in drei Komplexe geteilt: + Magmatite: durch Erstarrung einer glutflüssigen Schmelze (Granit, Basalt) + Sedimentite: durch Ablagerung von aufgearbeitetem älterem Gesteinsmaterial oder Anhäufung von unverweslichen organischen Bestandteilen (Muscheln, Schnecken, Riffe) Beispiele: Kalkstein, Sandstein + Metamorphite: durch Umwandlung im festen Zustand unter veränderten Druck- und Temperaturbedingungen in der Erdkruste entstanden, Beispiel: Glimmerschiefer innerhalb der drei Gruppen erfolgt weitere Unterscheidung der Gesteine: Ansprache direkt vor Ort und/oder genauere Untersuchung im Labor, Daten werden in Lithologische Karte eingetragen Lithologische Karten... umfassen Daten über die Verbreitung von Gesteinsarten Folie 3 (Allgemeine geologische Symbole) alt, Zeit... Signatur der Petrographie ergänzt durch Buchstaben und Ziffern + Magmatite: Großbuchstaben (D... Diabas) + Sedimente: Kleinbuchstaben (so... oberer Buntsandstein) + Metamorphite: Kursivbuchstaben (G... Glimmerschiefer) durch Hinzufügen von weiteren Buchstaben, Ziffern und griechischen Buchstaben erfolgt eine weitere, noch feinere Differenzierung (ju 1... Jura, Lias Stufe, 1. Unterstufe) Genaueres siehe Petrologie (DIN 4023 ≠ Geologische Karten) Zu 2. Gesteinsalter Oben genannte Gesteinsarten können zu jeder erdgeschichtlichen Zeit entstanden sein bzw. weiterhin entstehen Bestimmung des Gesteinsalters: + absolute Zeitmessung: kommt erst seit jüngerer Zeit zur Anwendung, beruht auf Kernzerfall radioaktiver Elemente (Isotopenuntersuchung), nicht bei allen Gesteinen anwendbar, mit hohem apparativem Aufwand verbunden + relative Altersbestimmung: mit Hilfe von Fossilien (... versteinerte Reste von Lebewesen), sind in Form und Arten für einen bestimmten Zeitabschnitt der Erdgeschichte charakteristisch, lange vor der absoluten Altersbestimmung aus dieser Erkenntnis Ingenieurgeologische Prozesse Seite 6 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren erdgeschichtliche Zeittafel erstellt, gestützt auf die an Fossilien beobachteten Veränderungen in übereinanderliegenden Sedimenten Stratigraphie... Zweig der Geologie, der sich mit der zeitlichen Abfolge von Gesteinen befasst. Stratigraphische Karten... stellen das Alter der Gesteine dar. Jeder stratigraphischen Einheit ist eine Farbe (in der BRD nach Oswald-Farbskala) zugeordnet. Innerhalb der Formation gilt: je jünger die Stufe, desto heller der Ton der Farbe Zu 3. Gesteinslagerung Abhängig von der Gesteinsart: + Magmatite: in der Erdkruste erstarrt – Stöcke und unregelmäßig begrenzte Massen + Sedimente: überwiegend in Schichten abgelagert Horizontal lagernde Schichten können aus ihrer ursprüngliche Lage herausgebracht werden und zwar durch: Faltung Bruchstörung Die ursprünglich bruchlose Verformung Zerreißen der Schichten horizontal gelagerten Schichten werden bei diesen beiden Verformungsvorgängen in eine geneigte bzw. überkippte Lage zur Erdoberfläche gebracht Weiterhin Zerstörung des festen Zusammenhanges der Schichten Gestein durch Klüfte in einzelne Blöcke oder durch Schieferung in einzelne Blätter zerlegt Raumlage von Schichtflächen, Schieferungsflächen und Kluftflächen hat großen Einfluss auf Baumaßnahmen in diesem Gestein / Bereich Lage dieser Fläche mit Hilfe des Geologenkompasses einmessen Tektonische Karten... stellen die Lagerungsverhältnisse dar + Schichtlücke innerhalb einer Zeitfolge fehlt eine Epoche oder ein Alter + Schichtgrenzen schwache durchgezogene Linie + Störungen dicke durchgezogene Linie + Vermutete Störung dicke unterbrochenen Linie Ingenieurgeologische Prozesse Seite 7 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Zu 4. Gesteinsmächtigkeiten Verschiedene Darstellungsarten Sind Bestandteil jeder geologischen und ingenieurgeologischen Karte 2.1 Geologische Karten Grundlage sind topographische Karten in verschiedenen Maßstäben Zusammenhang zwischen Genauigkeit / Anforderungen an eine Karte, Maßstab und Anzahl der Dokumentationspunkte bzw. deren Abstand zueinander Die im Gelände gewonnenen Daten werden in die topographischen Karten eingetragen und durch Interpolation, Farbgebung, Signaturen und Symbole zu einem vollständigen Bild ergänzt. Geologische Karte ist mehr als eine Dokumentation. Geologische Karten: Dokumentation von beobachteten Daten, die wiederum Rückschlüsse auf geometrische Formen erlauben Interpretation über die Art und den Verlauf von Gesteinsgrenzen Verhältnis Dokumentation : Interpretation bestimmt durch Aufschlussdichte Beispiel: Wüstengebiete: fast reine Dokumentation Dicht bewaldetes Gebiet mit vielen Bachanrissen, Klippen uä.: überwiegend Interpretation Geologische Karte ist einfacher Datensammlung weit überlegen Interpretation bereits wissenschaftliche Auswertung des Datenmaterials Karten, auf denen die morphologische Gestalt der Erdoberfläche durch Höhenlinien dargestellt ist, legen geologische Erscheinungen im Raum fest. Sie dienen somit als Grundlage für geometrische Konstruktionen. Ingenieurgeologische Prozesse Seite 8 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren 2.2 Geologische Spezialkarten Geologische Spezialkarte: Kombination der bereits genannten lithologischen, stratigraphischen und tektonischen Karten Gesteinsart, geologisches Alter und tektonische Begebenheiten angegeben Rückschlüsse auf Verschneidungsformen von geologischen Flächen, auf Lagerungsformen und auf die räumliche Ausdehnung von Gesteinskörpern sind möglich. M 1: 25 000 (übliche Größe für von geologischen Landesämtern herausgegebenen und vertriebenen geologischen Spezialkarten) In der Regel mit Erläuterungsheft, das alle wesentlichen Beobachtungen und Deutungen erläutert. Erläuterung der geologischen Spezialkarte (am Original) Name der Karte entspricht zugrundeliegendem Messtischblatt (Name und Nummer im Kopf der Karte vermerkt) Am Kartenrand Name des geologischen Bearbeiters und Jahr der Aufnahme Am unteren Kartenrand sind Profile / Schnitte dargestellt (... stellen typische Geländeschnitte dar, die die Lagerungsverhältnisse der Schichten und Gesteine aufzeigen), Anfangs- und Endpunkte mit Großbuchstaben versehen, im Kartenblatt dargestellt Unterschiedliche Gesteine sind mit verschiedenen Farben gekennzeichnet. (Stratigraphie) Farben und Buchstaben sind in der Legende am Kartenrand aufgeführt. Mächtigkeitstafeln in Form eines idealen Bohrprofils am rechten Kartenrand aufgeführt, zeigen Schichten in ihrer durchschnittlichen Dicke und stratigraphischen Reihenfolge. Auf ingenieurgeologischen Karten werden geodynamische Prozesse und hydrogeologische Verhältnisse durch Zusatzzeichen dargestellt. Ingenieurgeologische Prozesse Seite 9 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse 3 Übung 3 Die Lage einer geologischen Fläche im Raum Raumlage einer ebenen Fläche lässt sich auf zwei verschiedene Arten festlegen: A durch drei Punkte B durch zwei sich schneidende Geraden Das Streichen Wird eine beliebig im Raum liegende ebene Fläche von einer horizontalen Ebene geschnitten, so entsteht eine horizontal verlaufende Gerade die Schnittlinie Die Abweichung dieser Linie von der Nordrichtung wird als Winkel gemessen Streichrichtung (0... 180°) (Eine horizontale geologische Fläche hat kein Streichen, da sie von keiner horizontalen Ebene geschnitten werden kann.) Das Einfallen ist die Schnittlinie, die eine vertikale Ebene mit der beliebig im Raum Falllinie liegenden Fläche bildet Fallwinkel ist der Winkel, den die Horizontale mit der Falllinie bildet Fallrichtung ist die Schnittlinie, die die senkrecht zum Streichen stehende vertikale Ebene mit der Horizontalen bildet (bezogen auf Nord) Streich- und Fallrichtung werden als Winkelmaße angegeben (Kreiseinteilung in 360° oder 400 Gon/Neugrad) Streich- und Fallrichtung sind voneinander abhängige Größen (Fallrichtung senkrecht zur Streichrichtung, Fallr.=Streichr.+90°, Streichr.=Fallr.-90°) zur Definition der Raumlage einer ebenen geologischen Fläche genügen demnach: + eine Richtungsangabe (Streichen oder Fallen) + der Einfallwinkel (Neigung der Fläche zur Horizontalen) werden mit dem Geologenkompass eingemessen Ingenieurgeologische Prozesse Seite 10 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Bestimmen von Streichen und Fallen aus der Karte: Höhenlinien stellen den Schnitt von horizontalen Ebenen, die in bestimmten Abständen (Schichthöhen) übereinander folgen, mit der Geländeoberfläche dar Das Gelände wird von den horizontalen Ebenen in gleichmäßig dicke Scheiben zerteilt Höhenlinien 2-dimensionale Darstellung von horizontalen Ebenen, die ein bestimmtes Höhenniveau haben (die Schnittlinien der geologischen Fläche mit den horizontalen Ebenen bilden das Höhenniveau) + sofern die geologische Fläche völlig eben ist und sich somit die Streichrichtung nicht punktuell ändert, verlaufen die Schnittlinien parallel zueinander + bei der Verschneidung von geologischen Flächen mit der Erdoberfläche entstehen Linien, die aufgrund der Geländeunebenheiten gekrümmt verlaufen Die Schnittlinien, die jedes Höhenniveau mit der geologischen Fläche bildet, geben jeweils die Streichrichtung der geologischen Fläche an Verlauf von Höhenlinien auf einem morphologischen Körper und einer diesen Körper schneidenden geologischen Fläche um den Körper herum laufen die Höhenlinien an der Schnittkante zwischen Körperoberfläche und geologischer Fläche wird der geschwungene Verlauf der Höhenlinie unterbrochen und setzt sich auf der geologischen Fläche fort Darstellung im Profil und in der Karte + im Profil entstehen Schnittpunkte der Höhenlinien mit der geologischen Fläche + die Schnittpunkte lassen sich in die Kartendarstellung auf die entsprechenden Höhenlinien loten + man verbindet die entstandenen Schnittpunkte in der Kartendarstellung es ergibt sich in der Kartendarstellung der geschwungene Verlauf der Schnittlinie zwischen geologischer Fläche und Gelände = Ausbisslinie Ingenieurgeologische Prozesse Seite 11 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Aus der Karte lässt sich also die Lage des geologischen Körpers ermitteln, doch bleibt ihr Verlauf in der Tiefe dem Vorstellungsvermögen des Betrachters überlassen Vorgehensweise zur Erarbeitung eines geologischen Profils: + Konstruktion des topographischen Profils und Eintragen der geologischen Grenzen auf die Profillinie + Überlegungen: Liegen die Schichten horizontal oder geneigt? Welche Neigungsrichtung liegt vor? Wie groß ist der Einfallwinkel? Bestimmung der Einfallrichtung einer geologischen Fläche Erfolgt mit Hilfe der Ausbisslinie Man verbindet die Schnittpunkte zwischen Ausbisslinie und ein und derselben Höhenlinie miteinander (für alle Höhenniveaus) Höhenlinienbild der geologischen Fläche Neigungsrichtung der Fläche lässt sich nun, genau wie bei einer Hangneigung, feststellen, nämlich vom höheren Schichtniveau zum tieferen Bestimmung des Einfallwinkels einer geologischen Fläche In Idealfällen auch mit Hilfe der Ausbisslinie !!! unter der Voraussetzung, dass Höhen- und Längenmaßstab gleich sind !!! , ist der Winkel direkt ablesbar: mit tan α = b/a b vertikaler Abstand der Höhenlinie a Abstand zwischen den Parallelen, die durch die Verbindung der Schnittpunkte zwischen der geologischen Fläche und der gleichen Höhenlinie entstanden sind Ingenieurgeologische Prozesse Seite 12 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Das geologische Profil Profil Grundlage des geologischen Profils ist das bereits erwähnte topographische Profil, das zeigt den Verlauf eines geologischen Körpers unter der Erdoberfläche entlang der gewählten Profillinie A-B konstruiert wird (dabei finden nur die Daten, die die Morphologie betreffen (Höhenlinien), Verwendung) Danach einfügen geologischer Überlegungen: ??? horizontaler oder geneigter Schichtenverlauf ??? + Horizontale Lagerung: Die Schichtgrenzen im Profil können horizontal durch die Schnittpunkte zwischen Geländeoberfläche und Ausbiss gezogen werden + Schichtmächtigkeit: Senkrechter Abstand von zwei Schichtgrenzen einer Schicht + Geneigte Lagerung: Feststellen der Neigungsrichtung, d.h. welches der beiden an einer Grenze nebeneinanderliegenden Gesteine taucht unter das andere ein + Ermittlung der Größe des Einfallwinkels: a α m Skizze zur Bestimmung: Mit sin α = m : a m Mächtigkeit, senkrechter Abstand zwischen Schichtober- und –unterseite a Ausbissbreite, Breite in der die Schicht an der Erdoberfläche erscheint Nachteil: die Bestimmung ist relativ ungenau Ingenieurgeologische Prozesse Seite 13 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse 1. Übung 4 und 5 Erstellen des topographischen Profils + Punkt A entspricht dem Anfang des Profils – Null-Punkt – + erste Spalte der Tabelle: Entfernung vom Punkt A + zweite Spalte: Höhenangabe für die GOK + Streichrichtung der Profillinie: ändert sich entlang des Profils ab 260 m Entfernung vom Punkt A: (nicht sichtbarer) Knick SE NW W E A B Topographisches Profil zeichnen lassen + Länge 0... 600 m LM 1: 2.000 + Höhe üNN: ca. 68... 82 m üNN HM 1: 500 ABER: in die Tiefe Platz lassen für Bohrprofile !!! (max. BL‐Teufe: 30 m) 2. Grobe Skizze des Schichtenverlaufes anfertigen! + verschiedene Gesteine können laut der Signaturen zusammengefasst werden (teilweise so geringe Mächtigkeiten, dass diese im Maßstab so nicht zu zeichnen sind) Dabei ist aber unbedingt auf das geologische Alter zu achten! + Beispiel: Bohrung 1/68 Kalkmergel, Kalkmudde und Schluff können zusammengefasst werden, da eine Signatur für alle drei vorgesehen ist (Unterscheidung Holozän – Pleistozän nicht notwendig, da beide Zeitalter unmittelbar aufeinander-folgen und keine zeitliche Unterbrechung zwischen den Schichten vorliegt 3. Grobsand Mittelkies Schieferton, Kalksandstein, Schieferton, Kalksandstein, Tonstein (unt.BSst) Wie sind die einzelnen Gesteine entstanden (fluviatil, äolisch etc.)? Ingenieurgeologische Prozesse Seite 14 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren 4. Ergänzen zum geforderten geologischen Profil + Zeichnen des geologischen Profils und Kontrolle + Grundwasserstand nicht vergessen! (Anschnitt: in dieser Tiefe wurde bereits aufgrund des Kapillarsaumes Wasser angetroffen, Ruhespiegel stellt sich etwas tiefer ein) + sämtliche Angaben zur Legende (Maßstäbe, Signaturen, Streichrichtung etc.) 2.1 Beschreiben Sie die Entstehung der vorliegenden geologischen Situation! 2.2 Charakterisieren Sie den Sedimentationstyp im Lockergesteinsbereich! + min. eine A4-Seite + Sedimentationstypen dabei beachten und mit einarbeiten (limnisch, fluviatil etc.) Ingenieurgeologische Prozesse Seite 15 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse Übung 6 und 7 Anfertigung eines Schnittes aus einer ingenieurgeologischen Karte + Darstellung der Petrographie Im Gegensatz zu geologischen Karten wird nicht nur die oberste Schicht dargestellt, sondern auch ein Teil des Schichtverlaufes in die Tiefe. Karten, die Informationen bei der Planung von Bauwerken liefern können + Karte Frankenfelde: Lockergesteine: Quartär und Tertiär weiter unterteilt in Abteilung und Stufe Sedimentäre Felsgesteine: Karbon, Perm und Trias Abteilung + Aussagen zur Genese + Symbole (Kurzzeichen, die auch in der Karte eingetragen sind) + Darstellung entsprechend ihrer Abfolge in die Tiefe + Schichtmächtigkeit ± aus den Signaturen abzulesen 1. Komplex: 3 Mächtigkeitsbereiche (NICHT Teufe !!!) <2, 2-5, >5 m Unterscheidung mit Signaturen und Farben Für Bauaufgaben relevanter Gebirgsbereich (oberste 10 m) wird genauer/ detaillierter aufgenommen und dargestellt. 2. Komplex: Nur Signaturen (keine Farben) für bestimmte Teufen unter GOK + Höhenlinien untergeordnet dargestellt (Beschriftung am Rand) + Schichtgrenzen an der GOK Schichtgrenzen im Untergrund Können für Profile aus der Profillinie abgenommen werden. Ingenieurgeologische Prozesse Seite 16 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Übungsaufgaben zur Lehrveranstaltung „Ingenieurgeologische Prozesse“ Arbeitsgeräte: Zeichengeräte (Bleistift, Buntstifte, Zirkel, Lineal, Winkel- messer), Taschenrechner und Millimeterpapier A 3 u. A 4 Praktische Übungen: Übung 1-1 Grundlagen zur Kartographie (Hoch- und Rechtswerte Übung 1-2 Morphologie 1 (Profilerstellung) Übung 1-3 Morphologie 2 (morphologisches Verständnis und Profilkonstruktion) Übung 2 Erfassung geologischer/ingenieurgeologischer Daten und ihre Darstellung (Vorlesung/Demonstration) Übung 3-1 Lagerungsverhältnisse einfacher geologischer Schichten Übung 3-2 Lagerungsverhältnisse komplizierter geologischer Schichtlagerung Übung 4/5 Anfertigen eines geologischen Profils aus Bohrungen Übung 6/7 Anfertigung eines Schnittes aus einer ingenieurgeologischen Karte Bad Frankenhausen Ingenieurgeologische Prozesse Seite 17 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse Seite 18 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse Seite 19 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse Seite 20 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Übungsaufgabe 3-1 Konstruieren Sie in vorliegender Karte in ein morphologisches Profil ein geologisches, unter der Voraussetzung, dass die eingezeichneten Schichtgrenzen horizontal verlaufen. Wie groß ist die Mächtigkeit der schwach gerasterten Schicht? Geologische Karte des in Übungsaufgabe 3 dargestellten Geländes. Weiß = jüngste Schicht; stark gerastert = älteste Schicht; Abstand der Gitterlinien = 1 km. Ingenieurgeologische Prozesse Seite 21 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Übungsaufgabe 3- 2 Lagerungsverhältnisse geologischer Schichten Zeichnen Sie entlang der Profillinie A-B zunächst ein topographisches Profil und ergänzen Sie darin dann die geologischen Verhältnisse! (Für die Konstruktion des topographischen Profils sind entlang der Profillinien A-B Höhen angegeben.) 1 Grünsandstein 6 Vulkanit 2 Konglomerat 7 Sandstein 3 Mergel 8 Granit 4 Siltstein 9 Kontakthof 5 Grauer Tonstein 10 Störung Die Sedimentgesteine bilden eine Abfolge von 1 = jüngste Schicht bis 7 = älteste Schicht. Ingenieurgeologische Prozesse Seite 22 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Übungsaufgabe 4/5 1. Entwickeln Sie aus den vorliegenden vier Schichtenverzeichnissen ein geologisches Profil, aus dem der lithologische Aufbau, die Lagerungsverhältnisse, Grundwasserstände des Locker- und Festgebirges sowie die Morphologie der Geländeoberfläche ersichtlich sind. 2. Charakterisieren Sie den Sedimentationstyp im Lockergesteinsbereich. Angaben zur Konstruktion des topographischen Profiles A= B= Entfernung vom Punkt A = KB 1/68 /m / KB1/68 20 70 110 160 KB2/68 = 210 260 310 360 KB3/68 = 420 KB4/68 = 599 Höhe der Bohransatzpunkte bzw. der Geländeoberfläche ü. NN /m/ + 81,5 + 80,0 + 74,0 + 71,2 + 69,0 + 69,5 + 69,8 + 73,8 + 80,5 + 79,8 + 80,8 Streichrichtung der Profillinie /°/ 135 „ „ „ „ „ 90 „ „ „ „ Schichtenverzeichnisse der Bohrungen KB 1/68 Tiefe m von-bis Mächtigkeit /m/ 0,0 - 1,7 1,7 1,7 - 2,1 0,4 2,1 - 9,0 6,9 9,0 - 15,0 6,0 15,0 - 18,7 3,7 18,7 - 22,0 3,3 Ingenieurgeologische Prozesse Gesteinsbeschreibung Geologische Einstufung Kalkmergel, grau-braun, stark kalkhaltig Kalkmudde, braun-grau geschichtet Schluff, gelbbraun, schwach feinsandig = Löß Grobsand, rotbraun, mittelsandig, schwach feinkiesig Mittelkies, grau, feinkiesig, schlecht gerundet Schieferton, rot-braun, stark zerrüttet, bröcklig Holozän Holozän Pleistozän Pleistozän Pleistozän Unterer Buntsandstein Seite 23 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Tiefe m von-bis Mächtigkeit /m/ 22,0 - 22,2 0,2 22,2 - 27,8 5,6 27,8 - 28,0 0,2 28,0 - 30,0 2,0 Grundwasser - Anschnitt: - Ruhespiegel: Gesteinsbeschreibung Geologische Einstufung Kalksandstein, gelb-braun mit Oolithkalk (Rogenstein) hellgelb, Ooidgröße 1,0 mm Schieferton, Wechsellagerung, dunkelrotbraun-dunkelgrün, zerrüttet, Schichtflächen mit Glimmer belegt Kalksandstein, gelb-braun mit Oolithkalk (Rogenstein( hellgelb, Ooidgröße 1,0-1,5 mm Tonstein, rotbraun, massig, geklüftet Unterer Buntsandstein „ „ „ 9,9 m unter Gelände 9,7 m „ „ KB 2/68 0,0 - 1,6 1,6 1,6 - 2,4 0,8 2,4 - 3,4 1,0 3,4 - 5,9 2,5 5,9 - 7,0 1,1 7,0 - 10,2 3,2 10,2 - 12,0 1,8 12,0 - 14,4 2,4 14,4 - 15,4 1,0 15,4 - 16,7 1,3 16,7 - 22,0 5,3 Grundwasser - Anschnitt: - Ruhespiegel: Ingenieurgeologische Prozesse Kalkmergel, hellgrau, wechsellagernd mit Kalkmudde; sehr kalkhaltig Schluffmudde, dunkelgrau, geschichtet, stark kalkhaltig Seekreide, weißgrau, sehr stark kalkhaltig, mürbe Schluff, gelbbraun, stark feinsandig (Schwemmlöß) Mittelsand, rotbraun, stark grobsandig, feinkiesig Mittelkies, grau-braun, stark feinkiesig Kalkmergel, hellgrau, sehr stark kalkhaltig Schluff, graugelb, gebändert Kalkmergel, hellgrau stark kalkhaltig Schluff, graugelb, gebändert Schieferton, rotbraun zerrüttet (stark verwittert) Schichtflächen mit Glimmer belegt; bei 21,7 m Kalksandstein (0,2 m mächtig) hellgrau mit Ooiden (Rogenstein) Holozän „ „ „ „ „ „ Holozän/Pleistozän (Beckenschluff) Holozän Holozän/Pleistozän (Beckenschluff) Unterer Buntsandstein 8,2 m unter Gelände 8,0 m „ „ Seite 24 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Tiefe m von-bis Mächtigkeit /m/ Gesteinsbeschreibung Geologische Einstufung Kalkmudde, dunkelgrau humos Kalkmudde, grau; mit Tonmuddelagen Mittelkies, grau, stark feinkiesig, grobsandig, im Liegenden Gerölle Schluff-Tonmudde, dunkel grau Schluff, graugelb, gebändert Schluff-Tonmudde, dunkelgrau Schluff, graugelb, gelbgebändert Geschiebemergel, dunkelgrau stark tonig, stark feinkiesig, Gerölle Schluffstein, rotbraun stark verwittert, bröcklig Holozän (Bodenbildung) Holozän KB 3/68 0,0 - 0,3 0,3 0,3 - 2,9 2,6 2,9 - 12,0 9,1 12,0 - 15,2 3,2 15,2 - 17,5 2,3 17,5 - 20,0 2,5 20,0 - 21,1 1,1 21,1 - 22,1 1,0 22,1 - 24,0 1,9 Grundwasser - Anschnitt: - Ruhespiegel: „ „ Holozän/Pleistozän (Beckenschluff) Holozän Holozän/Pleistozän (Beckenschluff) Pleistozän Unterer Buntsandstein 7,8 m unter Gelände 7,6 m „ „ KB 4/68 0,0 - 0,3 0,3 0,3 - 0,6 0,6 - 2,8 0,3 2,2 2,8 - 3,2 0,4 3,2 - 4,4 1,2 4,4 - 17,0 12,6 17,0 - 18,0 1,0 18,0 - 20,0 2,0 Grundwasser - Anschnitt: - Ruhespiegel: Ingenieurgeologische Prozesse Kalkmergel, dunkelgrau, sehr stark kalkhaltig Grobsand, grau, stark kiesig Tonmudde, dunkelbraun schwach feinsandig, mit zahlreichen Kalkmuddelagen Kalkmudde, grau, stark kalkhaltig Kalkmergel, hellgrau, sehr stark kalkhaltig Mittelkies, rotbraun, stark feinkiesig schlecht gerundet Geschiebemergel, dunkelgrau stark tonig, feinkiesig, Gerölle Schluff-Tonstein, rotbraun verwittert, z. T. bröcklig Holozän Holozän Holozän Holozän Holozän Holozän Pleistozän Unterer Buntsandstein 7,3 m unter Gelände 7,1 m „ „ Seite 25 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Ingenieurgeologische Prozesse Seite 26 Lehrgebiet für Ingenieurgeologie, Deponiebau und geotechnische Sicherungsverfahren Übungsaufgabe 6/7 Anfertigung eines Schnittes aus der ingenieurgeologischen Karte Frankenfelde (Karte wird zu Beginn der Übung ausgegeben) Zeichnen Sie anhand der vorliegenden ingenieurgeologischen Karte Frankenfelde ein Profil, das die geologischen/ingenieurgeologischen Gegebenheiten des Untergrundes wiederspiegelt. Zeichnen Sie zunächst die Profillinie dünn mit Bleistift in die Karte ein und geben Sie zu ihrem Profil die Nummer der Karte an! Die Lage der Profillinie kann frei gewählt werden, sollte aber südlich der Verwerfung liegen, ca. 1200 m umfassen und mindestens 4 bis 5 verschiedene Ablagerungs-bereiche schneiden. Höhen- und Längenmaßstab können frei gewählt werden. Beginnen Sie mit der Darstellung der Geländeoberfläche (morphologisches Profil) und ergänzen Sie danach den geologischen Aufbau des Untergrundes. Tragen Sie ggf. ingenieurgeologische Besonderheiten wie Grundwasserstände, Erdfälle uä. ein. Vervollständigen Sie das Profil durch die Signaturen der jeweiligen Gesteine und die Legende. Ingenieurgeologische Prozesse Seite 27
