Gutachten - Hansestadt Lüneburg

Ochtmisser Kirchsteig in Lüneburg
Gutachten
Fortführung der gutachterlichen Bewertung der
Senkungsstruktur
Bericht-Nr. 3 - Kurzfassung
Erstellt im Auftrag von:
Stadt Lüneburg
Neue Sülze 32
21335 Lüneburg
Projekt-Nr.:
57053
Bearbeiter:
Dipl.-Ing. Peter Schäfers / Dipl.-Geol. Thorsten Trapp
Ort, Datum:
Bochum, 28.11.2007
CDM Consult GmbH · Am Umweltpark 3-5 · D-44793 Bochum · tel: 0234 68775-0 · fax: 0234 68775-10 · e-mail: [email protected] · http://www.cdm-ag.de
Bankverbindungen: Sparkasse Bochum BLZ 430 500 01 Konto 120 062 5 · HypoVereinsbank Frankfurt BLZ 508 202 92 Konto 304 514 5
Sitz der Gesellschaft: Bochum · Amtsgericht Bochum HRB 10957
Geschäftsführung: Dr.-Ing. Peter Jordan (Vorsitz) · Christian Kämper · Dipl.-Geol. Reinhard Klaus · Dr.-Ing. Ernst-Werner Raabe · Dr.-Ing. Johannes Weiß
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INHALTSVERZEICHNIS
1
Seite
VORBEMERKUNG UND SITUATION ...............................................................................3
2
GEOLOGISCHE UND HYDROGEOLOGISCHE SITUATION............................................4
3
UNTERSUCHUNGSUMFANG...........................................................................................4
4
ERGEBNISSE ...................................................................................................................5
4.1
Geologie der Bohrung B 3 und Lage der Ankerpunkte des Mehrfach – Stangen Extensometers...................................................................................................................5
4.2
Verformungsmessungen....................................................................................................6
4.2.1
Ergebnisse des Lage- und Höhennivellements im Ochtmisser Kirchsteig......................6
4.2.2
Ergebnisse der Extensometermessungen .....................................................................7
4.2.3
Ergebnis der Inklinometermessungen ...........................................................................9
4.2.4
Berechnung der Senkungsvolumina und Darstellung zusammen mit dem Niederschlag
und der Entnahmemenge an Salz im SaLü .................................................................10
5
RISIKOBEWERTUNG .....................................................................................................17
6
ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE ..................................................................18
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1
VORBEMERKUNG UND SITUATION
Die Stadt Lüneburg führt im Rahmen ihrer Sorgfalts- und Verkehrssicherheitspflicht zur Überwachung des in Lüneburg bekannten Senkungsgebietes (Salzdiapir und -abbau) Verformungsmessungen u.a. im Bereich des Ochtmisser Kirchsteigs durch. Gemäß der Historie ist es in
Lüneburg über Jahrhunderte hinweg immer wieder zu Senkungen und in Folge dessen zu
Senkungsschäden gekommen.
Im Zuge einer im November 2004 vorgenommenen Messung wurden vergleichsweise hohe
Senkungszuwächse in einer Größe von bis zu ca. 5 cm gemessen. Daraufhin wurde der Bereich
des Ochtmisser Kirchsteigs und daran anschließend der Bereich des Michaelis – Friedhofs mit
weiteren Messbolzen versehen und diese kontinuierlich gemessen. Auf Grundlage der bereits
vorliegenden Ergebnisse wurde neben der weiteren gutachterlichen Begleitung der
Senkungsstruktur, eine weitere tiefe Bohrung im Mittelpunkt der ermittelten Setzungsstruktur
nahe des im Frühjahr 2005 gefallenen Erdlochs abgeteuft, darin ein Stangen-Extensometer
eingebaut und anschließend Messungen der Bewegungen an den einzelnen Ankerlagen
durchgeführt und ausgewertet.
Der hier behandelte Untersuchungsabschnitt befindet sich am nördlichen Rand eines für
Lüneburg aufgrund der Lage auf einem Salzdiapir im Zuge von Abbau und Lösungsvorgängen
entstandenen Hebungs- und Senkungsgebietes, in dem es bereits in geologischen Zeiträumen zu
Vertikalbewegungen und in den vergangenen Jahrhunderten vor allem zu Senkungen und in
deren Folge zu Senkungsschäden gekommen ist. Daher werden im Auftrag der Stadt bereits über
Jahrzehnte geodätische Setzungsmessungen im Senkungsgebiet durchgeführt, um die
Verformungen zu beobachten.
Die im Rahmen der Bearbeitung im Straßenraum festgestellten Verformungsbilder
(Verformungen, Zerrungen und Stauchungen) und Schäden (Risse) sind im Randbereich
tiefliegender Senkungsmulden typisch, so dass zunächst ein Zusammenhang mit der in der
Literatur für den unteren Bereich des Ochtmisser Kirchsteigs beschriebenen Abbruchkante
zwischen Salz und festerem Nebengestein als deren Ursache zu sehen ist. Die Tagesoberfläche
kann dabei in Abhängigkeit ihrer Lage über dem Schwerpunkt des Ablaugungsbereiches
unterschiedlich stark beeinträchtigt werden.
Die Untersuchungen im Rahmen des vorliegenden Gutachtens erfolgten, wie bereits die
vorangegangenen Begutachtungen, primär zur Absicherung eines Erdfallrisikos im Bereich der
Straße „Ochtmisser Kirchsteig“, hier war die Gefahrenlage weiter abzugrenzen, so dass eine
akute Gefahr des Einbrechens eines großräumigen Erdfalls besser abgeschätzt werden konnte.
Die verwendeten Unterlagen sind in der Langfassung des Berichtes gelistet.
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2
GEOLOGISCHE UND HYDROGEOLOGISCHE SITUATION
Im tieferen Untergrund des Untersuchungsbereiches befindet sich der Salzstock von Lüneburg.
Hierbei handelt es sich geologisch um Salzablagerungen des Mesozoikum. Die heutige
Salzoberfläche, bzw. der Salzspiegel, d. h. das vom Grundwasser gelöste Salz, liegt der Literatur
zufolge in einer Tiefe von ca. 35 bis 60 m unter Gelände und nimmt etwa eine Fläche von 1 km²
ein. Die durch den Salzkörper aufgewölbten und später durchstoßenen Gesteine des
Mesozoikum und des Känozoikum umgeben das Salz mantelartig. Alle Gesteine werden durch
eine mehr oder weniger dünne Decke von eiszeitlichen Sedimenten überlagert.
Die quartären Schichten setzen sich dabei aus einer Wechselfolge warm- und eiszeitlicher
Ablagerungen zusammen. Hierbei treten Grundmoränen und Geschiebemergel sowie
Schmelzwassersande und –kiese auf. Die Darstellung der tieferen Schichten anhand der
durchgeführten Bohrungen B 1, B 2 und B 3 ist in der Abb. 9 weiter unten dargestellt.
3
UNTERSUCHUNGSUMFANG
Im Rahmen des vorliegenden Berichtes wird der weitere Verlauf der Senkungen im Bereich der
Senkungsstruktur anhand der Messungen an den Messbolzen dargestellt und in die Bewertung
der Situation einbezogen. Die im Auftrag der Stadt Lüneburg ausgeführten Bohrarbeiten mit
Einbau eines Stangen-Extensometers, die durch CDM begleitet wurden, bilden die Grundlage für
die fortgeschriebene Risikoanalyse.
Die Auswertung und Darlegung der ermittelten Verhältnisse erfolgt anhand:
-
-
-
-
Einer Kernbohrung (Rammkernbohrung bzw. Seilkernbohrung) mit einer Endteufe von 120
m unter Ansatzpunkt in B 3, welche einer Teufe von –90,58 mNN entspricht und Einbau
eines Stangen-Extensometers
Inklinometermessungen an den beiden bereits früher ausgeführten ca. 80 m tiefen
Bohrungen B 1 und B 2
Vorangegangene Untersuchungen
den o.g. durchgeführten Erkundungen und Messungen
den regelmäßig ausgeführten Messungen der gesetzten Bolzen und des StangenExtensometers
den von der Stadt Lüneburg überstellten Daten zum Niederschlag und zur Soleentnahme
Auf Grundlage der vorliegenden Messungen und Unterlagen sowie anhand der ermittelten
Erkenntnisse erfolgt die Fortführung der Abschätzung der Auswirkungen der festgestellten
Senkungen und des resultierenden Risikos für die Nutzer an der Geländeoberfläche.
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4
ERGEBNISSE
4.1
Geologie der Bohrung B 3 und Lage der Ankerpunkte des Mehrfach – Stangen Extensometers
Die im Auftrag der Stadt Lüneburg ausgeführten Bohrarbeiten (B 3) erfolgten im Zeitraum vom
23.04.2007 bis 22.05.2007 mit anschließendem Einbau eines Mehrfach-Stangen-Extensometers.
Anhand der Auswertung der Bohrung und der Erkenntnisse aus den vorangegangenen
Untersuchungen sind folgende Feststellungen für den Bereich des Erdfalls möglich:
-
-
-
Der Erdfall zeichnet sich deutlich in den Schlagzahlen der durchgeführten
Rammsondierungen und Bohrungen im Verlauf der Schichten nach.
In einer Rammkernsondierung wurde ein Wasserstand und nasses Sediment in einer Tiefe
knapp unterhalb der Geländeoberkante angetroffen, der mit temporären (Frühjahr 2007)
Wasserständen im bestehenden Erdfall bis nahe an die Geländeoberfläche einhergeht.
Im Bereich des Erdfalls reicht der Gipshut höher hinauf, als in den Bohrungen B 1 und B 2.
Die tertiäre Tonlage hingegen ist gegenüber den beiden Bohrungen B 1 und B 2 deutlich
geringmächtiger und liegt höhenmäßig tiefer.
Gemäß der Schichtenansprache zeigt sich folgender Bodenaufbau im Bohrpunkt B 3:
Zuoberst stehen Feinsande an, in denen vereinzelt Lagen aus Geschiebelehm vorkommen. Die
Gradierung zeigt nach unten zunehmende Grobsand- und Kiesanteile. Die Kiese stammen dabei
hauptsächlich aus Geschieben. Unterhalb von 45 Metern unter Geländeoberkante (GOK) folgt
ein Ton, in den Gips und Anhydrit lagenweise eingeschaltet sind. In einer Tiefe von ca. 57 Metern
unter GOK wird Gipsgestein aufgeschlossen, welches vermutlich die Oberkante des Gipshutes
darstellt. Dieser Gipshut zeigt tonige Zwischenlagen und weist insgesamt ein zerrüttetes
bröckeliges bisweilen kavernöses Gefüge auf.
Dreimal wurde in diesem Gipsgestein eine 0,5 Meter mächtige Hohllagen festgestellt. Die
Tiefenlagen dieser Hohllagen waren 67,3 bis 68,5mm, 70,8 bis 71,3mm und 80,5 bis 81 m unter
GOK. Unterhalb von ca. 87 Metern unter GOK folgte Salzgestein, das relativ massig ausgebildet
ist. Horizontale Lösungslagen am Bohrkern waren vor allem bohrungstechnisch bedingt.
Das Mehrfach – Stangen – Extensometer wurde in dem gebohrten Loch an 6 Punkten im Boden
verankert und das Loch dabei wieder salzbeständig verfüllt. Seitdem werden die einzelnen
Stangen der Anker regelmäßig alle 2 Wochen gemessen.
Die Tiefenlagen der einzelnen gesetzten Anker des Mehrfach – Stangen – Extensometers sind
nachfolgend aufgelistet:
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Anker:
Tiefe u. GOK
Anker 1:
Anker 2:
Anker 3:
Anker 4:
10 Meter
23 Meter
47 Meter
60 Meter
Anker 5:
87 Meter
Anker 6:
120 Meter
Lagebeschreibung zur Geologie
Messpunkt im Quartär
Messpunkt im Quartär
Messpunkt Unterkante Quartär / Oberkante Tertiär (Ton)
Messpunkt im Gipshut (hier Gipsgestein) / Unterkante Tertiär
(Ton)
Messpunkt an der Unterkante Gipshut (hier Ton mit Gips)/
Oberkante Salz
Messpunkt im Salzgestein (Tiefstpunkt der Bohrung)
4.2
Verformungsmessungen
4.2.1
Ergebnisse des Lage- und Höhennivellements im Ochtmisser Kirchsteig
Durch die Stadt Lüneburg wurden seit Mai 2004 eine Vielzahl von Messpunkten gesetzt und
diese geodätisch nach Lage und Höhe eingemessen. Diese Messbolzen werden seitdem
kontinuierlich im zurzeit 14-tägigem Rhythmus gemessen. Die fortgeführten Messungen und
deren Verlauf ist in der Abbildung 1 für den Zeitraum seit November 2004 dargestellt:
Abbildung 1: Darstellung der Verformungsmessungen an den eingerichteten Messbolzen über die
Zeit
Verformungsmessungen Ochtmisser Kirchsteig, Lüneburg
Senkungsbetrag seit Einrichtung der Messstelle [cm]
.
0
-10
-20
-30
-40
-50
504
3002
4003
6002
7002
8004
1004
3003
4004
6003
7003
8005
1005
3004
4005
6004
8000
8006
1006
3005
4006
6005
8001
2003
3006
5005
6006
8002
01.04.04
01.05.04
31.05.04
01.07.04
31.07.04
31.08.04
30.09.04
30.10.04
30.11.04
30.12.04
30.01.05
01.03.05
31.03.05
01.05.05
31.05.05
01.07.05
31.07.05
30.08.05
30.09.05
30.10.05
30.11.05
30.12.05
29.01.06
01.03.06
31.03.06
01.05.06
31.05.06
30.06.06
31.07.06
30.08.06
30.09.06
30.10.06
29.11.06
30.12.06
29.01.07
01.03.07
31.03.07
30.04.07
31.05.07
30.06.07
31.07.07
30.08.07
29.09.07
30.10.07
29.11.07
30.12.07
-60
1003
3001
4002
6001
7001
8003
Deutlich wird bei der Betrachtung der Grafik, dass seit November 2004 nahezu alle Messpunkte
kontinuierlich mit etwa jeweils für sich gleich bleibendem
Messdatum Maß absinken.
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Die vorhandene Senkungsgeschwindigkeit ist im Vergleich zu den bisher bis in die 1970‘er Jahre
gemessenen höchsten Verformungsgeschwindigkeiten (ca. 12 cm/a über 2 Jahre)) im extremsten
Punkt (7001 bis 7003) mit ca. 21,5 cm z.T. fast doppelt so hoch.
Die maximale nachgewiesene Senkung beträgt im Messpunkt 3004 auf dem Michaelisfriedhof
56,4 cm in 1070 Tagen, die maximale Geschwindigkeit über den gemessenen Zeitraum wird im
Zentrum der Senkungsstruktur an dem Messpunkt 7002 mit zur Zeit durchschnittlich 21,7 cm/Jahr
(52,4 cm in 881 Tagen) gemessen.
Die Auswertungen der im Bereich des Ochtmisser Kirchsteigs vorhandenen Senkungsgeschwindigkeiten zeigen anhand entsprechender Isolinien gleicher Senkungsgeschwindigkeiten
eine Konzentrierung der Senkung um den entstandenen Erdfall im Bereich der Grundstücksgrenze zwischen den Häusern Ochtmisser Kirchsteig Nr. 6 und Nr. 8. Der sich dabei
abzeichnende Umriss der Senkungsstruktur deckt sich dabei weitestgehend mit den mittels
Geophysik durch die UNI Hamburg ermittelten steilstehenden Reflektoren im Bereich bis 5 Meter
Tiefe.
Im Gesamtverlauf der Senkungen in Abbildung 1 ist zu erkennen, dass seit dem Sommer 2007
die Senkungen leicht rückläufig sind. Dies kann mit den sehr geringen Niederschlägen des
Frühjahres in Zusammenhang stehen, kann aber auch Ausdruck einer unter Umständen
nachhaltigen Änderung der Senkungsgeschwindigkeit sein. Hier ist insbesondere der Verlauf im
Zeitraum Dezember 2007 / Januar 2008 abzuwarten, der in den vergangenen 2 Jahren jeweils
die höchsten Senkungsraten des Jahres zeigte.
4.2.2
Ergebnisse der Extensometermessungen
Die Messungen der gesetzten Anker des Stangen-Extensometers zeigen bislang einen
einheitlichen Verlauf der Senkung an. Dabei weisen die einzelnen Anker das nachfolgend
dargestellte Senkungsverhalten auf.
In der Abbildung 2 werden die gemessenen Senkungen an den einzelnen Ankern und der Platte
an der Oberfläche, in der die einzelnen Messschrauben sitzen, als Änderungen normiert auf Null
zum Beginn der Messung dargestellt:
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Abbildung 2: Darstellung der Änderungen der Messpunkte zu den einzelnen Ankerlagen
Senkungsbeträge der Extensometerstangen
Datum
Änderung der Höhe des Stangenendes in cm
18.06.07 02.07.07 16.07.07 30.07.07 13.08.07 27.08.07 10.09.07 24.09.07 08.10.07 22.10.07 05.11.07
2,00
0,00
-2,00
-4,00
-6,00
Platte
10 m
87 m
23 u.47 m
-8,00
60 m
-10,00
Schraube Platte
120 m
87 m
60 m
47 m
23 m
10 m
Platte mit den Schrauben der einzelnen Stangen
Die Platte zeigt die gleiche Senkung an, wie die daneben befindlichen Messbolzen 7002 und
7003. Dementsprechend zeigt die Platte über den Zeitraum 18.06.2007 bis 05.11.2007 die
Senkungsgeschwindigkeit der Oberfläche von ca. 16,7 cm / Jahr an.
Anker 1:
10 Meter
Messpunkt im Quartär
Der Anker in 10 m Tiefe sitzt im oberen Bereich des Quartärs und weist über den Zeitraum
18.06.2007 bis 05.11.2007 eine geringfügig höhere Senkungsgeschwindigkeit von 17,7 cm / Jahr
auf.
Anker 2:
23 Meter
Messpunkt im Quartär
Der Anker in 23 m Tiefe sitzt im oberen Bereich des Quartärs und weist über den Zeitraum
18.06.2007 bis 05.11.2007 wiederum eine geringfügig höhere Senkungsgeschwindigkeit von 19,4
cm / Jahr auf.
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Anker 3:
47 Meter
Messpunkt Unterkante Quartär / Oberkante Tertiär (Ton)
Der Anker in 47 m Tiefe sitzt an der Unterkante des Quartärs und weist über den Zeitraum
18.06.2007 bis 05.11.2007 mit einer Senkungsgeschwindigkeit von 19,5 cm / Jahr eine etwa
gleiche Rate wie der Anker in 23 m Tiefe auf.
Anker 4:
60 Meter
Messpunkt im Gipshut (hier Gipsgestein) / Unterkante Tertiär
(Ton)
Der Anker in 60 m Tiefe sitzt im oberen Bereich des Gipshutes und weist über den Zeitraum
18.06.2007 bis 05.11.2007 die höchste Senkungsgeschwindigkeit mit 21,4 cm / Jahr auf.
Anker 5:
87 Meter
Messpunkt an der Unterkante Gipshut und Ton / Oberkante
Salz
Der Anker in 87 m Tiefe sitzt an der Grenze zwischen Salz und Unterkante Gipshut, der hier eine
tonige Schicht aufweist, weist über den Zeitraum 18.06.2007 bis 05.11.2007 eine
Senkungsgeschwindigkeit von 18,4 cm / Jahr auf.
Anker 6:
120 Meter
Messpunkt im Salzgestein (Tiefstpunkt der Bohrung)
Der Anker in 120 m Tiefe sitzt im Salzgestein und weist über den Zeitraum 18.06.2007 bis
05.11.2007 keine Senkung auf. Einmal wurde eine stärkere Hebung registriert, deren Gültigkeit
zunächst nicht belegt ist. Das stationäre Verhalten dieses Messpunktes gegenüber den anderen
sich senkenden Messpunkten ist jedoch deutlich zu erkennen.
4.2.3
Ergebnis der Inklinometermessungen
Am 11.06.2007 wurden die beiden bestehenden Bohrungen mittels Inklinometer vermessen.
Dabei erfolgte eine Vermessung des Bohrloches, indem die Ablenkung des Sondenkopfes bei
zwei orthogonal angeordneten Lotungen des Loches gemessen und miteinander verrechnet
wurden.
Nach Auswertung der Messdaten können folgende Ergebnisse festgehalten werden:
•
Auf Grundlage der ersten Inklinometermessungen zeigt sich insgesamt eine relativ
geringe Abweichung aus der Senkrechten und somit keine größeren Verschiebungen der
eingebauten HDPE – Rohre
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•
•
•
Die Abweichungen von maximal 1,40 m bei Bohrtiefen von ca. 80 m sind sehr gering und
liegen im Bereich der normalen Bohrabweichung
Beide Bohrungen zeigen bei 70 bis 75 m Teufe Abweichungen vom ansonsten
gleichmäßigen Verlauf der Bohrungen
Inwieweit sich diese Abweichungen verstärken und damit durch Bewegungen im
Untergrund bedingt sind, kann erst nach Durchführung einer weiteren
Inklinometermessung beurteilt werden.
Auf Grundlage der vorgenannten Ergebnisse sind laterale Bewegungen maximal im
Dezimetermaßstab pro Jahr zu erwarten.
4.2.4
Berechnung der Senkungsvolumina und Darstellung zusammen mit dem
Niederschlag und der Entnahmemenge an Salz im SaLü
Für eine Bilanzierung der Senkungsvolumina und eine Darstellung der Entwicklung über die Zeit
wurden die seit Juli 2005 14 – tägig vorliegenden Messungen der Messbolzen mathematisch zu
einer Fläche berechnet und die Differenz zwischen den beiden erhaltenen Oberflächen
(= Senkungs- bzw. Hebungsvolumen) bestimmt. Entsprechende Oberflächen wurden von jedem
Messzeitpunkt seit Juli 2005 gefertigt und anschließend mit der jeweils vorangegangenen
Messung verrechnet. In den Punkten A, B, C und D wurden die Ecken des Betrachtungsgebietes
als unveränderliche Eckpunkte mit gleicher Höhe vorgegeben, um dort die Interpolation zu
begrenzen. Die Umgrenzung des Gebietes für die Berechnung mit Lage der Messpunkte und der
vier v. g. Eckpunkte ist in der nachfolgenden Abbildung 4 dargestellt. In der anschließenden
Grafik der Abbildung 5 wird beispielhaft das berechnete Oberflächenmodell für einen Messpunkt
im Juli 2006 dargestellt.
Abb. 4: Umgrenzung des Gebietes für die Ermittlung des Senkungsvolumens
A
B
C
D
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Die Niederschläge wurden von der Wetterstation „Lüneburg, Bokelmann“ verwendet, deren Daten
uns von der Stadt Lüneburg zur Verfügung gestellt wurden. Ebenso erhielten wir von der Stadt
Lüneburg Daten zur Soleentnahme im SaLü (Salztherme Lüneburg). Die Frachten der
Soleentnahmen wurden auf Grundlage eines Salzgehaltes der geförderten Sohle von 26 %
berechnet.
Abb. 5: Beispielhafte Darstellung der Oberflächenberechnung zu einem Messzeitpunkt
Die sich ergebenden Daten wurden grafisch aufgetragen und sind in der nachfolgenden
Abbildung 6 zusammen dargestellt. Da die Förderrate der Sole augenscheinlich (s. Abb. 8)
keinen Einfluss auf das jeweilige Senkungsvolumen hat, ist in der Abbildung 7 nochmals
Niederschlag und Senkungsvolumen auf zwei unterschiedlichen y – Achsen aufgetragen, um evtl.
Zusammenhänge besser erkennen zu können. In der Abbildung 8 sind die Daten für
Senkungsvolumen, Niederschlag und Soleentnahme des SaLü kumuliert aufgetragen.
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Abb. 6: Darstellung von Niederschlag, Senkungsvolumen und Soleförderung, 14 - tägig
Zeitlicher Verlauf Niederschlag, Förderraten des Salü und Senkungsvolumen
Förderrate SaLü
Volumen ABCD (m³)
Niederschlag (mm)
1600
160
1400
1200
120
1000
800
80
600
400
40
200
Nov 07
Sep 07
Jul 07
Mai 07
Mrz 07
Jan 07
Nov 06
Sep 06
Jul 06
Mai 06
Mrz 06
Sep 05
Nov 05
Jan 06
0
Jul 05
0
Niederschlag [mm/14 Tage] ,
Volumen d. Senkung [m³/14 Tage]
Geförderte Wassermenge im Salü
[m³/14 Tage]
1800
Datum
Abb. 7: Darstellung von Niederschlag, und Senkungsvolumen, 14 – tägig
Zeitlicher Verlauf von Niederschlag und Senkungsvolumen
Volumen ABCD (m³)
Niederschlag (mm)
80
Dez 07
Nov 07
Okt 07
Sep 07
Aug 07
Jul 07
Mai 07
Jun 07
Apr 07
Mrz 07
Feb 07
Jan 07
Dez 06
Nov 06
0
Okt 06
0
Sep 06
10
Aug 06
20
Jul 06
20
Jun 06
40
Mai 06
30
Apr 06
60
Mrz 06
40
Feb 06
80
Jan 06
50
Dez 05
100
Nov 05
60
Okt 05
120
Sep 05
70
Aug 05
140
Jul 05
Senkungsvolumen [m³/14 Tage]
160
90
Niederschalg [mm/14 Tage]
180
Datum
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Abb. 8: Darstellung von Niederschlag, Senkungsvolumen und Soleförderung, kumuliert
Zeitlicher Verlauf von Niederschlag, Salzentnahme des Salü und Senkungsvolumen
4500
Salzentnahme im SaLü [m³ / kumuliert]
Volumen d. Senkung [m³ / kumuliert]
4000
Entnommene
Salzmasse kumuliert
Niederschlag
Entnommene
Salzmasse
Niederschlag
kumuliert
4244
1800
1661
1600
3500
1400
3000
1200
2500
1000
2000
2032 800
1500
600
1000
400
500
200
Salzentnahme im SaLü [m³ / 14 Tage]
Niederschlag [mm/14 Tage und kumuliert]
Volumen d. Senkung [m³ / 14 Tage]
Volumenverlust
kumuliert
Volumenverlust
Fläche ABCD
0
Dez 07
Okt 07
Nov 07
Sep 07
Jul 07
Aug 07
Jun 07
Apr 07
Mai 07
Jan 07
Feb 07
Mrz 07
Dez 06
Okt 06
Nov 06
Sep 06
Aug 06
Jul 06
Jun 06
Apr 06
Mai 06
Feb 06
Mrz 06
Jan 06
Dez 05
Okt 05
Nov 05
Sep 05
Jul 05
Aug 05
0
Datum
Anhand der vorgestellten Abbildungen 6 bis 8 ergeben sich folgende Schlüsse hinsichtlich des
Senkungsverlaufes und evtl. Zusammenhänge zu Niederschlag und / oder Förderung der Sole im
SaLü :
-
-
-
-
In der Darstellung der Abb. 8 mit den kumulierten Daten, ist insbesondere im September
2006 zu erkennen, dass eine Änderung der Förderrate des SaLü nicht zu einer Änderung
der Senkungsrate geführt hat.
In der Abb. 7 und in den kumulierten Kurven für Niederschlag und Senkungsvolumen ist
hingegen eine Abhängigkeit zwischen dem gefallenen Niederschlag und dem Betrag der
Senkung abzuleiten.
Diese vorgenannte mögliche Abhängigkeit zwischen Niederschlag und Senkungsvolumen
lässt sich erstmalig für den Zeitraum Mai / Juni 2006 ableiten.
Insbesondere in den Daten von 2007 (Abb. 7) sind die Verläufe von Niederschlagsspitzen
und Senkungsmaxima zunehmend parallel und einheitlich zueinander. Dies könnte auf
eine Zunahme der Wasserwegsamkeiten hindeuten.
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Auf Grundlage der Annahme, dass die Niederschläge sich relativ zeitnah auf die Senkung
auswirken, wird nachfolgend ein Modell vorgestellt, nachdem die Vorgänge im Untergrund
ablaufen könnten. Die entsprechende Hypothese der Genese der Senkung wird nachfolgend kurz
dargelegt:
o
o
o
o
o
o
o
Aufgrund von Lösungsprozessen in einem Schwächebereich des Gipshutes kommt es zur
Bildung größerer Hohlraumvolumen (kleinere Kavernen im m³ Maßstab und / oder
Lösungsporen im Gestein)
Bei nur geringer Materialstärke des Gipshutes im Bereich der gebildeten Hohlräume
kommt es zu Bruchvorgängen die ein Zusammenbrechen der Hohlräume zur Folge haben
bzw. die entstandene Hohlräume und –lagen konvergieren durch den Erddruck (Kaverne
schließt sich, Porengefüge wird zusammengedrückt)
Das auflagernde Gestein /Sediment senkt sich direkt mit den nachgebenden Bereichen;
bei dem hier festgestellten Ton kann dies aufgrund der Plastizität insbesondere zu den
Rändern hin sehr gleichmäßig und langsam erfolgen
Im Zentrum direkt oberhalb der Schwächezone des Gipshutes entsteht eine Eintiefung im
gesamten Schichtenpaket
Das im Boden vorhandene quartäre ungesättigte Wasser löst im Bereich der
Schwächezone des Gipshutes die entsprechenden Schichten weiter an. Denkbar ist auch
eine zunächst indirekte Auswirkung des Wasserdruckes infolge erhöhter Wasserstände
und hierdurch induzierte Strömungsvorgänge. Es kommt zu einer verstärkten
Wasserwegsamkeit.
Zuläufe von Wasser bzw. Erhöhung des Wasserdruck mit entsprechenden
Geschwindigkeiten sind vor allem über die quartären Mittel- und Grobsande denkbar, eine
weitere Möglichkeit ist der Zulauf von Wasser über offene Systeme in der tertiären
Tonschicht als eine Art Kluftwassersystem
Für das Modell des Fließvorgangs, der gelöstes Material transportiert, ist nach den
bisherigen Daten die Soleentnahme des SaLü nicht als beeinflussender Faktor
auszumachen. Hier sind eher Zusammenhänge mit dem natürlichen Abfluss von Sole über
das Grundwasser in die Ilmenau sowie die generelle Grundwasserströmung anzunehmen.
Der vorgenannte Ablauf würde solange andauern, bis die entsprechenden lösungsanfälligen
Bereiche erschöpft sind und / oder der Wasserzufluss nicht mehr stattfindet. Inwieweit die
derzeitige geringfügige Verlangsamung der Senkung auf solche Änderungen zurück zu führen ist
bleibt abzuwarten. In den nachfolgenden Abbildungen 9 und 10 werden die vorgenannten
Verhältnisse in zwei Modellschnitten (Quer- und Längsschnitt) dargestellt, wobei in der Abb. 9 die
geologischen Verhältnisse im Zusammenhang mit der Senkungsbewegung dargestellt werden. In
der Abb. 10 werden die Möglichkeiten der Zuläufe von Wasser in den Senkungsschwerpunkt
modellhaft betrachtet.
Proj.-Nr.: 57053
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Abb. 9 :
Querschnitt mit Eintragung der möglichen Zusammenhänge, die zur Senkungsstruktur
am Ochtmisser Kirchsteig führen
Erdfall zw.
Hs Nr. 6 u. 8
Sand und Schluff
Senkung der
anstehenden
Schichten über
dem Bereich der
Schwächezone
im Gipshut
Ton
Gips mit Hohllagen
Materialschwächung und / oder
Erddruck führen zur Senkung
Niederschlagswasser beeinflusst
die Senkung durch
Grundwasserströmung / Lösung
Schwächezone im Gipshut
Salz
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Abb. 10:
Modellhafter Längsschnitt mit Darstellung möglicher Zuläufe von Wasser (blau) in den
Senkungsschwerpunkt
Quartär
Sand, Geschiebelehme
S
N
Gipshut
Gips, Anhydrit mit Rissen
Salzstock
?
?
Steinsalz
Gipshut
Gips, Anhydrit, stark brekziös
Tertiär
Ton
? Ton
Keuper / Kreide
Ton mit Gips u. Salz
Senkungsschwerpunkt gemäß
Extensometermessungen
Auf Grundlage der Ergebnisse der Messungen und der daraus resultierenden Modelle für die
Vorgänge im Boden, die zu der Senkungsstruktur führen, wird nachfolgend die Risikobewertung
der Senkung fortgeführt.
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RISIKOBEWERTUNG
Hinsichtlich einer Abschätzung des Risikos wird zunächst auf die ausführlichen Ausführungen der
Langfassung dieses Berichtes verwiesen. Aufgrund der oben dargelegten Hypothese der Genese
der Senkungsstruktur und den festgestellten Senkungsverläufen ist von folgenden Risiken für die
Gebäude und Menschen auszugehen:
-
Für die Gebäude- und Straßenschäden infolge der andauernden Setzungen und Zerrungen
hinsichtlich einer Gefährdung von Menschen ist im Bereich einzelner Häuser die höchste
Risikoklasse anzusetzen. Hier sind dringend Maßnahmen zu ergreifen, die die Gefahr
eingrenzen oder dauerhaft eine Gefährdung von Menschen ausschließen. Entsprechend sind
die Gebäude durch einen Gebäudesachverständigen zu begehen und neben einer Bewertung
der Ist-Situation eine Prognose für den Verlauf der zukünftigen Schädigung auf Grundlage der
angegebenen Senkungsgeschwindigkeiten und –differenzen vorzunehmen. Die vorgenannten
Maßnahmen werden bereits durchgeführt.
-
Für einen großräumigen Erdfall ist nunmehr gemäß den Ergebnissen des vorliegenden
Gutachtens von einer gleichmäßigen Lösung von Gestein im Untergrund auszugehen, dessen
Massenverlust direkt durch Senkung ausgeglichen wird. Gemäß der festgestellten Geologie
mit einer mächtigen Tonlage zwischen dem Senkungsschwerpunkt und der Oberfläche, ist
davon auszugehen, dass kein großes - die Gesamtstruktur erfassendes - Einbruchereignis
stattfindet, ohne dass sich dieses durch eine verstärkende Senkungsgeschwindigkeit,
insbesondere zuerst in den tieferen Messpunkten des Stangen-Extensometers, andeutet.
Dementsprechend kann diese Gefährdung weiterhin durch eine kontinuierliche Messung der
Messpunkte im Senkungsbereich eingegrenzt werden. Sollten sich deutliche Zunahmen der
Geschwindigkeit der Senkungen oder einzelne Hebungsbereiche zeigen, ist unter Umständen
direkter Handlungsbedarf vorhanden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE
Die Erkundungen im Bereich des Ochtmisser Kirchsteigs haben keinen größeren Hohlraum bis in
eine Tiefe von ca. 120 Metern unter Geländeoberkante (GOK) angezeigt. Vielmehr wurde im
Zentrum der Senkungsstruktur in einer Tiefe ab ca. 60 Meter unter GOK stark gestörtes Gestein
des Gipshutes erbohrt. Dort traten sowohl Hohllagen als auch brekziöse Strukturen auf. Die Lage
des Gipshutes ist somit an dieser Stelle deutlich höherliegend, als in den benachbarten tiefen
Bohrungen B 1 und B 2.
Nach Setzen und kontinuierlicher Messung eines Stangen– Extensometers mit 6 Ankern in
unterschiedlichen Tiefen deutet sich anhand der bisherigen Messdaten an, dass kein größerer
Hohlraum im Untergrund vorhanden ist, sondern vielmehr eine relativ stetige gleichmäßige
Lösung des Gipshutes im Bereich der Senkungsstruktur erfolgt.
Nach Abgleich des Verlaufes der Senkungsvolumina, der Niederschläge und der Förderraten des
SaLü wurde abgeleitet, dass die Senkungen unter Umständen in direktem Zusammenhang mit
den Niederschlägen stehen. Ein Zusammenhang zwischen der Rate der Senkung und Förderrate
des SaLü war anhand der Daten nicht zu erkennen.
Die Fortführung der Setzungsmessungen ergibt ein nach wie vor gegenüber Dezember 2004
nahezu unverändertes Setzungsverhalten, wenngleich im letzten Halbjahr die Senkungsrate sich
zwischenzeitlich signifikant vermindert hatte. Mit dem Fortschreiten der Setzungen vergrößert
sich dennoch zusehends das Risiko für die bestehenden Gebäude sowie für die Ver- und
Entsorgungsleitungen.
Als weitere Maßnahmen ist die Fortführung der kontinuierlichen Messungen an den Messbolzen,
dem Stangen-Extensometer sowie die erneute Inklinometermessung in B 1 und B 2 empfohlen
sowie die gezielte Messung des Senkungsverhaltens während einer längeren
Niederschlagsperiode.
Weiterhin ist die Begutachtung der im festgestellten Senkungsbereich liegenden Gebäude und
Leitungen hinsichtlich Schäden und Standsicherheit fortzuführen.
CDM Consult GmbH
i.V.
i.V.
Dipl.-Ing. Peter Schäfers
Dipl.-Geol. Thorsten Trapp
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