Boden / Locker- gestein Fels / Festgestein - Bau
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65. Deutsche Brunnenbauertage BAW-Baugrundkolloquium 07. bis 09. Mai 2014 – Bau-ABC Rostrup / Bad Zwischenahn Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell - Aufnahme von Festgesteinsbohrkernen am Beispiel der Schleusen Besigheim und Hessigheim - Dipl.-Geol. Jan H. Hinrichs GHJ Ingenieurgesellschaft für Geound Umwelttechnik mbH & Co. KG Am Hubengut 4 - 76149 Karlsruhe Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 1 1. Einführung Fels in Deutschland Rostrup Boden / Lockergestein Fels / Festgestein Quelle: BGR, Hannover Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 2 1 1.1 Geotechnische Aufnahme Definition von Fels n. DIN EN ISO 14689-1 Mineral Quelle: T. Gahm, LGA Nürnberg Fels Gebundene Minerale mit bestimmter - Petrographie - Korngröße - Gefüge - Geologischer - Zuordnung Gestein von Trennflächengefüge begrenzter Fels Gebirge Fels einschließlich Trennflächen und Verwitterungsprofile Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs 1.1 Geotechnische Aufnahme Felsbeschreibung • Eigenschaften n. DIN EN ISO 14689-1 Fels / Gestein Gebirge Entstehung Kornbindung Trennflächen Gesteinsart Mineralkornhärte Durchlässigkeit Gefüge Farbe und Geruch Verwitterung Mineralogie Druckfestigkeit Kalkgehalt Durchlässigkeit Körnigkeit Quellen Porenraum Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 4 2 1.1 Geotechnische Aufnahme Sedimentgesteine Metamorphe Gesteine Herkunft Aufschmelzung von Gesteinen Verwitterung und Verfrachtung der Verwitterungsprodukte an der Erdoberfläche Gesteine unter Hohen Drücken und Temperaturen Herkunft Vorgang Erstarrung und Kristallisation von Gesteinsschmelzen Ablagerung / Sedimentation, Versenkung und Diagenese / Verfestigung Umwandlung der Minerale bzw. Rekristallisation neuer Minerale in festem Zustand Vorgang Felsarten – genetische Einheiten Magmatische Gesteine Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs 1.1 Geotechnische Aufnahme Felsarten nach DIN EN ISO 14689-1, Tab. A.1 Beispiel: Sedimentgestein aus Gesteinbruchstücken mittelkörnig 0,063 – 2 mm Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 6 3 1.1 Geotechnische Aufnahme Trennflächen • Trennflächenabstände • Räumliche Lage der Trennflächen • weitere Kriterien: Durchtrennungsgrad, Rauigkeit, Öffnungsweite, Kluftfüllungen, Wasserführung Quelle: T. Gahm, LGA Nürnberg Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 7 1.1 Geotechnische Aufnahme Trennflächenabstände 2 3 3,2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Bohrkern gestört engständig geklüftet (6-20cm) 6,2 weitständig geklüftet (60200cm) mittelständig geklüftet (2060cm) 13 Quelle: T. Gahm, LGA Nürnberg Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 8 4 1.1 Geotechnische Aufnahme Räumliche Lage von Trennflächen Fallrichtung Fallen (Fallwinkel) Achse Pilotbohrung Achse Bohrkern Quelle: T. Gahm, LGA Nürnberg Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 9 1.1 Geotechnische Aufnahme Verwitterung: Übergang von Fels zu Boden Kalkstein (Jura), Hollfeld, Bayern Quelle: T. Gahm, LGA Nürnberg Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 10 5 1.1 Geotechnische Aufnahme Verwitterungsstufen von Fels n. DIN EN ISO 14689-1 Beispiel Verwitterungsstufe 0:Granodiorit Hösbach, NW-Bayern Bezeichnung Beschreibung Stufe frisch Kein sichtbares Zeichen von Verwitterung des Gesteins; möglicherweise leichte Verfärbung an den Hauptoberflächen oder Trennflächen. 0 Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 11 1.1 Geotechnische Aufnahme Verwitterungsstufen von Fels n. DIN EN ISO 14689-1 Beispiel Verwitterungsstufe 3: Granodiorit Hösbach, NW-Bayern Bezeichnung Beschreibung Stufe stark verwittert Mehr als die Hälfte des Gesteins ist zersetzt oder zerfallen. Frisches oder verfärbtes Gestein liegt entweder als ein zusammenhängendes Steinskelett oder als Steinkerne vor. 3 Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 12 6 1.1 Geotechnische Aufnahme Verwitterungsstufen von Fels n. DIN EN ISO 14689-1 Beispiel Verwitterungsstufe 5: Granodiorit Hösbach, NW-Bayern Bezeichnung Beschreibung Stufe zersetzt Das gesamte Gestein ist zu Boden umgewandelt. Die Gebirgsstruktur und die Gesteinstextur sind aufgelöst. Das Gesteinsvolumen ist stark verändert, aber der Boden hat sich nicht wesentlich bewegt. 5 Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 13 1.2 Geologisch-stratigrafische Aufnahme Grundlagen für stratigrafische Aufnahme Kenntnisse zu • zeitlicher bzw. erdgeschichtlicher Abfolge und • räumliche Verteilung der Gesteine Quelle: Geopark Bayern-Böhmen Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 14 7 1.2 Geologisch-stratigrafische Aufnahme Beispiele für ungestörte Lagerung jung durchdringt alt jung liegt auf alt Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 15 1.2 Geologisch-stratigrafische Aufnahme Beispiele für Umkehr der Lagerung Faltentektonik mit überkippter Falte Aufschiebung Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 16 8 2. Beispiele für geologisch-stratigrafische Aufnahme Schleusen Besigheim und Hessigheim Quelle: BAW Karlsruhe Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 17 2.1 Allgemeine geologische Verhältnisse Topografische Karte Quelle: LGL Baden-Württemberg Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 18 9 2.1 Allgemeine geologische Verhältnisse Geologische Karte Quelle: LGRB Baden-Württemberg Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 19 2.1 Allgemeine geologische Verhältnisse Normalprofil Besigheim-Hessigheim mo1 / Trochitenkalkformation: Kalkstein mit Tonsteinund Tonmergelzwischenlagen mm / Diemelformation: Dolomitstein mm / Heilbronnformation: Gips, Dolomitstein, Tonstein, Steinsalz bzw. deren Auslaugungsrückstände mm / Karlstadtformation: Dolomitstein, Tonstein, Kalkstein, Gips Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 20 10 2.2 Bohrkernaufnahme T4 T3 Kalksteinbänke mit Schalentrümmer = Trochitenbänke mo1, Hassmersheimer Schichten T2 T1 mo1, Zwergfaunaschichten Fotos: BAW Karlsruhe Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 21 2.2 Bohrkernaufnahme knollige Kalksteine mit Tonmergelsteinzwischenlagen -> mo1, Zwergfaunaschichten Schichtgrenze Oberer Muschelkalk zu Mittlerer Muschelkalk Dolomitsteine -> mm, Diemelformation Fotos: BAW Karlsruhe Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 22 11 2.2 Bohrkernaufnahme Dolomitsteine -> mm, Diemelformation löchrig-kavernöse Dolomitsteine = Lauffenhorizont Schichtgrenze Diemelformation / Heilbronnformation zersetzte Tonsteine -> mm, Heilbronnformation, Obere Sulfatschichten Fotos: BAW Karlsruhe Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 23 2.2 Bohrkernaufnahme Unterschiedliche Verwitterungsgrade Fotos: BAW Karlsruhe Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 24 12 2.2 Bohrkernaufnahme Alte und neue Bohrungen im Vergleich NN+m 185 1960 B128 1991 180 KBOXII2 175 170 165 160 155 1.00 m Abstand 150 145 Quelle: BAW Karlsruhe 140 Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 25 2.3 Baugrundmodell Schleuse Hessigheim: Geologischer Schnitt Auffüllung/Beton Neckarkies Residualton Oberer Tonanhydrit 87-99 % CaSO4 Zwischendolomit 21 % CaSO4 Unterer Tonanhydrit HeilbronnFormation (mm) 48-75 % CaSO4 Salzlager Untere Sulfatschicht Unterer Dolomit Quelle: BAW Karlsruhe KarlstadtFormation (mm) Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs Seite 26 13 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Vom Aufschluss im Fels zum Baugrundmodell GHJ Ingenieurgesellschaft mbH & Co. KG Jan Hinrichs 14
