Bachelorarbeiten - Lehrstuhl für Ingenieurgeologie

Lehrstuhl für Ingenieurgeologie
Technische Universität München
Bachelorarbeiten
Vorstellung von Themen
2014
Bachelorarbeit
Aufnahme von Trennflächen mit Hilfe fotogrammetrischer Methoden in süddeutschen Steinbrüchen
Betreuung: Käsling
Trennflächenaufnahme und geologische Kartierung inkl.
fotogrammetrischer Aufnahmen in Steinbrüchen
Erzeugung von
3D-Bildern aus Fotos
Analyse der Kluftorientierung mit
spez. Programmen
Voraussetzung:
- gute PC-Kenntnisse
- Mobilität
Betreuung: Käsling
Bachelorarbeit
Felsmechanische Kennwerte von ausgewählten
Naturwerksteinen aus dem süddeutschen Raum
Betreuung: Käsling
Analyse der bestehenden Datenlage (Literaturstudium)
Beschaffung von geeigneten Gesteinsproben (i.d.R. Steinbrüche)
Durchführung und eigenständige Auswertung von felsmechanischen Laborversuchen
Betreuung: Käsling, Wieser, Wilfing
Der Einfluss von Dämpfungsmaterialien beim
Einaxialen Druckversuch
Ziel
Analyse des Einflusses von
Dämpfungsmaterial auf
die Verformungs- und
Brucheigenschaften
verschiedener Gesteine
Betreuung: Wieser, Käsling
Arbeitsprogramm
Probenbeschaffung
Prüfkörperherstellung verschiedener
Gesteine
Durchführen Einaxialer Druckversuche
Teflonplatten und –folien, Schmieröl,…
Analyse und Vergleich der SpannungsVerformungs-Kurven
Bachelorarbeit
Verschleißformen und Härte von Rollenmeißeln –
Interpretation und Entstehung
Bestimmung und Vergleich der Verschleißform & Härte von
Rollenmeißeln (z.B. TBM-Koralmtunnel)
Bewertung des Einflusses von geologisch-geotechnischen Parametern (Festigkeit, Abrasivität, petrographische Eigenschaften)
Durchführung und eigenständige Auswertung von felsmechanischen Laborversuchen
Betreuung: Ellecosta, Käsling
Veränderlich feste Gesteine vfG:
Vergleich Veränderlichkeit – Frostanfälligkeit
Ist die Veränderlichkeit mit der Frostanfälligkeit korrelierbar?
Ø Sind die gleichen Gesteine
betroffen?
Ø Welche Beanspruchung ist
intensiver?
aufbauend auf Projekt
(+ Masterarbeit)
v.a. Laborarbeit
Untersuchung des Zerfallsverhaltens im Veränderlichkeitsversuch und im Frost-Tau-Wechsel-Versuch (MPA):
an verschiedenen Gesteinen
Vgl. Handstück – gebrochenes Material (Zuschlagstoff)
Neue Erkenntnisse für:
Einfluss der Witterung auf Zerfall
Prüfmethodik für Baustoffe (Dauerhaftigkeit)
Veränderlich feste Gesteine vfG:
Brechbarkeit von veränderlich festen Gesteinen
(Wie) können vfG (Mürbkorn) aus Baustoffen entfernt werden?
Ø Gibt es eine Korrelation
Veränderlichkeit – Brechbarkeit?
Ø Welche Beanspruchung wird zur
Zerstörung vfG benötigt?
Untersuchung der Brechbarkeit im
LCPC-Versuch
an verschiedenen vf Gesteinen
mit unterschiedlicher Intensität
Foto: Ranzinger 2013
aufbauend auf
Masterarbeit
v.a. Laborarbeit
Betreuung: Nickmann
Neue Erkenntnisse für:
Ø Verhalten vfG bei mechanischer
Beanspruchung
Ø Möglichkeiten der mechanischen
Separation von Mürbkorn für
sensible Anwendungen
Isartal
Quartär- und Hangbewegungskartierung
Kartierung der tertiären und quartären Gesteine sowie der Hangbewegungsphänomene
am Hochufer der Isar bei Schäftlarn
Betreuung: Lempe & Thuro, unterstützt von Sellmeier, Menschik & Beer
à bis zu 6 Bearbeiter
Voraussetzung:
- geländetauglich
- GIS-Kurs notwendig
- GÜ Quartärgeol. Arbeitsmethoden (25. bis 27. März 2014) notwendig
•bereits 27 BSc-Arbeiten zu dem Thema gelaufen
•Kartieren im Gelände (ca. 500 m langer Abschnitt des Hochufers)
•Umsetzen der Karte in ArcGIS samt ausführlichem Kartierbericht
•Bearbeitung einer speziellen Zusatzfragestellung aus der Quartärgeologie, Geotechnik etc.
2 Arbeiten zur Genese der Tone in der
Karl-Heinrich-Grube bei Kärlich (RLP)
• Betreuung: Gilg
• Detaillierte Profilaufnahme im Gelände
• Mineralogische Charakterisierung (Mikroskopie, Raman)
und Geochemie (mobile Röntgenfluoreszenz, ICP-MS)
• Gemeinsame Probenahme: Ende März / Anfang April
“Blauton” - “Grünton” (Bentonit)
Lakustrische Kärlich-Formation
Fe-reicher “Gelbton”
Marine Maifeld-Formation
Portable Röntgenfluoreszenz-Analyse
0.045
3 Qualitäten des Kärlicher Blautons
0.040
4.5
T7003
0.030
0.025
T7002
0.020
T7001
0.015
Schwarz: Literatur
Bunt:
p-RFA
0.010
0.005
T7003
4.0
Nb (ppm)/Al2O3
K2O/Al2O3
0.035
3.5
T7002
3.0
2.5
T7001
2.0
1.5
1.0
0.5
0.000
0.0
0
1
SiO2/Al2O3
2
3
0.00
0.05
0.10
TiO2/Al2O3
0.15
Wasserlösliche „Salze“ in bayerischen
Bentoniten
Betreuung: Köster & Gilg
oxidiert
reduziert
Probe
EC (1 Tag)
VS16 (oxidiert)
13
VS15 (reduziert)
32
MB34 (reduziert?)
10
Leitfähigkeit (EC) in µm/cm
EC (5 Tage) pH (Teststreifen)
38
5-6
55
6-7
30
5
• Geländearbeit:
detaillierte Profile
• Elektrochemie:
Leitfähigkeit & pH
• Zusammensetzung der
löslichen Komponenten:
Anionen & Kationen
• Ziel: wasserlösliche
Phasen, Bestandsaufnahme
verschiedener Bentonite
Lehrstuhl für Ingenieurgeologie
Technische Universität München
Landslides
– Vorstellung BAarbeiten
Schwerpunktthemen
• Wildbach und Murgänge
M. Krautblatter
1
Wildbach, Murgänge & Hillslope Channel Coupling
•Wildbachgruppe: Si-Yen Luu-C.,
Andreas Dietrich, Michael
Krautblatter
•Projekt: Integrale
Wildbacheinzugsgebiete
•Masterarbeit: Hillslope-channel
coupling and and modelling of
debris-flows (Andreas Dietrich)
1.Murvolumenabschätzung in steilen
1
Wildbächen
W
2.Murvolumenquantifizierung aus
2
M
Murkegeln mit geophysikalischen und
geometrischen Verfahren
3.Abschätzung aktueller Murgänge
Laserscanner
2
Zugspitze-Gatterl rockfall
(Leith, Krautblatter)
Developing rockfall
Hiking trail
•
•
•
Geomorphic mapping
Laser scanning
Reconstruction of 1921 and later events
Sub-glacial cementation and bedrock
fracturing (Leith, Krautblatter)
Glacial precipitate
Site location
Post-glacial fracture
•
•
Laser scanning
Fracture survey
•
•
Petrographic analysis
na
alysis
lysis
GIS fracture database
Bachelorarbeiten 2014
Chair of Hydrogeology
BA Arbeiten 2014
LS Hydrogeologie
Chair of Hydrogeology
Bachelorarbeiten 2014
Thema: Tiefe Geothermie
Untersuchung zu geothermischen Gradienten aus den Wärmeleitfähigkeiten der
geologischen Schichten im Vergleich zu Bohrlochmessungen im Molassebecken
Kurzbeschreibung:
•
•
•
•
Zuordnung spez. Wärmeleitfähigkeiten zu Bohrungen aus dem Molassenbecken
Ableitung der geothermischen Gradienten aus den Bohrlochmessungen
Korrelation der abgeleiteten Gradienten mit den schichtspezifischen Wärmeleitfähigkeiten
Bestimmung eines spezifischen Gradienten zur Extrapolation der Temperaturmessungen im Molassebecken
Betreuer:
Susanne Casper (Kai Zosseder)
Partner:
Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
Geologische Bundesanstalt Wien
Rahmenbedingungen:
•
Mitarbeit im Projekt „GeoMol-Projekt“
Chair of Hydrogeology
Bachelorarbeiten 2014
Thema: Oberflächennahe Geothermie
Auswertung von Pumpversuchen unterschiedlicher Qualität im quartären
Grundwassserleiter Münchens und Bewertung der Aussagegüte
Kurzbeschreibung:
Auswertung von Pumpversuchen aus bestehenden Gutachten mit der Software HydroTec
Bewertung der Pumpversuche nach einem neu entwickelten Güte-Verfahren
Integration der Ergebnisse in eine neu aufgebaute PV-Datenbank
Darstellung der räumlich verteilten kf-Werte unter Berücksichtigung der Güte
•
•
•
•
Betreuer:
Patrick Kotyla (Kai Zosseder)
Partner:
Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
WWA München
RGU München
Rahmenbedingungen:
Enge Zusammenarbeit mit dem RGU, LfU und WWA München
Hohes praktisches Interesse der Ergebnisse seitens Ingenieurbüros, LfU, RGU, WWA
Mitarbeit im Projekt „Oberflächennahe Geothermie München“
•
•
•
Chair of Hydrogeology
Bachelorarbeiten 2014
Thema: Oberflächennahe Geothermie
Bestimmung der Wärmeleitfähigkeiten eines Festgesteinsbohrkerns und
Quantifizierung ihrer Heterogenität bei Änderung der Wassersättigung
Kurzbeschreibung:
•
•
•
•
Quantifizierung der lithologischen Anteile
Messung der Wärmeleitfähigkeiten an repräsentativen Kernstrecken mit dem Thermal Conductivity Scanner
Bestimmung des Einflusses der Wassersättigung auf die Wärmeleitfähigkeit
Ermittlung eines „repräsentativen“ Wärmeleitfähigkeitswertes
für den heterogenen
Bohrkern
ig
ge
Betreuer:
Katharina Albert (Kai Zoßeder, LfU (Schulze))
Partner:
Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
Rahmenbedingungen:
•
•
•
•
•
Enge Zusammenarbeit mit dem LfU
1 monatige Messkampagne am LfU in Hof
1 monatige Auswertungsphase
Einführung in Thematik und Einweisung in Messgeräte
Hohes praktisches Interesse der Ergebnisse seitens des LfU
Chair of Hydrogeology
Bachelorarbeiten 2013
Thema: Oberflächennahe Geothermie
Untersuchungen zu tiefenorientierten Grundwassertemperaturänderungen im
quartären Grundwasserleiter Münchens
Kurzbeschreibung:
•
•
•
•
Feldmessungen von tiefenorientierten GW-Temperaturen
Korrelation der Temperaturen mit den spez. elektrischen Leitfähigkeiten
Klassifizierung der Temperatur-Tiefenprofile
Analyse der Ursachen für die Variation in der Tiefe
Betreuer:
Marco Kerl, Patrick Kotyla, Gabriella Somogyi
(Kai Zosseder)
Partner:
Referat für Umwelt und Gesundheit München (RGU)
Bayerisches Landesamt für Umwelt (LfU)
Wasserwirtschaftsamt München (WWA-M)
Rahmenbedingungen:
•
•
•
Enge Zusammenarbeit mit dem RGU, WWA-M und dem LfU
große Anzahl an Feldmessungen
Hohes praktisches Interesse der Ergebnisse seitens der Partner
Chair of Hydrogeology
Bachelorarbeiten 2014
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Thema: Grundwasser-Flusswasser-Interaktion an der Isar
Untersuchung von Wasserisotopen in der Isar und angrenzenden Grundwasserbrunnen
Durch Uferfiltration tauscht das Wasser in der Isar mit
dem umgebenden Grundwasser aus.
Transsekt der Isar und naheliegender GW-Brunnen.
18O und 2H von Grundwasser sollte sich mit
Verzögerung an die Werte der Isar anpassen
Voraussetzungen: hydrogeologische Grundkenntnisse,
Kenntnisse im Bereich der Isotopenhydrogeologie,
Interesse an Geländearbeit
•
Gegenstand der Arbeit ist eine zeitlich
hochauflösende (tägliche) Beprobung des
Flussquerschnittes der Isar und nahegelegener
Grundwasserbrunnen über 4-6 Wochen.
•
Die Isotopenzusammensetzung (18O und 2H) des
Wassers werden in unserem Labor untersucht.
•
Ziel der Arbeit ist es kurzfristige Auswirkungen von
Änderungen der Isotopenzusammensetzung der Isar
zu verwenden um die schnelle Dynamik des
Flusswasser-Grundwasser Austausches in München
zu erkunden
Betreuung: Einsiedl/Wunderlich
Chair of Hydrogeology
Bachelorarbeiten 2014
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Thema:
Nitrifikations- Denitrifikations- und Sorptionspotential von organischem Bodenmaterial
Mikrobielle Lebewesen in organischem Bodenmaterial
können Ammonium und Nitrit zu Nitrat oxidieren oder
Nitrat zu Stickstoffgas reduzieren. Organisches Material
selbst kann Nitrat- und Nitritanionen binden.
Grundwasserleiter zeigen verschiedene
Nitrifikations- Denitrifikations- und
Sorptionspotentiale
•
Gegenstand der Arbeit sind Inkubationsversuche
von Lockergestein mit organischem Anteil, teils
unter sterilen oder anoxischen Bedingungen.
•
Durch Zugabe von Nitrat, Ammonium und Nitrit
wird das Potential dieser künstlichen
Grundwasserleiter untersucht, Stickstoffkomponenten umzuformen oder zu binden.
•
Ziel der Arbeit ist es die Dynamik und das Potential
dieser Inkubationen in Bezug auf Nitrat- und
Nitritsorption sowie mikrobielle Denitrifikation und
Nitrifikation zu untersuchen
Voraussetzungen: Chemische Grundkenntnisse,
Interesse an Geomikrobiologie, Interesse an Laborarbeit
Chair of Hydrogeology
Betreuung: Einsiedl/Wunderlich
Bachelorarbeiten 2014
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Thema:
Löslichkeit von organischen Kohlenstoffverbindungen in Abhängigkeit von Temperatur
Die Löslichkeit organischer Stoffe im Grundwasser kann
temperaturabhängig sein. Dadurch könnte sich die
organische Fracht in geothermisch genutzten Grundwässern
verändern.
Voraussetzungen: chemische Grundkenntnisse,
Interesse an Laborarbeit und Wasser-/Geochemie
•
Gegenstand der Arbeit ist eine Inkubation
verschiedener Sedimente, Lockergesteine und Böden
mit organischen Komponenten unter verschiedenen
Temperaturbedingungen.
•
Die temperaturabhängige Löslichkeit der organischen
Stoffe (dissolved organic carbon) wird im Labor in einer
Zeitreihe gemessen.
•
Ziel der Arbeit ist es, die temperaturabhängige Dynamik
der Löslichkeit von in der Umwelt vorkommenden
organischen Stoffen, inklusive anthropogenen
Schadstoffen, im Wasser zu bestimmen.
Betreuung: Einsiedl/Wunderlich
Chair of Hydrogeology
Bachelorarbeiten 2014
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Thema:
Korrelation von Wasserisotopenzusammensetzung mehrerer Regenwassermesstellen
Vergleich der Isotopenzusammensetzung des
Niederschlagwassers von München mit Stationen in Bad
Wielenbach und Hohenpeißenberg.
•
Gegenstand der Arbeit ist eine vergleichende
Auswertung von Isotopenmessdaten (2H und 18O)
von drei Niederschlagsstationen in der Umgebung
Münchens.
•
Die Messwerte sollen mit statistischen Methoden
(z.B. Kreuzkorrelation) über den Jahresverlauf
verglichen werden.
•
Ziel der Arbeit ist es herauszufinden ob die Daten
der Station Bad Wielenbach auf die nähere
Umgebung (München, Hohenpeissenberg
übertragbar sind.
Voraussetzungen: Grundkenntnisse in
Isotopenhydrogeologie, Kenntnisse im Bereich der
Statistik, Interesse an statistischer Auswertung
Chair of Hydrogeology
Betreuung: Einsiedl/Wunderlich
Bachelorarbeiten 2014
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Thema: Tracerversuche an einem 2-D Aquifermodell
Ein Labormodell eines Aquifers besteht aus einem
schmalen, sedimentgefülltem Tank durch den Wasser
gepumpt wird, dessen hydrogeologischen Parameter
aber noch unbekannt sind.
Voraussetzungen: hydrogeologische Grundkenntnisse,
Kenntnisse im Bereich der und Tracerhydrogeologie,
Interesse an Laborarbeit
•
Gegenstand der Arbeit ist die Durchführung und
Auswertung von Tracerversuchen an dem Modell.
•
Regelmäßige Proben der Ausflussöffnungen werden
mittels Wasserisotopenanalytik oder Photometermessungen auf die Tracer (z.B. 18O-markiertes
Wasser) untersucht.
•
Ziel der Arbeit ist es anhand der Durchgangskurven
der Tracer die hydrogeologischen Parameter des
Modells und verwendeten Sediments zu bestimmen
Betreuung: Einsiedl/Somogyi
Chair of Hydrogeology
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Bachelorarbeiten 2014
Thema: Erfassung hydrogeologischer Bedingungen um die Ortschaft Ainring
Untersuchung von Untergrund und Hydrogeologie zum Hochwasserschutz
Die Ortschaft Ainring liegt nahe eine von
Sumpfgebieten und möchte sich vor
Hochwasserschäden schützen. Dafür wird eine Analyse
der Hydrogeologischen Situation benötigt
Voraussetzungen: Gute Kenntnisse im Bereich der
Hydrogeologie, Interesse an der Erstellung und
Auswertung von Profilschnitten, Bohrungsdaten,
Grundwassermessungen und Kartenmaterial, sowie
hydrogeologischer Modellierung
Chair of Hydrogeology
•
Gegenstand der Arbeit ist eine hydrogeologische
Bestandsaufnahme vorhandener Daten, das
Erstellen von geologischen und hydrogeologischen
Profilen und einer Grundwassergleichenkarte.
•
Ziel der Arbeit ist es die Grundlagen zur Erstellung
einer Analyse der Grundwasserverhältnisse vor Ort
zusammenzutragen, so dass in Zukunft eine
Bewertung der Risiken und möglicher Lösungswege
vorgenommen werden kann.
Betreuung: Einsiedl/ Rein
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Bachelorarbeiten 2014
Thema: Aufbau der Traceranalytik am LS
- Feldfluorimeter und Laborfluorimeter (Aufbau der Messtechnik,
Nachweisgrenzen, Kalibrierung)
Betreuung: Einsiedl/Blank
Chair of Hydrogeology
Bachelorarbeiten 2014
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Thema: Grundwasser-Flusswasser-Interaktion
Modellierung von Austauschprozessen zwischen Fluss- und Grundwasser
Inputdaten (18OGehalt in
Flusswasser) mit
Inputfunktion
Modellierung von Austauschprozessen zwischen
Donau und Grundwasser (GW) anhand erhobener
Daten zur Isotopenfraktionierung (d18O)
• Abschätzung des Zuflusses von Flusswasser ins
GW (Anteil des Uferfiltrats im GW)
• Berechnung von Verweilzeiten des
18O-Gehalt im
Oberflächenwassers im GW
Grundwasser,
• Anwendung unterschiedlicher Modellansätze
Modellergebnis
(Kurve) versus
zur Simulation möglicher Austausch- und
Messdaten
Transportprozesse
(Punkte)
• Vergleich mit den Messwerten
• Interpretation der Ergebnisse, Abschätzung
maßgeblicher Prozesse
Voraussetzungen: hydrogeologische Grundkenntnisse,
Kenntnisse im Bereich der Isotopenhydrogeologie,
Interesse an mathematischer Modellierung
Chair of Hydrogeology
Betreuung: Einsiedl/Rein
Bachelorarbeiten 2014
Hydrogeology and
Biogeochemistry Group
Thema: Prozesse in der ungesättigten Zone
Simulation der Sickerwasserströmung in Lysimetern
Hintergrund: Lysimeter mit 4 unterschiedlichen
Böden, mit Mais bewachsen; dort Experimente
zur Untersuchung des möglichen Pestizidaustrags mit dem Sickerwasser ins
Grundwasser (Wielenbach, Bayerisches
Landesamtes für Umwelt).
Diese Arbeit: Vorstudie zur Untersuchung der
Sickerwasserströmung
Voraussetzungen: hydrogeologische Grundkenntnisse,
Interesse an mathematischer Modellierung
Simulation der Sickerwasserströmung für 4
unterschiedliche Böden
• Anwendung unterschiedlicher Modelle
(numerisches 1D-Modell HYDRUS,
analytische Modelle), Ziele:
• Welche Verweilzeiten des Wassers sind für
die 4 Böden zu erwarten?
• Welche Ansätze sind geeignet, die
Sickerwasserströmung zu beschreiben?
• Wie unterscheiden sich die Ergebnisse, und
was sind die Unsicherheiten?
• Die Simulationen erfolgen auf Basis von
Isotopendaten im Niederschlagswasser
Betreuung: Einsiedl/Rein