DE19534677C2 - Vorrichtung zur Überwachung von dichtenden Bodenformationen, insbesondere von Deponiebasisabdichtungen - Google Patents
Vorrichtung zur Überwachung von dichtenden Bodenformationen, insbesondere von DeponiebasisabdichtungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung
von dichtenden Bodenformationen, insbesondere von
Deponiebasisabdichtungen, mit zumindest einem sich flächig
erstreckenden Sensorelement zur Widerstandsmessung und mit
einer an das Sensorelement angeschlossenen Auswerte
elektronik, wobei das Sensorelement als Geotextil mit
einer Vielzahl von Sensordrähten ausgebildet ist, wobei
die Sensordrähte in zumindest zwei Sensordrahtgruppen ein
flächiges Sensordraht-Widerstandsnetzwerk bildend ange
ordnet sind und wobei die Sensordrähte der einen
Sensorgruppe die Sensordrähte der anderen Sensordraht
gruppe berührungslos kreuzen. - Als Bodenformation ist
eine im wesentlichen homogene Bodenschicht oder ein
Verbund aus mehreren, übereinander angeordneten
unterschiedlichen Bodenschichten bezeichnet. Dabei besteht
zumindest eine Bodenschicht vorzugsweise aus einem
Abdichtungsboden. Dichtende Bodenformationen haben eine
u. a. gegenüber Wasser dichtende Funktion, das heißt, daß
der Durchlässigkeitsbeiwert der Bodenformation niedrig
ist. Eine dichtende Bodenformation in Sinne der Erfindung
kann auch eine Schicht aus künstlichem oder natürlichem,
bodenfremdem Dichtungsmaterial aufweisen. Ein sich flächig
erstreckendes Sensorelement ist in der Regel im
wesentlichen parallel zu der dichtenden Bodenformation
bzw. zu den Bodenschichten der Bodenformation angeordnet.
Ein Sensorelement zur Widerstandsmessung besteht aus
zumindest zwei elektrisch voneinander getrennten
Elektroden, an welchen eine elektrische Spannung anlegbar
ist. Eine an die beiden Elektroden angelegte elektrische
Spannung führt dann zu einem Stromfluß zwischen den beiden
Elektroden nach Maßgabe des Widerstands bzw. der
Leitfähigkeit des Materials im Zwischenraum zwischen den
beiden Elektroden. Der Widerstand bzw. die Leitfähigkeit
zwischen den beiden Elektroden ist dabei im wesentlichen
bestimmt durch den Wassergehalt des sich zwischen den
beiden Elektroden befindenden Materials. Dieses Material
kann ein Boden und/oder ein bodenfremdes, poröses Material
sein. Mit Hilfe der Auswerteelektronik wird der Widerstand
zwischen den beiden Elektroden gemessen. Wenn die
dichtende Bodenformation ihre Dichtfunktion teilweise oder
ganz verliert, erreicht Sickerwasser die in die
Bodenformation oder unter der Bodenformation eingebaute
Vorrichtung. Die Folge ist ein Abfall des Widerstands bzw.
ein Anstieg der Leitfähigkeit und zwar lokal im Bereich
zweier sich bei der Durchbruchstelle kreuzenden
Sensordrähte verschiedener Sensordrahtgruppen. Dies
registriert die Auswerteelektronik und zeigt somit den
Ausfall der Funktion der dichtenden Bodenformation, sowie
den Ort des Durchbruchs an. Vorrichtungen dieser Art
werden insbesondere in Deponiebasisabdichtung und/oder
Deponiezwischenabdeckungen eingebaut, um den sicheren
Einschluß von Schadstoffen in den Deponiekörper zu
überwachen. Sie können aber auch beispielsweise zur
Überwachung von Pipelines o.a. eingesetzt werden, sofern
eine aus der Pipeline infolge eines Lecks ausströmende
Flüssigkeit eine Widerstandsänderung hervorruft.
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der
Literaturstelle EP 0418209 A1 bekannt. Die insofern
bekannte Vorrichtung besteht aus zwei Geotextilien, in
welche gestreckte, parallele Sensordrähte, jeweils eine
Sensordrahtgruppe bildend, eingebaut sind, wobei die
beiden Geotextilien so miteinander verbunden sind, daß die
Sensorgruppen gegeneinander verwinkelt sind. Diese
Überwachungsvorrichtung hat sich grundsätzlich in
funktioneller Hinsicht bewährt; in der Praxis hat sich
jedoch herausgestellt, daß im Zuge von oft nicht
vermeidbaren Setzungen die eingebaute Überwachungs
vorrichtung in beachtlichem Umfang Bruch oder Abriß von
Sensordrähten erleidet. Solche Setzungen treten
insbesondere bei Deponiekörpern regelmäßig auf. Der Bruch
oder Abriß von Sensordrähten beruht dabei letztendlich auf
der nicht ausreichenden Elastizität der üblichen
Sensordrahtwerkstoffe wie Metall, Carbonfiber oder
Leitpolymere. Bei einem Bruch der Sensordrähten verlieren
die zugeordneten Flächenbereiche der Überwachungs
vorrichtung vollständig ihre Funktion. Dies stört aus
offensichtlichen Gründen, zumal ein Neueinbau einer
Überwachungsvorrichtung meist extrem aufwendig ist.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem
zugrunde, eine Vorrichtung zur Überwachung von dichtenden
Bodenformationen anzugeben, welche zuverlässiger
funktioniert.
Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die
Erfindung, daß die Sensordrähte gekräuselt sind mit der
Maßgabe, daß die gekräuselten Sensordrähte um zumindest 2%
länger sind als entsprechend angeordnete, jedoch
gestreckte Sensordrähte. - Als Kräuselung ist eine im
wesentlichen wellenförmige Verformung der Sensordrähte
bezeichnet, wobei die Wellen gleichförmig, beispielsweise
auch periodisch, über die Längserstreckung des
Sensordrahtes verteilt sind. Dabei beträgt der Abstand
benachbarter Wellenberge oder Wellentäler weniger als ein
Meter, vorzugsweise weniger als 10 Zentimeter oder auch
weniger als 1 Zentimeter. Wird ein erfindungsmäßiges
Geotextil im eingebauten Zustand aufgrund von Setzungen
gedehnt, so werden die gekräuselten Sensordrähte hierbei
gleichsam glattgezogen, aber nicht über die Elastizitäts
grenze hinaus auf Zug beansprucht. Vorteilhafterweise
können die üblichen Sensordrahtwerkstoffe verwendet
werden.
Im Ergebnis ist die Bruch- bzw. Rißgefahr der Sensordrähte
in eingebautem Zustand praktisch vollständig
ausgeschlossen. Auch ist es möglich, das Maß der
Kräuselung auf die zu erwartenden maximalen
Setzungsdehnungen abzustimmen. Unschwer können die
Sensordrähte so gekräuselt sein, daß die Länge der
gekräuselten Sensordrähte um 5%, 10%, sogar 100% größer
ist als die Länge entsprechender gestreckter Sensordrähte.
Um das entsprechende Maß ist das Geotextil dann
setzungsbedingt dehnbar. Hierbei kann das Geotextil auch
die tragende Funktion üblicher Geotextilien in der
Bodenformation ausüben und insofern als in ihrer
Elastizität auf die Auflast abgestimmte Bewehrung
funktionieren, wobei lediglich das Maß der Kräuselung der
Sensordrähte entsprechend anzupassen ist.
Vorteilhafterweise sind die Sensordrähte mit jeweils
zugeordneten Anschlußleitungen kontaktiert und die
Anschlußleitungen mit der Auswerteelektronik verbunden,
wobei die Auswerteelektronik zur zweidimensional
ortsaufgelösten Ausgabe von Netzwerk-Widerstandswerten
eingerichtet ist. Hierzu kann die Auswerteelektronik
verschiedene Sensordrahtpaare, welche jeweils aus
Sensordrähten verschiedener Sensordrahtgruppen gebildet
sind, subsequent ansteuern. In einer Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Geotextil
zumindest eine Schicht aus einem Faservlies auf, sind die
Sensordrähte in oder an dieser Faservlies-Schicht
angeordnet und ist das Faservlies mit den Sensordrähten
stauchgekräuselt. Ein Faservlies besteht im wesentlichen
aus unregelmäßig angeordneten Stapelfasern oder
Monofilamenten. Im Zuge der Herstellung des Faservlieses
können die Sensordrähte auf einfache Weise eingebaut
werden. Wenn die Sensordrähte im Zuge der Ablage der
Stapelfasern oder Monofilamente abgelegt werden, sind die
Sensordrähte in dem fertigen Geotextil angeordnet. Die
Sensordrähte können jedoch auch nach der Herstellung des
Faservlieses auf den einander gegenüberliegenden Seiten
des Faservlieses aufgebracht werden. Dabei sind die
Sensordrähte zunächst gestreckt. Wird nun das Faservlies
in einer üblichen Crimpanlage stauchgekräuselt, so erfolgt
zuzüglich eine Kräuselung der Sensordrähte.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensordrahtgruppen jeweils aus im
wesentlichen linear und parallel zueinander angeordneten
Sensordrähten gebildet sind und daß die Sensordrähte
verschiedener Sensordrahtgruppen gegeneinander verwinkelt,
vorzugsweise rechtwinkelig verwinkelt, sind. Mit anderen
Worten ausgedrückt wird eine nichtorthogonale oder
orthogonale n × m Widerstands-Matrix gebildet. Dabei ist
n die Zahl der Sensordrähte in einer Sensordrahtgruppe und m die Zahl der Sen
sordrähte in der anderen Sensordrahtgruppe. Das Widerstandsnetzwerk besteht
dann aus einer Anzahl Widerstände, welche sich aus dem Produkt von n und m
errechnet. Jedes Element der insofern gebildeten Widerstandsmatrix ist dadurch
abfragbar, daß die Auswerteelektronik das dem Element zugeordnete Sensor
drahtpaar aktiviert. Nach subsequenter Abfrage aller Matrixelemente können
diese ohne weiteres zweidimensional-ortsaufgelöst ausgegeben werden.
Eine weitere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zu
mindest eine der Hauptflächen des Geotextils eine praktisch wasserdichte
Beschichtung aufweist. Vorzugsweise ist diese wasserdichte Beschichtung
deponiekörperseitig angebracht. Bei dieser Ausführungsform erfüllt die erfin
dungsgemäße Vorrichtung nicht nur eine Überwachungsfunktion, sondern wirkt
auch selbst dichtend.
Vorteilhafterweise sind die Anschlußleitungen jeder Sensordrahtgruppe mit je
weils einem der Sensordrahtgruppe zugeordneten Multiplexer verbunden. Die
Ausgänge der Multiplexer sind mit der als Rechnereinheit ausgebildeten Aus
werteelektronik verbunden. Bei dieser Ausführungsform entfällt das aufwendige
Verlegen von langen vieladrigen Anschlußleitungen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen
Fig. 1 Einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und
Fig. 2 Eine Aufsicht auf den Gegenstand der Fig. 1
In der Fig. 1 erkennt man ein Sensorelement (1), welches als Geotextil aus gebildet ist. Da bei weist das Geotextil eine Schicht aus einem Faservlies (2) auf. In der Fig. 1 sind weiterhin die Sensordrähte (3a) einer Sensordrahtgruppe (4a) sowie ein einzelner Sensordraht (3b) einer anderen Sensordrahtgruppe (4b) er kennbar. Beide Hauptflächen (5a, 5b) des Faservlieses (2) sind mit einer prak tisch wasserdichten Beschichtung (6a, 6b) versehen. Wird die oberhalb des Sensorelementes (1) liegende dichtende Bodenformation und die dieser Boden formation zugewandte Beschichtung (6b) undicht, so zeigt eine Auswerteelek tronik (9) diese Undichtigkeit zweidimensional-ortsaufgelöst an. Die zweite, gegenüberliegende wasserdichte Beschichtung (6a) gewährleistet, daß - im Falle des Einsatzes z. B. in eine Deponiebasisabdichtung - trotz des Durchbruchs von Sickerwasser bis zur Faservlies-Schicht (2) keine Schadstoffe aus dem Deponie körper austreten können. Durch Reparatur der dichtenden Bodenformation läßt sich die ursprüngliche Dichtheit wieder herstellen. Im Rahmen des Geotextils kann auf übliche Weise eine zusätzliche Dränage eingerichtet sein.
In der Fig. 1 erkennt man ein Sensorelement (1), welches als Geotextil aus gebildet ist. Da bei weist das Geotextil eine Schicht aus einem Faservlies (2) auf. In der Fig. 1 sind weiterhin die Sensordrähte (3a) einer Sensordrahtgruppe (4a) sowie ein einzelner Sensordraht (3b) einer anderen Sensordrahtgruppe (4b) er kennbar. Beide Hauptflächen (5a, 5b) des Faservlieses (2) sind mit einer prak tisch wasserdichten Beschichtung (6a, 6b) versehen. Wird die oberhalb des Sensorelementes (1) liegende dichtende Bodenformation und die dieser Boden formation zugewandte Beschichtung (6b) undicht, so zeigt eine Auswerteelek tronik (9) diese Undichtigkeit zweidimensional-ortsaufgelöst an. Die zweite, gegenüberliegende wasserdichte Beschichtung (6a) gewährleistet, daß - im Falle des Einsatzes z. B. in eine Deponiebasisabdichtung - trotz des Durchbruchs von Sickerwasser bis zur Faservlies-Schicht (2) keine Schadstoffe aus dem Deponie körper austreten können. Durch Reparatur der dichtenden Bodenformation läßt sich die ursprüngliche Dichtheit wieder herstellen. Im Rahmen des Geotextils kann auf übliche Weise eine zusätzliche Dränage eingerichtet sein.
In der Fig. 2 erkennt man zunächst, daß eine Vielzahl von Sensordrähten (3a,
3b) eingerichtet sind. Die Sensordrähte (3a, 3b) sind in zwei Sensordraht
gruppen (4a, 4b), ein flächiges Sensordraht-Widerstandsnetzwerk bildend, ange
ordnet. Dabei kreuzen die Sensordrähte (3a) der einen Sensordrahtgruppe (4a)
die Sensordrähte (3b) der anderen Sensordrahtgruppe (4b) berührungslos. Im
einzelnen ist die Anordnung so getroffen, daß die Sensordrahtgruppen (4a, 4b)
jeweils aus im wesentlichen linear und parallel zueinander angeordneten Sensor
drähten (3a, 3b) gebildet sind, und daß die Sensordrähte (3a, 3b) verschiedener
Sensordrahtgruppen (4a, 4b) gegeneinander rechtwinkelig verwinkelt sind. In
der herausgezogenen schematischen Ausschnittsvergrößerung erkennt man, daß
die Sensordrähte (3a, 3b) gekräuselt sind. Zum besseren Verständnis sind bei
den Kreuzungspunkten Widerstandssymbole eingezeichnet. Diese Wider
standssymbole symbolisieren die Widerstände des Materials zwischen den Sen
sordrähten (3a, 3b) im Bereich der Kreuzungspunkte. Diese Widerstände sind im
wesentlichen bestimmt durch die Wassermenge in den Bereichen der
Kreuzungspunkte. In der Fig. 2 erkennt man weiterhin, daß die Sensordrähte
(3a, 3b) mit jeweils zugeordneten Anschlußleitungen (7a, 7b) kontaktiert sind.
Die Anschlußleitungen (7a, 7b) sind über jeweils einem jeder Sensordrahtgruppe
(4a, 4b) zugeordneten Multiplexer (8a, 8b) mit der Auswerteelektronik (9)
verbunden. Die Auswerteelektronik (9) ist als Rechnereinheit ausgebildet. Die
Rechnereinheit steuert jeweils einen Sensordraht (3a, 3b) jeder Sensordraht
gruppe (4a, 4b) an durch Aufgabe einer Spannung zwischen beiden Sensor
drähten (3a, 3b) und mißt so den Widerstand im Bereich des Kreuzungspunktes
beider Sensordrähte (3a, 3b). Dies erfolgt nacheinander für alle Sensordrähte
(3a) der ersten Sensordrahtgruppe (4a), während der angesteuerte Sensordraht
(3b) der zweiten Gruppe (4b) gleichbleibt. Danach wird ein nächster Sensordraht
(3b) der zweiten Sensordrahtgruppe (4b) angesteuert und werden wiederum
nacheinander alle Sensordrähte (3a) der ersten Sensorgruppe (4a) aktiviert,
usw., bis alle Widerstände des Sensordraht-Widerstandsnetzwerkes abgefragt
sind. Die so subsequent gemessenen Widerstände des Sensordraht-Wider
standsnetzwerkes werden zwischengespeichert und am Ende eines gesamten
Durchgangs zweidimensional-ortsaufgelöst dargestellt. Es versteht sich, daß
auch ein Durchbruch von Sickerwasser zwischen 2 oder mehreren Kreuzungs
punkten angezeigt wird, da das Sickerwasser sich im Faservlies auch lateral
ausbreitet. Dann wird ein Widerstandsabfall von einem oder mehreren Netzwerk-Wi
derständen gleichzeitig angezeigt.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Überwachung von dichtenden Boden
formationen, insbesondere von Deponiebasisabdichtungen,
mit zumindest einem sich flächig erstreckenden Sensor
element (1) zur Widerstandsmessung und mit einer an das
Sensorelement (1) angeschlossenen Auswerteelektronik (9),
wobei das Sensorelement (1) als Geotextil mit einer
Vielzahl von Sensordrähten (3a, 3b) ausgebildet ist, wobei
die Sensordrähte (3a, 3b) in zumindest zwei Sensordraht
gruppen (4a, 4b) ein flächiges Sensordraht-Widerstands
netzwerk bildend angeordnet sind und wobei die
Sensordrähte (3a) der einen Sensordrahtgruppe (4a) die
Sensordrähte (3b) der anderen Sensordrahtgruppe (4b)
berührungslos kreuzen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sensordrähte (3a, 3b) gekräuselt sind mit der
Maßgabe, daß die gekräuselten Sensordrähte (3a, 3b) um
zumindest 2% länger sind als entsprechend angeordnete
jedoch gestreckte Sensordrähte.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sensordrähte (3a, 3b) mit jeweils zugeordneten
Anschlußleitungen (7a, 7b) kontaktiert und die
Anschlußleitungen (7a, 7b) mit der Auswerteelektronik (9)
verbunden sind und daß die Auswerteelektronik (9) zur
zweidimensional-ortsaufgelösten Ausgabe von Netzwerk-Wi
derstandswerten eingerichtet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Geotextil zumindest eine Schicht
aus einem Faservlies (2) aufweist, daß die Sensordrähte
(3a, 3b) in oder an dieser Faservlies-Schicht (2)
angeordnet sind, und daß das Faservlies (2) mit den
Sensordrähten (3a, 3b) stauchgekräuselt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch
gekennzeichnet, daß die Sensordrahtgruppen (4a, 4b)
jeweils aus im wesentlichen linear und parallel zueinander
angeordneten Sensordrähten (3a, 3b) gebildet sind und daß
die Sensordrähte (3a, 3b) verschiedener Sensordrahtgruppen
(4a, 4b) gegeneinander verwinkelt, vorzugsweise
rechtwinkelig verwinkelt, sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest eine der Hauptflächen (5a,
5b) des Geotextils mit einer praktisch wasserdichten
Beschichtung (6a, 6b) versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch
gekennzeichnet, daß die Anschlußleitungen (7a, 7b) jeder
Sensordrahtgruppe (4a, 4b) mit jeweils einem der
Sensordrahtgruppe (4a, 4b) zugeordneten Multiplexer (8a,
8b) verbunden sind, und daß die Ausgänge der Multiplexer
(8a, 8b) mit der als Rechnereinheit ausgebildeten
Auswerteelektronik (9) verbunden sind.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19534677A DE19534677C2 (de) | 1994-09-30 | 1995-09-19 | Vorrichtung zur Überwachung von dichtenden Bodenformationen, insbesondere von Deponiebasisabdichtungen |
DE29521991U DE29521991U1 (de) | 1994-09-30 | 1995-09-19 | Vorrichtung zur Überwachung von dichtenden Bodenformationen, insbesondere von Deponiebasisabdichtungen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4435067 | 1994-09-30 | ||
DE19534677A DE19534677C2 (de) | 1994-09-30 | 1995-09-19 | Vorrichtung zur Überwachung von dichtenden Bodenformationen, insbesondere von Deponiebasisabdichtungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19534677A1 DE19534677A1 (de) | 1996-04-11 |
DE19534677C2 true DE19534677C2 (de) | 1998-04-09 |
Family
ID=6529677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19534677A Revoked DE19534677C2 (de) | 1994-09-30 | 1995-09-19 | Vorrichtung zur Überwachung von dichtenden Bodenformationen, insbesondere von Deponiebasisabdichtungen |
Country Status (1)
Country | Link |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8180 | Miscellaneous part 1 |
Free format text: DER VERTRETER IST ZU AENDERN IN: JUNGBLUT, B., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT., PAT.-ANW., 14109 BERLIN |
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