DE19842975B4 - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren für maschinelle und konventionelle Tunnel- und Hohlraumvortriebe und Messvorrichtung dazu - Google Patents
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Abstract
Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren für maschinelle und konventionelle Tunnel- und Hohlraumvortriebe zur fortlaufenden Erfassung einer spezifischen Gebirgswiderstandsverteilung in einem Vortriebsvorfeld innerhalb eines Gebirges während dessen Durchörterung, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Geoelektrikapparatur (2) einen Schirmstrom (I1) über eine erste Außenringelektrode (A1) und einen Zentralstrom (I0) über mindestens eine gleichpolig zur ersten Außenringelektrode (A1) ausgebildete Innenelektrode (A0) in das Gebirge einspeist,
durch den Schirmstrom (I1) eine konstante Nullpotentialkreislinie (0) zwischen der ersten Außenringelektrode (A1) und der Innenelektrode (A0) ausgebildet wird,
mindestens eine zur ersten Außenringelektrode (A1) und Innenelektrode (A0) gegenpolige, mit der Geo- elektrikapparatur (2) verbundene erste Gegenpol-Elektrode (B0) in relativ großer Entfernung zu denselben in dem Gebirge angeordnet wird, und die Geoelektrikapparatur (2) zur Berechnung eines scheinbaren Gebirgswiderstandes (rho-s) die Stärke des Zentralstromes (I0) bei konstanter Spannung (U0) oder einer Spannung (U(0)) bei konstantem Zentralstrom (I0) zwischen der Innenelektrode (A0) und der Gegenpol-Elektrode (B0) misst.
eine Geoelektrikapparatur (2) einen Schirmstrom (I1) über eine erste Außenringelektrode (A1) und einen Zentralstrom (I0) über mindestens eine gleichpolig zur ersten Außenringelektrode (A1) ausgebildete Innenelektrode (A0) in das Gebirge einspeist,
durch den Schirmstrom (I1) eine konstante Nullpotentialkreislinie (0) zwischen der ersten Außenringelektrode (A1) und der Innenelektrode (A0) ausgebildet wird,
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren für maschinelle und konventionelle Tunnelund Hohlraumvortriebe zur fortlaufenden Erfassung einer spezifischen Gebirgswiderstandsverteilung in einem Vortriebsvorfeld innerhalb eines Gebirges während dessen Durchörterung und eine Messvorrichtung dazu.
- Die konventionelle Vorauserkundung im Tunnel- und Bergbau erfolgt nicht geophysikalisch zerstörungsfrei, sondern durch mechanischen Eingriff in das Gebirge mittels Sondier und Kernbohrungen, deren Ausführung einen Stillstand der Vortriebs- und Ausbauarbeiten verursachen.
- Ein bekanntes geophysikalisches untertage Vorauserkundungs-System beruht auf reflexionsseismischen Prinzipien (SATTEL, G., FREY, P. & AMBERG, R. (1991): Geophysikalische Vorauserkundung von Schwächezonen. Schweizer Ingenieur und Architekt, Heft 40) und gehört somit nicht zu den geoelektrischen Verfahren gemäß der vorliegende Erfindung. Reflexionsseismische Messungen geben Hinweise auf die Lage von Diskontinuitäten und Gesteinsgrenzen, jedoch nicht auf Art und Zustand der geologischen Einheiten, wie dies von geoelektrischen Methoden geleistet wird.
- Ein geoelektrisch-nichtfokussierendes Vorauserkundungsverfahren ist in der
EP 0 697 604 A1 beschrieben. Dieses Verfahren verwendet eine konventionelle Dipol-Dipol-Elektrodenanordnung (Vierpunktverfahren) und eine Meßapparatur, die eine ungerichtete Stromfeldgeometrie erzeugt, wobei die Stromeingabe über zwei ungleichpolige Punktelektroden (Potentialvorzeichen Plus und Minus) an der Erdoberfläche erfolgt und die Spannungsmessung über zwei eigenständige Punktelektroden im Vortriebsbereich (untertage) vorgenommen wird, die z.B. über Bohrungen an das Gebirge kontaktiert werden müssen. Im Gegensatz hierzu ist die vorliegende Erfindung ein geoelektrischfokussierendes Verfahren mit einer Meßvorrichtung, die eine gerichtete Stromfeldgeometrie erzeugt. Dabei erfolgt die Stromeingabe im Vortriebsbereich (untertage) über mindestens zwei gleichpolige Elektroden (Potentialvorzeichen z.B. Plus und Plus), wovon mindestens die Außenringelektrode durch eine Vortriebskomponente (z.B. Schild) gebildet wird, die durch den Vortrieb eine flächenhafte elektrische Ankopplung an das Gebirge erhält (Vortriebselektrode). - Die fokussierend-elektrischen Meßsysteme (Laterologs) wie sie in der Bohrlochgeophysik bei der Kohlenwasserstoffexploration eingesetzt werden, untersuchen und dokumentieren über Sondenbefahrungen das radiale Umfeld eines bereits erstellten, mit Spülungsflüssigkeit erfüllten Bohrlochs (DOHR, G. (1981): Applied Geophysics, S. 213, Enke-Verlag). Sie können nicht das Vorfeld während eines Bohrloch- oder Tunnelvortriebes erkunden. Dies gilt sowohl für die gleichstromelektrischen, als auch für elektromagnetische Laterolog-Verfahren (Patentschrift
US 3 993 944 : Movable Oil Measurement Combining Dual Radio Frequency Induction Laterolog Measurements). - Geoelektrische Messungen während des Bohrvortriebes sind mit einem Verfahren nach der
DE 33 40 923 A1 (Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung an einem Bohrgestängeabschnitt für eine Einrichtung zur Messung des Scheinwiderstandes) möglich. Allerdings wird auch hierbei nur das radiale Umfeld, senkrecht zur Bohrachse mit einer nichtfokussierenden eigenständigen Elektrodenanordnung erkundet und nicht das Vorfeld, wie dies mit der vorliegenden Erfindung geschieht. Gleiches gilt auch für das Verfahren nach derDE 37 27 842 A1 (Einrichtung und Verfahren zur Messung eines spezifischen Widerstandswertes eines Bohrloches), das während des Horizontal- und Richtungsbohrens durch drehwinkelgerichtete Widerstandsmessungen, insbesondere flach gelagerte Schichtgrenzen im Liegenden und Hangenden der Bohrung erkundet und die Annäherung der Bohrung an eine solche Schichtgrenze hierdurch anzeigen kann. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung verwendet das Verfahren eine konventionelle nichtfokussierende Pol-Pol-Elektrodenanordnung bestehend aus einer eigenständigen punktartigen Stromelektrode und einer eigenständigen punktartigen Spannungselektrode entlang einer Mantellinie des vorderen Gestängeabschnittes. - Der klassische Einsatzbereich der Oberfächengeoelektrik erfolgt nicht von untertage, sondern von übertage ausgehend von der Geländeoberkante durch Kontaktierung und Verbindung von eigenständigen Edelstahlspießen als Strom- und Spannungselektroden im Boden innerhalb unterschiedlicher geometrischer Anordnungen (VOGELSANG, D. (1993): Geophysik an Altlasten, S. 15, Springer-Verlag). Eine entsprechend gleichartige händische Spießkontaktierung an der Ortsbrust einer Tunnelbohr-Vollschnittmaschine ist aufgrund mangelnder Zugangsmöglichkeit und Platzbedarfs nicht möglich. Bei ortsbrustzugänglichen Vortrieben ist der Einfluss des Schildes oder Ausbaubogens auf die Messungen nicht zu vermeiden.
- Bisher sind keine geophysikalischen Verfahren im Untertagebau bekannt, die Vortriebskomponenten wie Lösewerkzeuge und Sicherungsmittel als Elektroden für geoelektrische Messungen nutzen (MAIDL, B., HERRENKNECHT, M. & ANHEUSER, L. (1994): Maschineller Tunnelbau im Schildvortrieb, S. 1–9, S 61–68 u. S. 77–85; Berlin: Ernst & Sohn).
- Es ist Aufgabe der Erfindung, ein geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren für maschinelle und konventionelle Tunnel- und Hohlraumvortriebe der eingangs genanten Art sowie Meßvorrichtungen dazu zu schaffen, das eine Erfassung der Verteilung geophysikalischer Parameter im Vortriebsvorfeld fortlaufend und mit genügender Reichweite erfaßt und eine zuverlässige Prognose der vorausliegenden Gebirgsbeschaffenheit ohne zusätzlichen Arbeitsaufwand ermöglicht.
- Die Aufgabe wird nach der Erfindung verfahrensgemäß nach Anspruch 1 und vorrichtungsgemäß nach den Ansprüchen 14, 16, 17 und 18 gelöst. Die Unteransprüche stelle vorteilhafte Ausgestaltungen verfahrens- und vorrichtungsgemäßen Lösungen dar.
- Mit dem erfindungsgemäßen geoelektrisch-fokussierenden Vorauserkundungsverfahren für den maschinellen und konventionellen Tunnel- und Hohlraumvortrieb, kann man während und ohne Unterbrechung der Vortriebsarbeiten die räumliche Verteilung des spezifischen Gebirgswiderstandes im Vortriebsvorfeld fortlaufend und mit genügender Reichweite erfassen, so dass eine frühzeitige geologische Bewertung aufgrund sich abzeichnender Widerstandswechsel vorgenommen werden kann.
- Dabei erfolgt erfindungsgemäß die gezielte Nutzung aller oder einzelner durch den Vortrieb im Ortsbrust- und Mantelbereich (Vortriebsbereich) an das Gebirge kontaktierten metallischen Löse- und Abbauwerkzeuge, sowie Sicherungs- und Ausbaumittel als sog. Vortriebselektroden zur Stromeingabe- und Spannungsmessung. Hierzu gehören z.B. der Schild, die Lösewerkzeuge wie Rollen-Diskenmeißel, Schälmesser, Zentrumsschneider des Schneidrades/Bohrkopfes einer Vollschnitt-Tunnelbohrmaschine oder die armgestützten Schneidwerkzeuge bei Teilschnittmaschinen oder Bohrgestänge, ein Ausbaubogen bzw. die gesamte Sicherungsschale inklusive Bögen und Bewehrungsmatten bei konventionellen Vortrieben. Die elektrische Ankopplung dieser in Doppelfunktion verwendeten Vortriebs- und Sicherungsmittel an das Gebirge erfolgt durch die Vortriebs- und Sicherungsarbeiten von selbst. Die gehärteten Edelstahl-Lösewerkzeuge werden durch den hohen Maschinenandruck und/oder den Schneidund Abbauvorgang während des maschinellen Vortriebes in das Ortsbrust-Gebirge eingedrückt oder angepresst. Bedingt. durch Verspannungskräfte und Reibung bei der Vortriebspressung ist der Kontaktanschluß des Schildes an das Gebirge im Mantelbereich gewährleistet. Bei flüssigkeitsgestützten Vortrieben wie Hydro-, Erddruck- und Mixschilden wirkt die elektrisch gut leitfähige Stützflüssigkeit zwischen Schneidrad und Ortsbrust als Kontaktmedium zum Gebirge. Für die konventionellen Vortriebe wird der elektrische Anschluß der Ausbaubögen und/oder Bewehrungsmatten an das Gebirge durch die Spritzbeton-Versiegelung erreicht.
- Im Falle einer Nutzung des Schildes und des Schneidrades/ Bohrkopfes als Vortriebselektroden ist es notwendig, metallische Kontaktflächen- und Befestigungsbereiche elektrisch voneinander zu isolieren. Dies gilt auch für einzelne Lösewerkzeuge, die von ihrem metallischen Werkzeugträger elektrisch getrennt werden müssen. Eine Isolierung kann z.B. über die Oberflächenbeschichtung mit einem mechanisch widerstandsfähigen, elektrisch isolierend wirkenden Kunststoff, wie z.B. Teflon, auf den Metallflächen in den Berührungsbereichen realisiert werden.
- Alle Vortriebselektroden und eigenständigen Elektroden im Vortriebsbereich, die als Stromelektroden A und Spannungselektroden M eingesetzt werden sollen, werden elektrisch angeschlossen und über getrennte isolierte Kabel und evtl. Schleifringverbindungen oder andere geeignete Vorrichtungen mit der fokussierenden Geoelektrikapparatur verbunden. Entsprechendes gilt für die in großer Entfernung zum Vortriebsbereich kontaktierten eigenständigen Gegenpolelektroden B und Spannungselektroden N.
- Die technische Durchführung der Erfindung erfolgt mittels geoelektrisch-fokussierenden Messvorrichtungen für verschiedenen Vortriebsarten, wobei unterschiedliche Elektrodennut zungen und -anordnungen, sowie bestimmte Strom- und Potentialregelungen zur Anwendung kommen, die durch entsprechende fokussierende Geoelektrikapparaturen realisiert werden. Diese bestehen jeweils aus einer Mess-, Leistungs- und Regelungseinheit, die generell dazu dient, langsam pulsierende Gleichströme oder niederfrequente Wechselströme (Quasi-Gleichströme) ausgehend von mindestens zwei gleichpoligen Elektroden im Vortriebsbereich, der Außenringelektrode A1 und der Innenelektrode A0, synchron einzuspeisen. Dabei wird durch die Außenringelektrode A1 im Mantel- und/oder Ortsbrustbereich ein Schirmstrom I1 in das Gebirge derart ausgesendet, dass der von der Innenelektrode A0 an der Ortsbrust ausgehende Zentralstrom I0 eine Bündelung in das Gebirge senkrecht zur Ortsbrustfläche erfährt. Zwischen der A0- und der A1-Elektrode wird durch Regelung der Schirmstromstärke I1 ein Nullpotential entlang einer kreisförmigen Linie an der Ortsbrust erzeugt (Nullpotentialkreislinie 0), dessen Radius ein Maß für den Fokussierungseffekt ist und zugleich die Geometrie des Zentralstromfeldes begrenzt. Bei einer kontinuierlichen Vorauskartierung wird die Lage der Nullpotentialkreislinie und damit die zylinderartige Geometrie des fokussierten Zentralstromfeldes durch die Regelelektronik der Geoelektrikapparatur permanent konstant gehalten, so dass immer eine vergleichbare Vorauserkundungsreichweite eingehalten wird. Für jeweils eine konstante Einstellung der Stromfeldgeometrie an einer Tunnel- bzw. Hohlraumvortiebs-Meßstation kann für die fokussierende Messvorrichtung, aus der konstanten Zentralstromstärke I0 und dem zeitgleich zwischen M und N gemessenen Spannungssignal U(0) der scheinbare Widerstand R-s und über den zugehörigen Geometriefaktor K(Fokus
1 ) der scheinbare spezifische Gebirgswiderstand rho-s berechnet werden, nach - Für die fokussierende Messvorrichtung, erfolgt die Berechnung von R-s und rho-s über das konstant zwischen A0 und B0 angelegte Potential U0 und die zeitgleich gemessenen Stärke des Zentralstroms I0, sowie dem zugehörigen Geometriefaktor K(Fokus 2), nach
- Die fortlaufende rechnerische Umwandlung bei Vorauskartierungsbetrieb führt zu einer zeitnahen Ermittlung der scheinbaren Gebirgswiderstandsverteilung in Abhängigkeit zur Vorausstationierung (Ortsbruststation plus konstanter Erkundungsreichweite) .
- Bei einer Voraussondierung wird ausgehend von einer stationsfesten Ortsbrustlage durch Veränderung der Radien der kreisförmigen Nullpotentiallinie die Stromfeldgeometrie so variiert, dass zeitlich nacheinander unterschiedliche Vorauserkundungsreichweiten realisiert werden können. Die rechnerische Umwandlung bei Voraussondierungsdaten führt bei wechselnden geologischen Verhältnissen im Vorfeld der Ortsbrust zur Ermittlung einer Sondierungskurve, deren Auswertung zur wahren spezifischen Gebirgswiderstandsverteilung im Bereich des Vortriebsfeldes genutzt werden kann.
- Mit einer weiteren Messmethode, läßt sich zusätzlich die scheinbare Polarisierbarkeit P-s des Gebirges aus der Spannungsabklingkurve nach Abschaltung der Stromeinspeisung er mittelt werden, nach:
U(IP,t) – Polarisationsspannung zur Zeit t nach Unterbrechung des Stromflusses
U(0) – während des Stromflusses an MN anliegende Spannung Durch die räumliche Erfassung der spezifischen Widerstandsverteilung und evtl. zusätzlich der Polarisierbarkeit im Vorfeld eines Hohlraumvortriebes schafft die Erfindung eine wesentliche Datengrundlage für eine geologische Interpretation und Prognose der kommenden Gebirgsverhältnisse und bevorstehende Änderungen der Gebirgseigenschaften. Insbesondere können hierdurch z.B. im Tunnel- und Bergbau Gebirgsschwächezonen in Festgesteinen wie z.B. Störungs- und Karstzonen, sowie lithologische Veränderungen in Lockergesteinen wie z.B. Wechsel von Tonen zu wasserführenden Kiesen/Sanden frühzeitig erkannt, geortet und geotechnisch-bautechnisch bewertet werden. Aufgrund dieser Kenntnisse kann der weitere Vortrieb rechtzeitig den neuen Bedingungen angepasst und potentielle Vortriebsschwierigkeiten und Schäden vermieden werden, wodurch neben der Verbesserung der Sicherheit für Mannschaften, Maschine und Bauwerk auch eine Reduzierung der Vortriebskosten und ein Zeitgewinn bewirkt wird. Die lückenlose geoehektrische Dokumentation entlang des Tunnels kann darüber hinaus als Basis für eine Gebirgsklassifizierung und damit einherge hend als Grundlage zur Abrechnung der Bauleistung herangezogen werden. - Das erfindungsgemäße Vorauserkundungsverfahren hat den Vorteil, dass insbesondere bei maschinellen Vortrieben keine eigenständigen Sender – und Empfängereinheiten in das Schneidrad bzw. den Bohrkopf installiert und an das Gebirge kontaktiert werden müssen. Durch die permanente Messung während der Drehbewegung des Schneidrades/ Bohrkopfes können kostenintensive Vortriebs- und Ausbaustillstände vermieden werden. Darüber hinaus wird im Vergleich zu geoelektrisch-nichtfokusierenden Verfahren der Einfluss des Schildes weggenommen, eine größere Vorauserkundungs-Reichweite realisiert, ein besseres Auflösungsvermögen erreicht sowie der Einsatz auch für Hydro-, Mix- und Erddruck-Schilden mit elektrisch gut leitenden Stützflüssigkeiten ermöglicht.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigt
-
1 . in Aufsicht die Komponenten einer geoelektrischfokussierenden Messvorrichtung für eine Tunnelauffahrung mittels Vollschnittmaschine im Schildvortrieb und die Ergebnisse einer Widerstands-Vorauskartierung -
2 in perspektivischer Ansicht die genutzten Vortriebselektroden an der Tunnelbohrmaschine mit Schild und die Lage der Nullpotentialkreislinie für die in1 dargestellte geoelektrisch-fokussierende Meßvorrichtung - Zur Durchführung der Messungen während der Tunnelauffahrung werden die folgenden elektrisch voneinander getrennten Vortriebskomponenten als Vortriebselektroden im Ortsbrust- und Mantelbereich genutzt (
1 und2 ): Schild als Außenringelektrode A1 zur Einspeisung des Schirmstromes I1, Zentrumslösewerkzeug isoliert vom Bohrkopf (1 ) als Innenelektrode A0 zur Einspeisung des Zentalstroms I0, Disken-Rollenmeißel isoliert vom Bohrkopf als Spannungs-Kontrollelektrode M zur Kontrolle des Nullpotentials 0 an dieser Stelle. Alle Vortriebselektroden sind elektrisch angeschlossen und durch getrennte isolierte Kabel und evtl. Schleifringkontakte oder andere geeignete Vorrichtungen achsparallel mit der fokussierenden Geoelektrikappartaur (2 ) z.B. im Bohrmaschinen-Leitstand verbunden. Desweiteren sind die eigenständigen Gegenpolelektroden B0 und B1, sowie die Spannungsabgriff-Elektrode N in großer Entfernung zur Ortsbrust (3 ) z.B. in Vortriebsrichtung an der Erdoberfläche kontaktiert (1 ), wobei die Kabel z.B. über das Tunnelportal zur Geoelektrikapparatur (2 ) im Leitstand geführt sind. - Mit der fokussierenden Geoelektrikapparatur (
2 ) wird ein pulsierender Gleichstrom oder ein niederfrequenter Wechselstrom erzeugt, der mit gleichem Potentialvorzeichen synchron über das Schid als Außenringelektrode A1 flächenhaft in das Gebirge des Mantelbereiches und über den Diskenmeißel als Innenelektrode A0 punktartig in das Gebirge an der Ortsbrust eingegeben wird. Dabei wird zum einen der Zentralstrom I0 mit einer bestimmten Stärke konstant gehalten und zum anderen gleichzeitig durch automatische elektronische Regelung des Schirmstromes I1 ein Nullpotential an der Spannungs-Kontrollelektrode M gehalten, das über die Betragsgleichheit der Spannungsdifferenzen ΔU0 zwischen A0 und M und ΔU1 zwischen A1 und M kontrolliert wird und den Radius A0-M aufweist. Das Meßverfahren bewirkt somit eine senkrecht zur Ortsbrust (3 ) gerichtete Stromlinien-Bündelung (4 ) des Zentralstroms I0 mit zylinderartiger Stromfeldgeometrie und einer Nullpotentialkreislinie 0, deren Radius durch die M-Elektrode beschrieben wird (2 ). Die zwischen M und N gemessenen Spannungsdifferenzen U(0) sind unter diesen technisch erzeugten konstanten Verhältnissen nur noch abhängig von den elektrischen Gebirgswiderstands-wechseln, die sich aufgrund geologischer Veränderungen (5 ) während des fortlaufenden Tunnelvortriebes im Vorfeld ergeben. Für jede Tunnel-Meßstation (Ortsbruststation plus konstanter Erkundungsreichweite) läßt sich somit aus der konstanten Zentralstromstärke I0 und dem zeitgleich gemessenen Spannungssignal U(0) der scheinbare spezifische Wi-derstand rho-s nach Formel (1) und (2) berechnen und dessen Verteilung (6 ) entlang der Tunnelachse ermitteln. Aufgrund der mit konstanter Erkundungsreichweite vorauskartierten Widerstandserniedrigung kann man eine Störungsund Kluftzone (5 ) prognostizieren, die mit einer Breite von ca. 5 m von Tunnelmeter726 –731 zu erwarten ist (1 ). - Die in
3 –5 dargestellten Zeichnungen geben Beispiele für unterschiedliche Elektrodennutzungen von Vortriebs- und Sicherungsmitteln an Tunnelbohrmaschinen im Schild für unterschiedliche fokussierende Meßanordnungen. Im einzelnen bezieht sich3 und4 auf den Patentanspruch 3 mit dem isolierten Schneidrad bzw. dem isolierten Zentrumsschneider als Innenelektrode A0 und dem Schild jeweils als Außenringelektrode A1. Über die entsprechenden fokussierenden Geoelektrikapparaturen wird die Schirmstromstärka I1 so geregelt, daß ein konstant zwischen A0 und BO angelegtes Potential U0 mit dem gleichen Betrag U1 = U0 zwischen A1 und B1 aufrecht erhalten und hierdurch eine Nullpotentialkreislinie an der Ortsbrust zwischen A0 und A1 erzeugt wird. Als Meßsignal wird der Zentralstrom IO registriert, der sich in Abhängigkeit mit dem wechselnden Gebirgswiderstand während des Vortriebes verändert. - In
5 sind die Vortriebselektroden für eine geoelektrisch-fokussierende Meßvorrichtung nach Patentanspruch 4 dargestellt mit dem isolierten Zentrums-Diskenmeißel als Innenelektrode A0, dem isolierten Bohrkopf als erste Außenringelektrode A1 und dem Schild als zweite Außenringelektrode A2. Die Regelung und Messung der Potentiale und Ströme des I0- und I1-Stromkreises erfolgt wie o.g. nach Patentanspruch 3. Das Potential U2 des zweiten Schirmstromkreises kann über die Variation der I2-Stromstärke so geregelt werden, daß ein Potentialverhältnis U2/U1 mit einem konstanten Wert kleiner 1 gehalten werden kann und sich hierdurch insgesamt eine trompetenartige Stromfeldgeometrie ergibt.
Claims (22)
- Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren für maschinelle und konventionelle Tunnel- und Hohlraumvortriebe zur fortlaufenden Erfassung einer spezifischen Gebirgswiderstandsverteilung in einem Vortriebsvorfeld innerhalb eines Gebirges während dessen Durchörterung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geoelektrikapparatur (
2 ) einen Schirmstrom (I1) über eine erste Außenringelektrode (A1) und einen Zentralstrom (I0) über mindestens eine gleichpolig zur ersten Außenringelektrode (A1) ausgebildete Innenelektrode (A0) in das Gebirge einspeist, durch den Schirmstrom (I1) eine konstante Nullpotentialkreislinie (0 ) zwischen der ersten Außenringelektrode (A1) und der Innenelektrode (A0) ausgebildet wird, mindestens eine zur ersten Außenringelektrode (A1) und Innenelektrode (A0) gegenpolige, mit der Geo- elektrikapparatur (2 ) verbundene erste Gegenpol-Elektrode (B0) in relativ großer Entfernung zu denselben in dem Gebirge angeordnet wird, und die Geoelektrikapparatur (2 ) zur Berechnung eines scheinbaren Gebirgswiderstandes (rho-s) die Stärke des Zentralstromes (I0) bei konstanter Spannung (U0) oder einer Spannung (U(0)) bei konstantem Zentralstrom (I0) zwischen der Innenelektrode (A0) und der Gegenpol-Elektrode (B0) misst. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Außenringelektrode (A1) und/oder die Innenelektrode (A0) als gegenseitig isolierte, metallische Vortriebskomponenten ausgebildet werden.
- Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Außenringelektrode (A1) über die Geoelektrikapparatur (
2 ) eine zu dieser gegenpolig geschaltete und in relativ großer Entfernung platzierte zweite Gegenpol-Elektrode (B1) zugeordnet wird. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Schirmstrom (I1) und der Zentralstrom (I0) pulsierende Gleichströme oder niederfrequente Wechselströme sind, die synchron in das Gebirge eingespeist werden.
- Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Geoelektrikapparatur (
2 ) zur Erzeugung der definierten Nullpotentialkreislinie (0 ) den Schirmstrom (I1) regelt. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Außenringelektrode (A1) und der Innenelektrode (A0) mindestens eine Spannungs-Kontrollelektrode (M) angeordnet wird, der über die Geoelektrikapparatur (
2 ) mindestens eine gegenpolig geschaltete und in relativ großer Entfernung platzierte Spannungselektrode (N) zugeordnet wird. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Geoelektrikapparatur (
2 ) der Zentralstrom (I0) konstant gehalten und gleichzeitig durch automatische Regelung des Schirmstromes (I1) eine kreisförmige Null, potentiallinie (0) an einer Ortsbrust (3 ) erzeugt wird, deren Lage und Radius über die Kontrolle des Nullpotentials (0 ) an der Spannungs-Kontrollelektrode (M) fortlaufend konstant gehalten wird und über die Betragsgleichheit der Spannungsdifferenzen zwischen der Innenelektrode (A0) und der Spannungs-Kontrollelektrode (M) sowie zwischen der ersten Außenringelektrode (A1) und der Spannungs-Kontrollelektrode (M) fortlaufend überprüft wird. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Geoelektrikapparatur (
2 ) die Spannung zwischen der Spannungs-Kontrollelektrode (M) und der Spannungselektrode (N) zeitgleich misst und deren Anderung sowie die Änderung zugeordneter spezifischer Gebirgswiderstände anzeigt. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass zwei Spannungs-Kontrollelektroden (M) in unterschiedlichen Abständen zu der Innenelektrode (A0) zwischen der Außenringelektrode (A1) und der Innenelektrode (A0) angeordnet werden.
- Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Außenringelektrode (A2) und der Innenelektrode (A0) eine Zwischeningelektrode (A1) angeordnet wird, der über die Geoelektrikapparatur (
2 ) mindestens eine gegenpolig geschaltete und in relativ großer Entfernung platzierte Gegenpol-Elektrode zugeordnet wird. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass durch die Geoelektrikapparatur (
2 ) das zwischen der Innenelektrode (A0) und der ersten Gegenpol-Elektrode (B0)angelegte Potential (U0) konstant gehalten und gleichzeitig durch automatische Regelung des weiteren Schirmstromes (I2) das gleiche Potential zwischen der Zwischenringelektrode (A1) und der zugeordneten Gegenpol-Elektrode erzeugt wird gleichzeitig der erste Schirmstrom (I1) der ersten Außenringelektrode (A2) so geregelt wird, dass das Potential zwischen der ersten Außenringelektrode (A2) und der der zugeordneten Gegenpol-Elektrode (B1) kleiner oder gleich dem Potential zwischen der Zwischenringelektrode (A1) und der zugeordneten Stromelektrode ist, wobei dieses Verhältnis der beiden Potentiale für eine Vorauskartierung konstant gehalten wird und dazu dient die Stärke des Zentralstroms (I0) und dessen Änderung mit wech selnden spezifischen Gebirgswiderständen zu messen und anzuzeigen. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Geoelektrikapparatur (
2 ) über die erste Außenringelektrode (A1) und die zugeordnete Innenelektrode (A0) einen langsam pulsierenden, rechteckförmigen Gleichstrom mit synchron verlaufenden Ein- und Ausschaltzeiten in das Gebirge einspeist, während der Ausschaltzeiten ein Abklingen eines Spannungssignals zwischen der Spannungs-Kontrollelektrode (M) und der Spannungselektrode (N) registriert und eine scheinbare Gebirgs-Polarisierbarkeit (P-s) berechnet. - Geoelektrisches Vorauserkundungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Gegenpol-Elektroden (B0, B1) sowie die Spannungselektrode (N) in unmittelbarer Nachbarschaft in dem Gebirge angeordnet werden.
- Messvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnitt- und Teilschnittmaschine im Schildvortrieb oder einen ortsbrustzugängigen Schildvortrieb mit einem ein Gebirge kontaktierenden ringförmigen Schild und einem Vortriebswerkzeug sowie einer Geoelektrikapparatur (
2 ), insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen Vorauserkundungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geoelektrikapparatur (2 ) zur Einspeisung eines Schirmstromes (I1) in das Gebirge mit dem als Außenringelektrode (A1) ausgebildeten Schild und zur Einspeisung eines Zentralstro mes (I0) in das Gebirge mit mindestens einer die Ortsbrust (2 ) kontaktierenden Innenelektrode (A0) in Verbindung steht, wobei das Schild und die Innenelektrode (A0) elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und mit mindestens einer Gegenpol-Elektrode (B0) in elektrischer Verbindung steht, die gegenpolig zu dem Schild und der Innenelektrode (A0) geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist. - Messvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenelektrode (A0) als Lösewerkzeug oder als Gruppe von Lösewerkzeugen eines Schneidrades oder Bohrkopfes oder als Teilschnitt-Werkzeugarm ausgebildet ist.
- Messvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnittmaschine im Schildvortrieb mit einem ein Gebirge kontaktierenden ringförmigen Schild und einem Vortriebswerkzeug sowie einer Geoelektrikapparatur (
2 ), insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen Vorauserkundungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Geoelektrikapparatur (2 ) zur Einspeisung eines Schirmstromes (I1) in das Gebirge mit dem als Außenringelektrode (A2) ausgebildeten Schild, zur Einspeisung eines weiteren Schirmstromes (I2) an der Ortsbrust (3 ) mit dem umfangsseitig als Zwischenringelektrode (A1) ausgebildeten Schneidrad oder Bohrkopf und zur Einspeisung eines Zentralstromes (I0) in das Gebirge mit mindestens einer die Ortsbrust (3 ) kontaktierenden Innenelektrode (A0) in Verbindung steht, wobei das Schild, die Zwischenringelektrode (A1) und die Innenelektrode (A0) elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und mit mindestens einer Gegenpol-Elektrode (B0) in elektrischer Verbindung steht, die gegenpolig zu der Außenringelektrode (A2), der Zwischenringelektrode (A1) und der Innenelektrode (A0) geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist. - Messvorrichtung für eine Tunnelbohr-Vollschnittmaschine ohne Schild mit einem ein Gebirge kontaktierenden Vortriebswerkzeug sowie einer Geoelektrikapparatur (
2 ), insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen Vorauserkundungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Geoelektrikapparatur (2 ) – zur Einspeisung eines Schirmstromes (I1) in das Gebirge mit dem eine umfangsseitige Außenringelektrode (A1) aufweisenden Schneidrad oder Bohrkopf und zur Einspeisung eines Zentralstromes (I0) in das Gebirge mit einem als Innenelektrode (A0) ausgebildeten Lösewerkzeug des Vortriebswerkzeuges in Verbindung steht, wobei die Außenringelektrode (A1) und das Lösewerkzeug elektrisch voneinander isoliert sowie gleichpolig geschaltet sind und – mit mindestens einer Gegenpol-Elektrode (B0) in elektrischer Verbindung steht, die gegenpolig zu dem Schild und der Innenelektrode (A0) geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist. - Messvorrichtung für einen konventionellen Tunnelvortrieb, insbesondere zur Durchführung des geoelektrischen Vorauserkundungsverfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geoelektrikapparatur (
2 ) – zur Einspeisung eines Schirmstromes (I1) in das Gebirge mit Sicherungs- und Ausbaumitteln als Außenringelektrode (A1) und zur Einspeisung eines Zentralstromes (I0) in das Gebirge mit mindestens einem als Innenelektrode (A0) ausgebildeten Bohrwerkzeug in Verbindung steht, wobei die Außenringelektrode (A1) und das Bohrwerkzeug gleichpolig geschaltet sind und – mit mindestens einer Gegenpol-Elektrode (B0) in elektrischer Verbindung steht, die gegenpolig zu der Außenringelektrode (A1) und der Innenelektrode (A0) geschaltet und in großer Entfernung zu denselben angeordnet ist. - Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass im Ortsbrustbereich (
3 ) zwischen der Außenringelektrode (A1) und der Innenelektrode (A0) mindestens eine Spannungs-Kontrollelektrode (M) mit über die Geoelektrikapparatur (2 ) zugeordneter Spannungselektrode (N) angeordnet ist. - Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenringelektrode (A2) und der Zwischenringelektrode (A1) jeweils eine Gegenpolelektrode (B1) zugeordnet ist.
- Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Geoelektrikapparatur (
2 ) eine Mess-, eine Leistungs- und eine Regelungseinheit umfasst. - Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die als Außenelektrode (A1, A2) und/oder Zwischenringelektrode (A1) und/oder Spannungs-Kontrollelektrode (M) und/oder Innenelektrode (A0) dienenden Komponenten bestimmter Werkzeuge zumindest teilweise mit einem Kunststoff ummantelt sind.
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