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Seismische Tomographie für Baugrund und Infrastruktur in Jena

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Wer in Jena baut, merkt schnell: Der Untergrund wechselt hier auf kurze Distanz. Zwischen dem Muschelkalk des Jenzig und den quartären Lockersedimenten der Saaleaue liegen oft nur ein paar hundert Meter – und doch verhalten sich die Baugründe völlig unterschiedlich. In der Innenstadt und am Westufer der Saale treffen wir regelmäßig auf verwitterte Tonsteine und aufgefüllte Niederterrassen, während östlich der Bahntrasse der massige Kalk dominiert. Mit der seismischen Tomographie lassen sich diese Übergänge zerstörungsfrei abbilden: Refraktionsprofile zeigen die Tiefe des anstehenden Felses, Reflexionsseismik macht interne Strukturen wie Rippelmarken oder Risse im Kalk sichtbar. Das Verfahren ergänzt punktuelle Aufschlüsse ideal, besonders wenn wir vorab mit einer SPT-Bohrung die dynamischen Kennwerte kalibrieren oder in Karstverdachtszonen eine seismische Refraktion als schnelle Übersichtsmessung fahren.

Die seismische Tomographie löst in Jena mehr auf als eine reine Refraktionsmessung: Sie bildet die Geometrie der Felsoberfläche auch unter variabler Überdeckung ab und erkennt Anomalien innerhalb des Kalksteins.

Methodik und Umfang

Jena liegt auf rund 140 m ü. NHN, doch die Reliefenergie innerhalb des Stadtgebiets beträgt über 250 Meter – das hat direkte Konsequenzen für die seismische Erkundung. Die steilen Flanken des Mittleren Saaletals erzeugen laterale Geschwindigkeitskontraste, die wir mit einer dichten Geophonauslage und sorgfältiger Topografiekorrektur beherrschen müssen. Unsere Feldkampagnen arbeiten typischerweise mit 24- bis 48-Kanal-Apparaturen und einer Kombination aus Hammerschlag und beschleunigtem Fallgewicht, um sowohl das oberflächennahe Lockermaterial als auch die Felsoberkante in 15 bis 40 m Tiefe aufzulösen. Die Auswertung erfolgt nach dem Traveltime-Tomographie-Ansatz mit gekrümmten Strahlenwegen, ergänzt durch eine Amplitudenanalyse, wenn Hohlräume oder stark zerrüttete Zonen im Kalk vermutet werden. Wo die Tomographie laterale Wechsellagerungen zwischen Ton- und Kalkstein aufzeigt, lassen sich gezielt Schürfgruben ansetzen, um die tektonische Beanspruchung zu dokumentieren und Proben für Laborversuche zu gewinnen.
Seismische Tomographie für Baugrund und Infrastruktur in Jena
Technisches Referenzbild — Jena

Standortspezifische Faktoren

Der geologische Bau Jenas birgt ein Risiko, das ohne flächige Erkundung leicht übersehen wird: Die Grenze zwischen Oberem Muschelkalk und Mittlerem Keuper verläuft im Stadtgebiet als tektonische Bewegungszone mit staffelförmigen Abschiebungen. Wer nur punktuell bohrt, kann zwischen zwei intakten Bohrungen eine versteckte Rinnenstruktur oder eine mit Ton verfüllte Karstspalte übersehen – und später Setzungsdifferenzen in der Gründung riskieren. Die seismische Tomographie deckt solche Inhomogenitäten auf, noch bevor der erste Bagger anrückt. Im Bereich des Saalebogens kommt zusätzlich die quartäre Erosion ins Spiel: Alte Flussrinnen mit lockerem Kies und organischen Lagen zeigen im Tomogramm markante Niedriggeschwindigkeitszonen, die bei Starkregen oder Hochwasser zu Tragfähigkeitsverlusten führen können. Wer diese Zonen früh kennt, kann die Gründung anpassen oder mit Rüttelverdichtung gezielt nachverdichten, statt im Bauverzug teure Lösungen suchen zu müssen.

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Typische Werte

ParameterTypischer Wert
MethodeSeismische Refraktionstomographie (SRT) und hochauflösende Reflexionsseismik
Erkundungstiefe5 m bis 80 m, je nach Energiequelle und Auslagenlänge
Auflösung0,5–2 m vertikal im oberen Profilteil; laterale Auflösung abhängig von Geophonabstand (1–5 m)
EnergiequellenHammer (8–12 kg), beschleunigtes Fallgewicht (50–150 kg), bei Bedarf Sprengstoff in Vorbohrungen
Aufnehmer4,5-Hz- und 14-Hz-Geophone, arrays mit 24–72 Kanälen
TopografiekorrekturIntegriert über Digitales Geländemodell (DGM1 Jena), laterale Refraktorenkorrektur nach Lankston-Verfahren
Berichtsstandard2D-Geschwindigkeitsprofile (Farbcodierung), interpretierte Schichtgrenzen, Seismogramme, P-Wellen-Tomogramm

Weitere Fachleistungen

01

Tomographie-Bohrungs-Kalibrierung

Wir koppeln seismische Profile mit Kernbohrungen oder SPT-Sondierungen an strategischen Positionen. Die Bohrung liefert die direkte Materialansprache und dynamische Steifigkeit, die Tomographie interpoliert den Verlauf der Schichten zwischen den Aufschlusspunkten. So entsteht ein kalibriertes Baugrundmodell, das sowohl für Gründungsgutachten als auch für numerische FE-Berechnungen verwendbar ist.

02

Überwachung von Baugruben und Einschnitten

Bei tiefen Einschnitten in den Hangbereichen von Jena-Ost oder am Landgrafen setzen wir die seismische Tomographie auch als Monitoring-Werkzeug ein. Periodische Messungen zeigen, ob sich der Spannungszustand im Fels verändert oder ob sich hinter der Verbauwand Zerrüttungszonen ausweiten – eine wichtige Ergänzung zu inklinometrischen Messungen und für die Tiefe Aushübe im innerstädtischen Bereich.

Normativer Rahmen

DIN EN 1997-2:2014 – Geotechnische Erkundung und Untersuchung, Ergänzungsnorm zur Eurocode 7-Anwendung, DIN 4020:2010 – Geotechnische Untersuchungen für bautechnische Zwecke, DIN 4094-1 – Baugrund; Teil 1: Felduntersuchungen inkl. indirekter Verfahren, DGGT-Empfehlung Nr. 5 – Seismische Verfahren in der Baugrunderkundung (Arbeitskreis 2.1)

Häufige Fragen

Welche Kosten entstehen für eine seismische Tomographie in Jena?

Die Investition für seismische Tomographie in Jena liegt typischerweise zwischen €2.700 und €4.950, abhängig von Profillänge, Anzahl der Geophonkanäle und der benötigten Energiequelle. Eine kurze Refraktionstomographie mit 24 Kanälen und Hammerschlag ist günstiger; längere Profile mit Fallgewicht und Reflexionsanteil liegen am oberen Ende.

Wie tief kann die Tomographie im Jenaer Muschelkalk aufgelöst werden?

Im massigen Muschelkalk erreichen wir mit Hammerschlag und 48 Geophonen Erkundungstiefen von 25 bis 40 m. Mit beschleunigtem Fallgewicht oder Sprengstoff in vorgebohrten Löchern lassen sich auch 60 bis 80 m auflösen – genug, um die Basis der Kalkbänke und darunter liegende Tonsteinhorizonte abzubilden.

Welche Vorteile hat die Tomographie gegenüber einer klassischen Refraktionsmessung?

Die klassische Refraktion setzt geschichteten Untergrund mit nach unten zunehmender Geschwindigkeit voraus und liefert ein Schichtenmodell mit diskreten Grenzen. Die Tomographie arbeitet mit gekrümmten Strahlenwegen und einem Gittermodell – sie erfasst auch laterale Übergänge, Geschwindigkeitsinversionen und unregelmäßig geformte Felsoberkanten. In Jena, wo verwitterte Tonsteine oft niedrigere Geschwindigkeiten zeigen als auflagernde Schotter, ist dieser Unterschied entscheidend für die korrekte Interpretation.

Standort und Servicegebiet

Wir betreuen Projekte in Jena und Umgebung.

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