Gravimetrische Untersuchungen und Einflussmodellierung "Stuttgart 21"

Abstract

Durch das geplante Großbauprojekt "Stuttgart 21" und den damit notwendigen Tunnelbauarbeiten entsteht nach deren Fertigstellung im Untergrund eine Massenveränderung. Diese Massenveränderung führt zu einer veränderten Schwerkraft, die mithilfe von gravimetrischen Untersuchungen beobachtet werden kann. Da sich die Tunnelbauarbeiten noch im Anfangsstadium ihrer Durchführung befinden, können diese Veränderungen bisher nur modelliert werden. Dazu stehen verschiedene Modelle zur Verfügung, die eine Massenveränderung im Untergrund mit unterschiedlichen geometrischen Formen beschreiben. Diese werden auf Grundlage einer Beispielgeometrie miteinander verglichen und bewertet, um anschließend mit den geeigneten Modellen und der geplanten Tunnelgeometrien den Einfluss der Tunnel zu modellieren. Um abschließend den modellierten Einfluss nach Tunnelfertigstellung mit den dann beobachteten Schwerewerten vergleichen zu können, wurde vor dem Beginn der Tunnelarbeiten mit gravimetrischen Beobachtungen begonnen. Dazu wurde ein geeignetes Profil gewählt, das die Tunnelröhren kreuzt, um so eine generelle Aussage über den Einfluss der Massenveränderung treffen zu können. Wichtig ist hierbei unter anderem die Frage, ob es mit dem vorliegenden Instrument, einem Relativgravimeter, möglich ist, aus den beobachteten Schwerewerten einen Einfluss zu beobachten. Zusätzlich werden die Einflüsse auf den Schweregradienten modelliert und analysiert. Da diese jedoch in einem nicht mehr messbaren Bereich liegen, werden dazu nur Messungen in einem Testumfeld durchgeführt und ausgewertet. Dabei ist interessant, ob sich das Messprinzip für zukünftige Untersuchungen eignet.

The planned project "Stuttgart 21" and the necessary tunneling works creates a mass change in the subsurface after their completion. This mass change results in altered gravity, which can beobserved using gravimetric analyzes. The tunnel construction is at a preliminary stage of his implementation. Therefore, changes can currently only be modeled. There are various models available that describe a mass change in the subsurface with different geometric shapes. They are compared on the basis of a simple geometry and evaluated with each other in order to model the influence of the tunnel with the appropriate models and the planned tunnel geometry. To compare the modeled influence after tunnel completion with the future observed gravity values it was started before the beginning of the tunnel work with gravimetric observations. For this purpose a suitable profile was selected that crosses the tunnels so to make a general statement about the impact of the change in mass. An important aspects is the question if it is possible to observe an influence in the future from the observed gravity values with the present instrument. In addition, the effects on the vertical gradient are modeled and analyzed. They are no longer in a measurable range, so the measurements are carried out and evaluated in a test environment. It is interesting if the measurement principle is usable for future studies.