Institut für Geotechnik und Markscheidewesen
Technische Universität Clausthal, Univ.-Prof. Dr.-Ing. W. Busch

Projektstudie: Volumenberechnung von Kavernen

Zusammenfassung:

Im Rahmen der Studie wurden verschiedene Verfahren zur Körpermodellierung und Volumenberechnung auf der Basis der von SOCON Sonar Control Kavernenvermessung GmbH (SOCON) bereitgestellten Kavernenmessdaten untersucht und miteinander verglichen.

Qualitative Darstellungen und Bewertungen erfolgten für Interpolations-, Approximations- und alternative Beschreibungen von Volumenmodellen von Kavernen. Ein Überblick möglicher Verfahrenskombinationen und der Stand der Entwicklung wurden gegeben. 3D-volumenbasierte Modelle und alternative stochastische oder statistische Verfahren wurden vorgestellt.

Bei dem von SOCON derzeit genutzten Verfahren (Verfahrenskombination A1/B1) werden die Horizontalschnittflächen aus gemessenen Entfernungen über Kreissegmente abgebildet und darauf basierend Teilvolumina durch Multiplikation jeder einzelnen Schnittfläche mit dem halben Abstand zu den jeweils benachbarten Horizontalschnittflächen berechnet. Das Gesamtvolumen ergibt sich dann durch Aufsummieren der Teilvolumina.

Für ca. 90 verschiedene Kavernenmessungen und 10 Kavernenteilflächen wurden 6 alternative Volumen- und 8 alternative Flächenmodelle berechnet. Die Auswertung von ca. 360 Volumenberechnungen für 75 Kavernen mit mehreren alternativen, flächenbasierten Volumenmodellen zeigte nur geringe Abweichungen. Da die wahren Volumina nicht bekannt waren, sind für eine quantitative Beurteilung die Abweichungen der einzelnen Verfahren untereinander betrachtet worden.

Im Vergleich zum Verfahren "SOCON" fallen die ermittelten Volumina durchschnittlich um 0,28% geringer aus, wenn die Flächen alternativ mit der Gauß'schen Flächenformel (Verfahrenskombination A2/B1) berechnet werden (Streuung der Volumendifferenzen 1,15%).

Das Verfahren "SOCON" zeigt auch im Vergleich mit den aus Vertikalschnitten berechneten Volumina keine signifikant abweichenden Ergebnisse. Werden die Vertikalschnittflächen nach Gauß berechnet und das Volumen durch Rotation dieser Flächen um die Messachse ermittelt (Verfahrenskombination C1/D1), so liegen die resultierenden Volumina durchschnittlich um 0,64% unter den Volumina nach dem Verfahren "SOCON" (Streuung 1,30%).

Im Vergleich zu den anderen untersuchten Verfahrenskombinationen zeigt das Verfahren "SOCON" weder Unplausibilitäten noch signifikante Abweichungen.

Weitere Informationen finden Sie in den SMRI-Vortrag von Hr. Mass über die Ergebnisse der Projektstudie: