Der Untergrund im Raum Halle ist geprägt von den Ausläufern der Halleschen Störung und einem Wechsel aus triassischen Festgesteinen sowie quartären Lockersedimenten der Saale- und Weißen Elster-Aue. Flusskiese mit Einlagerungen von Tonlinsen in 4 bis 15 Metern Tiefe erschweren die Prognose von Setzungsverhalten und Tragfähigkeit. Bohrlochbasierte Punktaufschlüsse allein liefern hier kein vollständiges Bild. Die Korngrößenanalyse ergänzt unser seismisches Profil, sobald Bohrgut aus kritischen Horizonten vorliegt. Die seismische Tomographie — sowohl als Refraktions- als auch als Reflexionsmethode — bildet Geschwindigkeitskontraste im Untergrund flächig ab und erfasst Rippel- und Rinnenstrukturen, die mit konventionellen Sondierungen leicht übersehen werden. In einer Stadt mit 238.000 Einwohnern und zahlreichen innerstädtischen Nachverdichtungsprojekten ist diese zerstörungsfreie Vorerkundung oft der entscheidende Baustein, um Baurisiken und Nachtragsforderungen zu minimieren. Unsere Messteams arbeiten mit 24- bis 48-kanaligen Geophonsystemen und einer Impulsquelle, die auf die lokalen Bodenverhältnisse abgestimmt ist — von den weichen Auelehmen im Süden bis zum verwitterten Buntsandstein auf den Anhöhen der Dölauer Heide.
Die seismische Tomographie übersetzt Laufzeitdifferenzen von wenigen Millisekunden in ein hochauflösendes Vp- und Vs-Modell — essenziell für die Abgrenzung von Auflockerungszonen im Halleschen Porphyr.
Arbeitsumfang in Halle
Demonstration video
Kritische Bodenfaktoren in Halle
Die DIN EN 1997-2 verlangt in Abschnitt 4.2 eine geotechnische Kategorie und einen Erkundungsumfang, der der Komplexität des Baugrunds Rechnung trägt. In Halle betrifft das vor allem die Subrosionssenken, die infolge von Auslaugungsprozessen im Zechsteinsalinar unvermittelt zu Setzungsdifferenzen von mehr als 15 cm auf 10 m führen können. Ein reines Bohrprogramm detektiert diese flächige Gefährdung nicht, da der Hohlraum zwischen zwei Bohrungen liegen kann. Die seismische Tomographie schließt diese Lücke: Ein Vp-Abfall um mehr als 30 % des Umgebungswertes in 15-30 m Tiefe ist ein eindeutiger Indikator für eine Subrosionszone oder eine tektonische Zerrüttung an der Halleschen Störung. Zusätzlich erlaubt das Vs/Vp-Verhältnis die Abschätzung der Poissonzahl, die in wassergesättigten Lockersedimenten sprunghaft ansteigt und auf hydraulisch wirksame Wegsamkeiten hinweist — ein kritischer Parameter für die Standsicherheit von Baugruben mit tiefer Aushubsohle.
Unsere Leistungen
Die seismische Tomographie liefert die rohen Laufzeitdaten; den entscheidenden Mehrwert schafft die ingenieurgeologische Interpretation im Kontext der lokalen Schichtenfolge. Unsere Leistungen sind modular aufgebaut und werden auf die Projektphase zugeschnitten:
Seismische Refraktionstomographie (SIRT)
Klassisches Mehrschichtverfahren mit inverser Modellierung für Tiefen bis 35 m unter GOK. Geeignet für die Baugrunderkundung von Verkehrswegebau und flach gegründeten Hochbauten. Inklusive Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls Edyn und der Abgrenzung von Felszersatzzonen.
Hochauflösende Scherwellenreflexion (SH)
Reflexionsseismik mit horizontal polarisierten Scherwellen zur Tiefenerkundung bis 80 m. Optimal für die Erkundung von Subrosionssenken und tiefreichenden Störungszonen im Halleschen Marktplatzviertel. Ermöglicht die direkte Ableitung der Scherwellengeschwindigkeit Vs für die Baugrundklassifizierung nach DIN EN 1998-1.
Hybrid-Tomographie (P- & SH-Welle)
Kombinierte Messkampagne mit simultaner Datenakquisition von Kompressions- und Scherwellen. Aus den unabhängigen Vp- und Vs-Profilen wird das Vs/Vp-Verhältnis als Indikator für den Wassersättigungsgrad und die Auflockerungsintensität berechnet. Besonders gefragt bei der Bewertung der Verflüssigungsneigung in den Saaleauen.
Häufig gestellte Fragen
Welcher Erkundungstiefe kann ich mit einer seismischen Tomographie in Halle erreichen?
Das hängt von der Methode und der Auslage ab. Bei Refraktionsprofilen mit 115 m Aufspannlänge und dem 50-kg-Fallgewicht erreichen wir in den quartären Kiesen und Sanden von Halle eine zuverlässige Eindringtiefe von 35 bis 40 Metern. Die Reflexionstomographie mit dem SH-Streamer liefert hingegen verwertbare Signale bis in 70-80 m Tiefe, selbst unterhalb des stark reflektierenden Buntsandstein-Horizonts. Entscheidend ist die Energiedichte: In den dicht gelagerten Saalekiesen ist die Dämpfung geringer als im tonigen Auelehm.
Kann die seismische Tomographie eine Baugrundklasse nach DIN EN 1998-1 ausweisen?
Ja, das ist eine ihrer Kernanwendungen. Die Scherwellengeschwindigkeit Vs,30 — das ist der gewichtete Mittelwert der oberen 30 Meter — wird direkt aus dem SH-Reflexionsprofil extrahiert. Für die Flussaue nördlich der Altstadt ermitteln wir typischerweise Vs,30-Werte zwischen 160 und 210 m/s, was der Baugrundklasse C entspricht. Auf den Anhöhen der Dölauer Heide mit anstehendem Porphyr liegen die Werte über 400 m/s (Klasse B). Die Ausweisung erfolgt gemäß dem nationalen Anhang der DIN EN 1998-1/NA.
Mit welchen Kosten muss ich für eine seismische Tomographie in Halle rechnen?
Für eine Standard-Refraktionsmessung mit zwei Profilen à 115 m inklusive Auswertung und Bericht bewegen sich die Kosten im Bereich von €2.700 bis €5.390, abhängig von der Zugänglichkeit des Geländes und der erforderlichen Überdeckung. Eine kombinierte P- und SH-Tomographie mit höherem Geräteeinsatz und aufwändigerer Dateninversion liegt am oberen Ende dieser Spanne. Der Mehrpreis zur Bohrlochseismik amortisiert sich jedoch meist durch die lückenlose flächige Abbildung.
Wie verlässlich sind die Geschwindigkeitsmodelle in den anthropogenen Auffüllungen der Innenstadt?
Anthropogene Auffüllungen — Bauschutt, Schlacke, historische Kellerverfüllungen — streuen das seismische Signal stark und erzeugen im Rohdatenbild eine ausgeprägte Rauschteppich. Durch den Einsatz der SIRT-Inversion und eine manuelle Picking-Kontrolle aller Ersteinsätze gelingt es jedoch, auch in diesen inhomogenen Medien ein robustes Geschwindigkeitsmodell zu rechnen. Die Auflösung ist mit 1-2 m Gitterweite ausreichend, um große Hohlräume oder Weichzonen abzugrenzen. Eine Validierung durch einen CPT-Versuch an einem Referenzpunkt verbessert die Aussagesicherheit deutlich.