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Technical Report NTB 87-32

Crosshole investigations – Results from borehole radar investigations

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Die Methode des Bohrlochradars wurde entwickelt und angewendet um Kluftzonen in kristallinem Fels zu lokalisieren und zu charakterisieren. In einem geologischen Medium wie kristallinem Gestein erfahren die Radarwellen eine signifikante, mit der Frequenz zunehmende Dämpfung. Es gibt jedoch ein Frequenzfenster im Bereich von wenigen MHz bis zu ein paar hundert MHz, in dem der Wellenaspekt des Radars vorherrscht und akzeptable Reichweiten erreicht werden können.

Ein neues Bohrloch-Radarsystem wurde entworfen, gebaut und getestet. Das System besteht aus Bohrloch-Sendersonden und -Empfängersonden, einer Signalkontrolleinheit für die Kommunikation mit den Bohrlochsonden und einem Computer zur Speicherung und Ausgabe von Daten. Das System kann sowohl im Einzelbohrloch-Modus als auch im «Crosshole»-Modus angewendet werden. In Stripa wurden Untersuchungsbereiche von 115 und 300 m erreicht. Das Bohrlochradar ist ein Kurzpuls-System, das Mittelfrequenzen im Bereich von 20 bis 60 MHz benutzt, entsprechend Wellenlängen von ein paar Metern im Fels.

Einzelloch-Reflexionsmessungen wurden benutzt, um Kluftzonen zu identifizieren und ihre Position und räumliche Orientierung zu bestimmen. Diese Zonen verursachen oft starke und gut ausgeprägte Reflexionen, die vom Widerstandswechsel beim Zonenübergang herrühren. Die genaue Orientierung der Zonen kann durch Kombination von Daten mehrerer Bohrlöcher bestimmt werden.

Reflexionen wurden auch bei «Crosshole»-Messungen beobachtet. Eine neue Technik wurde für die Analyse von «Crosshole»-Reflexionsdaten entwickelt, welche im Prinzip erlaubt, die Orientierung zu bestimmen, falls die Bohrlöcher nicht in der gleichen Ebene liegen.

Die Laufzeit und Amplitude des Ersteinsatzes in einem «Crosshole»­Experiment können als Eingabedaten in einer tomographischen Analyse verwendet werden. Tomographische Inversion ergab detaillierte Information über die Ausdehnung der Kluftzonen in der Ebene zwischen den Bohrlöchern sowie eine quantitative Schätzung ihrer elektrischen Eigenschaften.

Die Radarmethode wurde in Stripa ausgiebig getestet und erwies sich als wirksames Instrument zur Lokalisierung und Charakterisierung von Kluftzonen. Es ist ein einzigartiges Instrument, das eine Auflösung im Meterbereich mit Reichweiten von ca. hundert Metern kombiniert.

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