Georadar (GPR) : Hochauflösendes Verfahren zur Ortung von Strukturen oder Objekten (Spannglieder, Rohre, Hohlräume ...) im Untergrund oder in Bauwerken.
Das Georadar-Verfahren wird auch als Bodenradar oder als elektromagnetisches Reflexionsverfahren (EMR) bezeichnet, englisch Ground Penetrating Radar (GPR). Das Verfahren untersucht den Untergrund zerstörungsfrei mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen. Eine Sendeantenne mit einer Zentralfrequenz zwischen ca. 20 MHz und 2.6 GHz strahlt einen kurzen Impuls ab. Diese elektromagnetische Welle breitet sich im Untergrund aus und wird bei Änderungen elektrischer oder magnetischer Parameter (elektrische Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante, magnetische Permeabilität) reflektiert, transmittiert, gestreut oder gebeugt. Das in eine Empfangsantenne reflektierte elektrische Feld und dessen Laufzeit wird aufgezeichnet.
Meist werden Sender und Empfänger entlang von Profilen gemeinsam über das Untersuchungsgebiet bewegt. Dabei strahlt der Sender in regelmäßigen Intervallen Impulse ab. Der Untergrund wird gleichsam "durchleuchtet". Für jedes Meßprofil bilden die aufgenommenen Messdaten ein Radargramm, aus dem bei Kenntnis der Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Untergrund ein Tiefenprofil berechnet wird. Wird die Messung in der Fläche durchgeführt können ein 3D-Modell des Untergrunds oder Tiefenschnitte berechnet werden.
Die Stärke und die Form der Reflexionen erlaubt Rückschlüsse auf die Beschaffenheit reflektierender Objekte. Aus der Laufzeit von Reflexionen kann bei Kenntnis der Geschwindigkeit elektromagnetischer Wellen im Untergrund die Entfernung des Reflektors vom Empfänger bestimmt werden. Die maximale Untersuchungstiefe des Verfahrens wird von der Absorption und Streuung der elektromagnetischen Wellen im Untergrund und von der Sendefrequenz bestimmt. Die Absorption steigt i. allg. mit dem Wassergehalt und der Mineralisation der Wässer, sowie mit dem Gehalt polarisierbarer Materialien (z.B. Tonmineralien), im Untergrund. Je kleiner die Sendefrequenz und die Absorption desto größer die Untersuchungstiefe. Je kleiner die Sendefrequenz, desto geringer ist aber auch das räumliche Auflösungvermögen des Verfahrens. Bei einer Zentralfrequenz von 500 MHz (300 MHz) kann bei üblichem Baugrund in Deutschland mit einer maximalen Erkundungstiefe von 150 cm (200 cm) gerechnet werden.
Das Georadar-Verfahren eignet sich v.a. zur Ortung starker Anomalien der elektrischen oder magnetischen Eigenschaften in einem einheitlichen Milieu. Dies können Leitungen oder Rohre (metallisch, Beton, Kunststoff), Armierungen oder Reflektoren wie Fässer, Hohlräume, Steine etc. sein. Die Unterscheidung von Leitungen oder Rohren und anderen Reflektoren (z.B. Steine) in einzelnen Profilen ist meist nicht möglich.
Anwendungen : Das Georadar Verfahren wird u.a. eingesetzt für
- Kartierung geologischer oder hydrogeologischer Verhältnisse
- Exploration und Prospektion von Rohstoffen wie Salz, Kies und Sand ...
- Geotechnik und Archäologie : Ortung von Rohren, Leitungen, Tanks, Mauern, Fundamenten, Hohlräumen ...
- Strassen und Schienenwege : Überprüfung von Aufbau und Mächtigkeit der Trassen
- Zerstörungsfreie Prüfung an Bauwerken, u.a. Ortung von Armierungen, Spanngliedern, Hohlräumen
- Spezialaufgaben, etwa in der Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Forensik oder zur Ortung von Kampfmitteln
- Bohrlochradar: z.B. Salzexploration, Tunnelvortrieb oder Hohlraumortung
Beispiel :
Georadarmessung auf einem Sportplatz zur Ortung von Drainagerohren (D) und Leitungen der Beregnungsanlage (B). Die Unterkante (U) des Sportplatzaufbaus zeigt sich als Reflexionsband aus nahezu konstanter Tiefe.
