Stuttgart ist geologisch ein Schichtkuchen mit Überraschungen. Wer am Fuß der Weinberge oder auf der Filderebene baut, trifft oft auf Wechsellagerungen von Gipskeuper, ausgelaugtem Sulfatgestein und harten Kalksteinbänken. Genau hier setzt die seismische Tomographie an: Wir schicken Scher- und Kompressionswellen durch den Untergrund und zeichnen auf, wo sie gebrochen oder reflektiert werden. Das Ergebnis ist kein unscharfes Tiefenmodell, sondern ein hochaufgelöstes seismisches Geschwindigkeitsprofil, das schon in der Planungsphase zeigt, ob unter der Gründungssohle noch Karsthohlräume, tiefe Verwitterungstaschen oder alte Auffüllungen lauern. Bei Hochbauvorhaben in Heslach oder Infrastrukturprojekten im Neckartal kombinieren wir die Seismik mit der Korngrößenanalyse, um die dynamischen Kennwerte direkt mit dem tatsächlichen Bodenaufbau abzugleichen.
Seismische Tomographie zeigt nicht nur Schichtgrenzen, sondern auch die räumliche Verteilung der Scherwellengeschwindigkeit – entscheidend für die Bodenklasse nach DIN 4149.
Unser Ansatz
Bei einem Projekt am Killesberg standen wir vor der Frage: massiver Schilfsandstein oder doch nur eine dünne Linse über ausgelaugtem Gipskeuper? Mit einer reinen Sondierkampagne hätten wir die seitliche Ausdehnung der Rücken nicht erfassen können. Wir haben stattdessen eine kombinierte Refraktions- und Reflexionsseismik gefahren – 120 m lang, 5 m Geophonabstand, Hammerschlag und Fallgewicht als Quelle. Die Auswertung der P-Wellen-Laufzeiten zeigte klar die Grenze zwischen Verwitterungshorizont und unverwittertem Fels, während der Reflexionsstack die Schichtneigung von knapp 8 Grad abbildete. Solche Bilder bekommt man mit keiner Drucksonde. In Stuttgart mit seiner bewegten Topographie hilft uns die Tomographie auch, die Mächtigkeit von Auffüllungen zu quantifizieren, bevor wir entscheiden, ob eine Tiefgründung über Pfähle oder ein Bodenaustausch wirtschaftlicher ist. Die Methode ist zerstörungsfrei, schnell und liefert bei richtiger Auswertung ein echtes 3D-Modell der Steifigkeitsverteilung.
Standortspezifische Faktoren
Stuttgart liegt in der Erdbebenzone 2 und im Untergrund rutscht es gelegentlich – Stichwort Gipskeuper-Auslaugung. Wer die seismische Baugrunduntersuchung auf ein Minimum reduziert, riskiert Fehleinschätzungen beim vs30-Wert und damit eine falsche Einstufung der Baugrundklasse. Die Folge sind entweder überdimensionierte und teure Erdbebennachweise oder eine unterschätzte seismische Einwirkung. Besonders tückisch: In den Talkessellagen und auf den Fildern überlagern quartäre Kiese und Tone die Festgesteine, sodass starke Impedanzkontraste auftreten – das führt zu Resonanzeffekten, die nur eine Tomographie mit S-Wellen-Auswertung zuverlässig abbildet. Wir sehen immer wieder Bestandsbauten, bei denen Setzungsrisse nicht von einer Setzung im Lockergestein, sondern von langsamen Sulfatauslaugungen im Untergrund stammen. Die Reflexionsseismik kann solche Hohlraum-induzierten Anomalien räumlich eingrenzen, bevor sie zu einem Problem für die Standsicherheit werden.
Fragen und Antworten
Was kostet eine seismische Tomographie in Stuttgart?
Eine seismische Tomographie in Stuttgart liegt je nach Profillänge, Quelltyp und Auswertetiefe zwischen €2.800 und €5.390. Kurze Profile mit Hammerschlag und reiner Refraktionsauswertung liegen im unteren Bereich, während längere Profile mit Fallgewicht, S-Wellen-Anregung und kombinierter Reflexions-/Refraktionsauswertung entsprechend höher ausfallen. Immer enthalten sind die Auslage, Messung vor Ort, Datenprozessierung und ein ingenieurgeologischer Bericht mit Tomogrammen und Kennwerttabellen.
Welche Tiefen erreicht die seismische Tomographie im Stuttgarter Talkessel?
Im Stuttgarter Talkessel erreichen wir mit einem 200-kg-Fallgewicht und 5-m-Geophonabstand typischerweise Erkundungstiefen von 40 bis 70 m. Bei dichter Bebauung oder Asphaltdecken setzen wir elektrodynamische Impulsgeber ein, die weniger Oberflächenschäden verursachen und dennoch bis zu 50 m Tiefe auflösen. Die tatsächliche Eindringtiefe hängt stark vom Impedanzkontrast zwischen quartären Kiesen und dem darunter liegenden Festgestein ab.
Wie lange dauert eine seismische Messkampagne in Stuttgart?
Die Feldarbeit für ein typisches Profil von 120 m Länge mit 96 Kanälen dauert einen Tag, inklusive Auf- und Abbau. Die Datenprozessierung und tomographische Inversion nehmen anschließend 2 bis 3 Werktage in Anspruch. Den vollständigen Bericht mit interpretierten Profilen liefern wir innerhalb von 5 Werktagen nach der Messung. Bei beengten Platzverhältnissen, etwa in den engen Gassen von Stuttgart-Süd, planen wir einen zusätzlichen halben Tag für die Logistik ein.
Kann die seismische Tomographie Karsthohlräume im Gipskeuper erkennen?
Ja, die Reflexionsseismik ist eine der wenigen zerstörungsfreien Methoden, die Hohlraum-induzierte Anomalien im Gipskeuper räumlich eingrenzen kann. Die Auflösung liegt bei etwa 0,5 m für Hohlräume ab 1 m Durchmesser in Tiefen bis 30 m. Wir kombinieren die seismischen Profile mit den Ergebnissen aus Bohrloch-Injektionen, wenn eine Verfüllung der erkannten Hohlräume erforderlich ist.
