Im November 2000 ereignete sich am Wartturm ein Felssturz, der die Ostseite des Wartturmes vernichtete. Der Absturz von ca. 400 m³ Gesteinsmasse erfolgte in Richtung Elbtal.

Im Ablagerungsbereich gefundene Trümmerteile, in Form von Handstücken wurden unsererseits mittels Ultraschall-Durchschallung geprüft und waren Anlass zu nachfolgend beschriebenen Untersuchungen.

Wartturm bei Rathen im Elbsandsteingebirge

Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie ( LfUG), Freiberg
Herr Dommaschk

TU Bergakademie Freiberg, Institut für Geotechnik,
Gesteinsmechanisches Labor,
Herr Rosetz

GEOTRON-ELEKTRONIK, Pirna
Herr Krompholz

Die an den Handstücken ermittelten niedrigen Ultraschallgeschwindigkeiten als Folge von Sandsteinverwitterung und -zerfall, ein stetig wirkender Prozess der zur Entstehung dieser Landschaft führte, sollten durch eine Vorortuntersuchung am Wartturm nachgewiesen und mittels Laboruntersuchung an entnommenen Bohrkernen mit gleichzeitiger Druckfestigkeitsbestimmung korreliert werden.

Ultraschall-Prüfsystem: UKS 12
US-Geber: UNG 20, UPG 250
US-Empfänger: SW 20, UPE

Vorverstärker VV41 für die Vorortuntersuchung
 

US-Geber: UPG-D, UNG 64
US-Empfänger: UPE-D, UPE für die Laboruntersuchung
Software: LightHouse 2000-SM

Die Vorortuntersuchung erfolgte mittels indirekter Durchschallung über 10.. 20 cm mit einer Prüffrequenz von 250 kHz, bzw. als Oberflächenmessung über 20.. 60 cm mit einer Prüffrequenz von 20 kHz ( Bilder 1, 2).

Die Bohrkernentnahme (Bilder 4, 5) erfolgte je Seite ( Nord, Ost, Süd, West) zu je zwei Bohrkernen mit einer Tiefe zwischen 20 cm und 60 cm.

Die Laboruntersuchung der Bohrkerne (Bilder 6, 7) erfolgte durch Ultraschallmessungen radial zum Kern als direkte Durchschallung mit Messraster zur Tiefenlage. Die Messungen von Herrn Rosetz wurden zusätzlich pro Messraster aus drei zur Achse versetzten Einzelmessungen durchgeführt, um die im Sandstein ausgeprägte Anisotropie zu berücksichtigen.

Die an den Handstücken ermittelten Schallgeschwindigkeiten VP von ca. 1200 m/s konnten durch die Vorortuntersuchung, welche reproduzierbare Ultraschallsignale an den Messpunkten lieferte, im Bereich der Abrissfläche bestätigt werden. Die westlich und vor allem nördlich gelegenen Messpunkte lieferten höhere Schallgeschwindigkeiten als Indiz für eine größere Festigkeit des Sandsteins. Dabei war zu beachten, dass bei Oberflächenmessungen der Ultraschall eine relativ geringe Eindringtiefe im Bereich von einigen Zentimetern besitzt. Resultierend aus diesen Messwerten konnte eine Annahme über den möglichen Zustand dieser horizontalen Ebene simuliert werden (Bild 3).

Zur Bestätigung bzw. Klärung der realen Verhältnisse war durch die Bemühungen des LfUG eine Entnahme von Bohrkernen möglich. Diese Bohrkerne wurden sofort nach der Entnahme unsererseits mit Ultraschall geprüft (Tabelle 2 und 3). Eine weitere Ultraschallprüfung wurde anschließend im wassergesättigten Zustand von Herrn Rosetz durchgeführt. Beide Prüfungen lieferten übereinstimmende Ergebnisse. Aus Platzgründen werden hier stellvertretend nur zwei Bohrkerne dargestellt. Die in der Vorortuntersuchung gemessenen Schallgeschwindigkeiten konnten in gleicher Größenordnung wiederum bestätigt werden, wobei die vor allem auf der Nordseite vorhandenen höheren Schallgeschwindigkeiten nur einer relativ dünnen oberflächlichen Kruste zuzuordnen sind (Bild 8).

Abschließend wurde an acht Bohrkernteilen die einaxiale Druckfestigkeit bestimmt [1]. Die ermittelten Werte liegen maximal bei 6,5 MN/m² und minimal bei 0,34 MN/m²,  der Durchschnitt bei 3,3 MN/m². Die Einzelwerte betragen für den Bohrkern 1-2/01 (Bild 6)  1,27 MN/m² und für den Bohrkern 3-1/01 (Bild 7) 3,5 MN/m².

Zusammenfassend bestätigt sich der aus anderen Ultraschall-Anwendungsbereichen an Naturstein bekannte Zusammenhang zwischen Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwelle, Gefügezustand und mechanischer Festigkeit. Der Einsatz der zerstörungsfreien Ultraschall-Prüfung erweitert sich damit auch auf von der Natur geformten Objekten in völlig neuen Größendimensionen.