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Delineation of internal landslide structures using electrical resistivity tomography and geotechnical investigations

Karl, Christina (2018) Delineation of internal landslide structures using electrical resistivity tomography and geotechnical investigations.
Diplomarbeit, University of Vienna. Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
BetreuerIn: Glade, Thomas

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DOI: 10.25365/thesis.52986
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-19384.29477.625762-9

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Abstract in English

Large parts of Lower Austria are frequently affected by landslides. The Flysch zone, a geologic unit that stretches through the alpine foothills of Lower Austria, is particularly susceptible to landslides. The thick layers of weathered and fine-grained flysch that have developed are easily disturbed through rainfalls and extensive slides are common. Situated in Konradsheim in Waidhofen/Ybbs, the Hofermühle-landslide is therefore one of many slides in this area. It is a slow moving, shallow, complex rotational landslide with several different sliding planes and affects an area of around 50.000 m². Initiated around 35 years ago, it has been reactivated in 2013. Subtle signs of movement around the crown of the landslide as well as the adjacent slope, indicate that further landslide events are likely. Little is known about the subsurface, even though common causes of landslides originate in ground. The following thesis presents the first subsurface exploration of the adjacent slope to the landslide. A combination of direct and indirect techniques was applied for the subsurface investigation. Six parallel ERT profiles were recorded along the slope to measure the electrical resistivity of the ground. Three DPH tests were conducted to investigate the grounds resistance to penetration and Percussion Drilling was deployed at one location on the slope, providing ground truth information on particle size distribution, fluid conductivity and water content. Based on the measured variation in subsurface properties, subsurface structures were delineated. The focus was on the identification of materials involved and their distribution, the exploration of variation in hydrological conditions, and, the identification of boundaries, specifically the bedrock as well as pre-existing failure surfaces. Two possible subsurface-models were delineated, presenting the data obtained by different methods in an integrative form. Limitations for the description of subsurface structures result from ambiguity in the interpretation of indirect data related to a lack of direct data for validation. Therefore, the subsurface of the Hofermühle-landslide can only be described in general terms. A detailed description of subsurface structures is not possible at this point. Furthermore, the evidence suggests that Electrical Resistivity Tomography is not suitable to identify variations hydrological conditions, as the correlation between saturation and the electrical resistivity may be masked by surface conductivity of clay. The variation in the resistivity images may thus be more indicative of varying material properties, particularly the clay content. The evidence suggests that landslide hazard on the slope is significant. Not only is further movement likely, but also the amount of material on the slope that may be activated in the future is considerable, posing a risk to the building at the foot of the slope. Ultimately, further analyses are required to link subsurface conditions to dynamic changes of slope stability and make reliable predictions about the potential magnitude of future landslide events at the site.

Schlagwörter in Englisch

Landslide / Electrical Resistivity Tomography / case study

Abstract in German

Große Teile Niederösterreichs sind häufig von gravitativen Massenbewegungen betroffen. Besonders die Flysch Zone, eine geologische Einheit, die sich durch die Voralpen Niederösterreichs streckt, ist anfällig für Rutschungen. Die mächtigen Verwitterungsdecken aus feinkörnigem Material sind besonders störanfällig für Regenfälle. Aufgrund Mächtigkeit der Verwitterungsdecken nehmen Rutschungen oftmals eine beträchtliche Größe an. Die Hofermühl Rutschung in Konradsheim bei Waidhofen an der Ybbs ist daher nur eine von vielen Rutschungen in dem Gebiet. Es handelt sich um eine komplexe Rotationsrutschung mit mehreren Rutschflächen, die ungefähr eine Fläche von 50.000 m² einnimmt. Ausgelöst erstmal vor 35 Jahren, kam es im Jahr 2013 zu einer Reaktivierung. Seither zeichnet sich die Rutschung durch geringe Bewegungsraten (entlang der Abrisskante sowie am darüberliegenden Hang) aus. Obwohl viele Ursachen für Hangrutschungen ihren Ursprung im Untergrund nehmen, ist über den Untergrund der Hofermühl Rutschung wenig bekannt. Die folgende Arbeit präsentiert daher die Ergebnisse der ersten Untergrunduntersuchungen an der Hofermühl Rutschung. Im Rahmen der Arbeit wurden sowohl direkte, als auch indirekte Methoden zur Erkundung des Untergrundes angewandt. Entlang des Hangs wurden sechs parallele ERT Profile aufgenommen, um die räumliche Verteilung elektrischer Eigenschaften des Untergrunds zu erkunden. Drei DPH Tests zur Analyse des mechanischen Eindringwiderstands des Bodens wurden durchgeführt. An einem Standort wurde eine Bohrung durchgeführt, welche Aufschluss über die Art des Materials, die Korngrößenverteilung, Wassergehalt und die elektrolytische Leitfähigkeit gibt. Anhand der erhobenen Daten wurden Untergrundstrukturen des Hangs abgeleitet. Der Fokus lag dabei auf der Beschreibung der Art des Materials und dessen Verteilung, Unterschieden in hydrologischen Bedingungen sowie der Identifizierung von Schichtgrenzen, insbesondere der Festgesteinsgrenze sowie potentieller Rutschflächen. Auf Basis der Ergebnisse wurden zudem zwei Modelle zur Interpretation des Untergrundes erstellt. Aufgrund von Unsicherheiten bezüglich der Interpretation der indirekten Daten (ERT und DPH) im Zusammenhang mit einem Mangel an direkten Daten (PD) lässt sich der Untergrund der Hofermühl Rutschung momentan nur in groben Zügen beschreiben. Genaue und sichere Aussagen in Bezug auf Wassergehalt und Schichtgrenzen sowie der Verteilung von Materialien sind zu diesem Zeitpunkt nicht möglich. Die Ergebnisse lassen des Weiteren den Schluss zu, dass die Analyse von hydrologischen Bedingungen im Untergrund alleine aufgrund von ERT Daten in tönigen Böden, wie im Untersuchungsgebiet vorgefunden wurden, nicht möglich ist. Im Fall der Hofermühl Rutschung ist davon auszugehen, dass der hohe Tongehalt im Untergrund einen erheblichen Beitrag zur Gesamtleitfähigkeit im Untergrund beiträgt und dadurch Variationen im Wassergehalt nicht notwendigerweise anhand der ERT Bilder bestimmt werden können. Die ERT Bilder wurden deswegen vor allem in Hinblick auf den Tongehalt interpretiert. Die Erkenntnisse über den Aufbau des Untergrundes der Hofermühl Rutschung legen den Schluss nahe, dass weitere Rutschungen am Hang ein erhebliches Ausmaß erreichen könnten, da große Mengen an feinkörnigem Material vorliegen. Um Vorhersagen über die Entwicklung der Hangstabilität sowie über das potentielle Ausmaß weiterer Rutschungen am Standort treffen zu können, sind daher noch weitere Untersuchungen notwendig.

Schlagwörter in Deutsch

Hangrutschung / Geoelektrische Widerstandstomographie / Fallstudie

Item Type: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Author: Karl, Christina
Title: Delineation of internal landslide structures using electrical resistivity tomography and geotechnical investigations
Subtitle: case study Hofermühle, Lower Austria
Umfangsangabe: vii, 173 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Lehramtsstudium UF Physik UF Geographie und Wirtschaftskunde
Publication year: 2018
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Glade, Thomas
Assessor: Glade, Thomas
Classification: 38 Geowissenschaften > 38.09 Physische Geographie
38 Geowissenschaften > 38.03 Methoden und Techniken der Geowissenschaften
AC Number: AC15101521
Item ID: 52986
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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