Die Seismik in Witten umfasst sämtliche ingenieurgeophysikalischen Verfahren zur Untersuchung des oberflächennahen Untergrundes mittels elastischer Wellen. Im Fokus stehen die Erkundung der Baugrundschichtung, die Detektion von Störzonen sowie die dynamische Charakterisierung von Böden und Fels. Angesichts der Lage Wittens im Übergangsbereich zwischen den paläozoischen Festgesteinen des Rheinischen Schiefergebirges und den quartären Lockersedimenten des Ruhr- und Hellwegtals ist eine präzise seismische Baugrunderkundung für die sichere Planung und Ausführung nahezu jedes größeren Bauvorhabens unerlässlich.
Die lokale Geologie ist geprägt von einer heterogenen Abfolge aus Verwitterungslehmen, Löss, Ruhrterrassenkiesen und darunter anstehenden Sand-, Schluff- und Tonsteinen des flözführenden Karbons. Diese Wechsellagerung birgt spezifische Risiken wie unvorhersehbare Felsoberkanten, alte Hohlräume aus dem historischen Steinkohlenbergbau sowie lokal begrenzte Setzungsmulden. Hochauflösende seismische Verfahren wie die Refraktionstomographie liefern hier belastbare Tiefenmodelle, die durch Bohrungen allein nicht in dieser lateralen Dichte zu gewinnen wären. Besonders kritisch ist die Identifikation verkarstungsfähiger Karbonatgesteinsbänke, die im südlichen Stadtgebiet auftreten können.
Die Anwendung seismischer Methoden in Deutschland ist normativ eng eingebettet. Maßgeblich sind die DIN EN 1998-1/NA (Erdbebenbemessung) in Verbindung mit der DIN 4149, welche die Baugrundklassifizierung nach kontinuierlichen Schwingungsmessungen fordert. Für die spezifische Durchführung gelten die Empfehlungen des Arbeitskreises 'Seismik' der DGGT sowie die DIN 45669-1 für Erschütterungsmessungen. Im Kontext von Witten ist zudem die Berücksichtigung der bergbaulichen Einwirkungsbereiche nach den Vorgaben der Bezirksregierung Arnsberg obligatorisch, was oft eine Kombination aus Reflexionsseismik und geoelektrischen Verfahren erfordert, um verfüllte Schächte sicher zu lokalisieren.
Typische Projekte, die eine seismische Begleitung erfordern, reichen von der Gründungsberatung für Windenergieanlagen auf den Höhenlagen bis zur Überwachung von Tunnelvortrieben im Zuge des Infrastrukturausbaus. Im Hoch- und Industriebau ist die Bodenverflüssigungsanalyse ein zentrales Element, da in den quartären Sanden und Kiesen unter dynamischer Belastung Porenwasserüberdrücke entstehen können. Für die kommunale Bauleitplanung und die Gefährdungsbeurteilung von Altstandorten ist die Seismische Mikrozonierung das Werkzeug der Wahl, um standortspezifische Antwortspektren für die erdbebensichere Bemessung abzuleiten. Auch die Untersuchung von Rutschhängen im Ruhrtal mittels aktiver und passiver Seismik zählt zum Portfolio.
Eine seismische Erkundung ist immer dann vorzuziehen, wenn ein lückenloses Schichtmodell zwischen den Aufschlusspunkten benötigt wird, etwa bei stark wechselnder Felsoberkante, zur Detektion bergbaulicher Hohlräume oder zur Bestimmung dynamischer Bodenkennwerte für Erdbebennachweise. In den heterogenen Karbon- und Lockergesteinsabfolgen Wittens liefern Bohrungen nur punktuelle Informationen, während die Seismik den Verlauf von Schichtgrenzen und Störzonen flächenhaft abbildet und so das Interpolationsrisiko drastisch reduziert.
Innerstädtisch dominieren verkehrsunempfindliche Verfahren mit kleinen Quellstärken. Die Refraktionstomographie mit Hammerschlag oder Impulsgeber ist wegen des geringen Platzbedarfs und der fehlenden Genehmigungspflicht ideal. Für Tiefen bis 100 m wird die aktive Mehrkanal-Oberflächenwellenanalyse (MASW) eingesetzt, die aus der Dispersion von Rayleigh-Wellen ein Scherwellengeschwindigkeitsprofil ableitet. Bei beengten Verhältnissen und hohem Verkehrslärm kommen zunehmend passive Array-Methoden zum Einsatz, die das natürliche seismische Rauschen nutzen.
Die Norm fordert für Bauwerke der Bedeutungskategorien III und IV die Bestimmung der Baugrundklasse über die mittlere Scherwellengeschwindigkeit der oberen 30 m. Diese wird direkt aus seismischen Messungen abgeleitet und bestimmt das elastische Antwortspektrum. In Witten können lokale Effekte wie Beckenresonanzen in den quartären Talfüllungen zu einer signifikanten Überhöhung der Bodenbeschleunigung führen, was nur durch eine standortspezifische seismische Mikrozonierung erfasst und in der Bemessung berücksichtigt werden kann.
Witten liegt über tiefen und oberflächennahen Steinkohlenbergbauen. Verfüllte Tagesschächte und tagesnahe Strecken verursachen oft Setzungs- und Tagesbruchrisiken. Hochauflösende 2D-Reflexionsseismik kann diese Strukturen durch die Abbildung von Diffraktionen und Reflexionsausfällen detektieren. In Kombination mit geoelektrischen Profilen lassen sich verfüllte von verbrochenen Hohlräumen unterscheiden. Diese nicht-invasive Erkundung ist essentiell, da Bohrungen selbst in unbekannte Hohlräume einbrechen und Schadensfälle auslösen können.