Direct Push-Technologien - SINBRA

Direct Push-Technologien 

Carsten Leven 

Dept. Monitoring- und Erkundungstechnologien

Ziel und Zweck einer Erkundung des unterirdischen 

Raumes - Beispiele 

warum: 

• Sicherung und (nachhaltige) Nutzung natürlicher Ressourcen 

z.B. (Trink-)Wasserversorgung 

• Baugrundbeurteilung 

• Gefährdungsabschätzung, Sicherungsmaßnahmen (Altlasten, Deiche, …) 

• Managemententscheidungen (Grundstückinwertsetzung, Wertschätzung, 

Steuerung von Umweltprozessen…) 

• Prognose der zukünftigen Entwicklung natürlicher / menschlich veränderter 

Umweltsysteme 

SEITE 2

Ziel und Zweck einer Erkundung des unterirdischen 

Raumes - Beispiele 

was muss hierzu erkundet werden: 

• Erkundung geologischer Strukturen und Abgrenzung lithologischer Einheiten 

im Untergrund (z.B. Schichtgrenzen, Gesteinswechsel, Schichtenverlauf, 

Bestimmung der Mächtigkeit von Grundwasserleitern, etc.) 

• Abgrenzung von Deponien und Altablagerungen 

• Bestimmung der Grundwasserbewegung (Grundwasserströmung und – 

transport) 

• Bestimmung von Wasserwegsamkeiten 

• Nachweis von Schadstoffen 

• Beobachtung der Ausbreitung von Schadstoffen 

• Bestimmung geohydraulischer, geotechnischer und (gesteins-) 

physikalischer Parameter 

• Bestimmung der Grundwasserbeschaffenheit 

• Detektion von Leckagen in Abdichtungssystemen 

• … 

SEITE 3

Herausforderungen an Erkundungstechniken 

• Identifikation und Parametrisierung der systemrelevanten 

physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse 

• Interaktion der verschiedenen Erkundungsskalen 

• Heterogenität natürlicher Systeme 

• Unzugänglichkeit der natürlichen Systeme 

• zeitliche Variabilität natürlicher Prozesse 

• räumliche Dimension der zu untersuchenden Systeme 

• … 

SEITE 4

100 μm 

1 cm 1 m 100 m 

Interaktion der verschiedenen Erkundungsskalen 

SEITE 5

Aufschlußmethoden zur Untergrunderkundung 

• direkt: z.B. Schürf 

• halbdirekt: z.B. Bohrung, Sondierung 

• indirekt: geophysikalische Methoden, hydraulische 

Tests, Markierungsversuche 

SEITE 6

Baggerschürf 

Vorteil: 

• begehbar 

• gute Profilaufnahme möglich, da Schichtablagerung 

gut erkennbar 

• Entnahme (ungestörter) Bodenproben 

Nachteil: 

• begrenzte Tiefe 

• nur wenige Tests möglich 

SEITE 7

Bohrung 

Nachteil: 

• “Verwischen” verschiedener 

Horizonte 

• i.d.R. keine ungestörte 

Probenahme möglich 

• nur Punktinformation (1D) 

Vorteil: 

• große Tiefen erreichbar 

• zahlreiche Tests lassen 

sich in Bohrung durchführen 

SEITE 8

Bohrverfahren - allg. limitierende Faktoren 

• Bohrloch- / Brunnendurchmesser 

• Tiefe 

• Untergrundbedingungen (Kompaktion, 

Lithologie, Grundwasserverhältnisse) 

• Kosten / Personal 

• Limitierungen des Bohrverfahrens und der 

–ausrüstung 

SEITE 9

(http://www.epa.gov/superfund/programs/dfa/dirtech.htm) 

SEITE 10

Definition “Direct Push” nach EPA 

“Direct push technologies (DP) are a category of equipment that 

push or drive steel rods into the ground.” 

• Direct Push-Technologien erlauben eine kosteneffiziente und schnelle 

Probenahme und Datenerhebung in unverfestigten Böden und 

Sedimenten 

• große Bandbreite an verschiedenen DP-Werkzeugen ist verfügbar: 

• zur in situ-Analyse von Verunreinigungen des Untergrundes 

zur kontinuierlichen Erfassung von geophysikalischen Parametern 

während des Sondiervorganges 

• zur Entnahme von Boden-, Bodenluft- und Grundwasserproben 

SEITE 11

direct push tools 

• EC-Log 

• MIP-Log 

• ROST-Log 

• CPT-Log 

• injection logging 

• permeameter 

•slugtest 

• SPT-log 

•… 

• soil sampling 

• soil gas sampling 

• groundwater sampling 

SEITE 12

Probing systems – single rod system 

EPA, 1997 

• only a single string of rods is used to connect 

the probe or sampling tool to the rig 

• after sample collection (or profile acquisition), 

the entire string of rods must be removed from 

the probe hole. Collection of samples at 

greater depths may require re-entering the 

probe hole, repeating the sampling process. 

• typical diameters: 1 – 2.25" (2.5 – 5.7 cm) 

(ProbingTimes 2008) 

SEITE 13

Probing systems – cased rod system 

EPA, 1997 

• Simultaneous advancement of two probe 

sections: outer casing tube and inner 

sampling rod 

• Samples are collected by only removing the 

inner sampling rods, outer casing prevents 

hole from collapsing 

• Deeper samples are collected by re-inserting 

sampling rods and advancement with outer 

casing 

• relatively large diameter (2 - 4.5"; 5 – 11.4 cm) 

• cross-contamination is minimized, fast when 

continuous sampling is required 

SEITE 14 

(Pictures by Geoprobe)

Geoprobe ® 

66DT 

durch Drücken 

durch Hammern 

und Drücken 

SEITE 15

EPA, 1997 

SEITE 16

direct-push technologies: machines 

SEITE 17


Weight 

down force 

Retraction force 

Percussion rate 

4358 kg 

160 kN 

214 kN 

32 Hz 

SEITE 18


SEITE 19

14 – 28 kg 

14 – 40 kg 

1,5 – 3,0 m 

2,5 – 5,0 m 

8 m 

12 m 

2‘200 – 

7‘700 kg 

6,0 – 15,0 m 

50 m 

90 – 

18‘000 kg 

6,0 – 35,0 m 

60 m 

2‘200 – 

9‘000 kg 

13‘500 – 

54‘000 kg 

6,0 – 25,0 m 

10 – 35,0 m 

60 m 

100 m 

EPA, 1997 

SEITE 20

Direct-Push Technologien: Vorteile 

• Direct-push system sind schneller und flexibler als traditionelle 

Bohrverfahren 

schnelle Probenahme und Datenerhebung, 

Anzahl an Punkten, die bei gegebener Zeit und gegebenen 

finanziellen Mitteln untersucht werden können, ist größer 

Ausrüstung sehr flexibel und mobil 

• mit Direct-push Technologien wird kein Bohrklein ("cuttings“) erzeugt 

es muss kein kontaminiertes Bodenmaterial entsorgt werden 

Kosten für Untersuchung werden reduziert 

Effekte durch Störung entlang Bohrung sind minimiert 

• Veränderung der in-situ- Bedingungen (z.B. Geochemie) ist minimiert 

• Installationen sind schnell und weniger arbeitsintensiv 

• verschiedene Arten von Sensoren (geochemisch, geophysikalisch,…) 

sind verfügbar und Probenahmeausrüstung kann insitu plaziert werden 

SEITE 21

Direct-Push Technologien: Limitierungen 

• Einsatz auf Locker- bis wenig kompaktierte Sedimente beschränkt 

• begrenzte Eindringtiefe (max. 50 m) 

• limitierte Sondierdurchmesser (derzeit max. 4.5" = ca. 114 mm) 

• Probleme durch Verschmieren / Verschleppung möglich 

• klassische bohrlochgeophysikalische Methoden i.d.R. nicht ohne weiteres 

möglich (begrenzte Durchmesser) 

• aufgrund geringer Durchmesser limitierte Flussraten 

(z.B. bei Grundwasserprobenahme) 

SEITE 22

Einsatzgebiete von Direct Push 

FI D-M IP (uV) 

Leitfähigkeit (mS/m) 

• Profilmessungen 

• Probenahme 

• Installation 

SEITE 23

Traditional Site Investigation 

SEITE 24 

(EPA, 1998)

Dynamic Workplan Approach 

SEITE 25 

(EPA, 

1998)

Estimation of geophysical, hydrogeological and 

geotechnical parameters 

• EC-Log 

• Direct Push-Slug Test 

• Injection log 

• Permeameter 

• CPT-Log 

• SPT-log 

• Natural gamma log 

• Temperature log 

• … 

SEITE 26



• EC-Log 




• CPT-Log 

• SPT-log 



• … 

SEITE 27

Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit - EC-profiling 

Butler et al., 2000 

SEITE 28

EC-profiling - Aufbau 

Teufenmesser 

("Stringpot") 

Sondiereinheit 

Schlagkopf 

Datenaufzeichnung mit 

Echtzeitdarstellung der 

Leitfähigkeitsdaten vs. Tiefe 

Signalkabel 

(nach: Christy et al. 1994) 

Sonde mit Sensor zur Messung der 

elektr. Leitfähigkeit 

SEITE 29

EC-profiling - Messprinzip 

niederfrequenter 

Wechselstrom 

Strommessung 

Spannungsmessung 

(nach: Christy et al. 1994) 

SEITE 30

EC-profiling - Messbeispiele 

(aus: Schulmeister et al. 2002) 

SEITE 31


(aus: KGS Open-File Report 99-40) 

SEITE 32


(aus: KGS Open-File Report 99-40) 

SEITE 33

Relation zwischen geophysikalischen und 

hydrogeologischen Parametern 

gravel 

hydraul. conductivity [cm/s] 

coarse sand 

sand 

fine sand 

silt 

clay 

(Chouker, 1970) 

porosity [%] 

electr. conductivity [S/m] 

SEITE 34

Site characterization using direct-push EC-profiling 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 9 10 11 12 

0 40 80 

0 40 80 

0 40 80 

0 40 80 

0 40 80 

0 40 80 

0 40 80 

0 40 80 0 40 80 0 40 80 0 40 80 0 40 80 

0 

2 

4 

6 

8 

x 

x 

x 

10 

x 

x x x x x x 

x 

12 

14 

16 

18 

20 

Depth [m] 

SEITE 35

SEITE 36



• EC-Log 




• CPT-Log 

• SPT-log 



• … 

SEITE 37

Hydraulische Methoden – Direct Push Slug Test (DPST) 

SEITE 38 

Butler et al., 2000 

http://www.kgs.ku.edu/Hydro/Publications/OFR00_40/index.html

Direct Push Slug Test (DPST) - Installation 

SEITE 39

Direct Push Slug Test (DPST) - Versuchsdurchführung 

SEITE 40

Direct Push Slug Test (DPST) - Ergebnisbeispiele 

ST2 - Nauen - July 10, 2003 

Analysis of Test 2i 

ST3 - Nauen - July 10, 2003 

Analysis of Test 3i 

1 

1 

0.8 

Butler (1998) Model 

Normalized Data - H 0 =0.082 m 

0.8 

Springer and Gelhar (1991) Model 

Normalized Data - H 0 =0.075 m 

normierte Absenkung 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

K = 55 m/day 

Butler (2002) correction applied 

0.6 

0.4 

0.2 

0 

K = 9.9 m/day 

-0.2 

-0.2 

-0.4 

0 4 8 12 16 20 24 28 

Ti Si T t I iti ti ( ) 

Zeit (s) 

-0.4 

0 4 8 12 16 20 24 28 

Ti Si T t I iti ti ( ) 

Zeit (s) 

SEITE 41

Direct Push Slug Test (DPST) - Auswertung 

SEITE 42


SEITE 43


Abhängigkeit bzgl. Brunnenentwicklung 

SEITE 44

Brunnenentwicklung – "well development" 

(Driscoll, 1986) 

Methoden: 

• Überpumpen 

• mechanisches Stoßen ("surge block") 

• (Air) Jetting 

SEITE 45

Hydraulische Methoden – 

Direct Push Injection logging 

(DPIL) 

K relativ 

= f(Q,Δp,S) 

Q = injection rate 

Δp = injection pressure 

S – system parameters 

(Dietrich et al. 2008) 

SEITE 46

Hydraulische Methoden – Direct Push Injection logging (DPIL) 

SEITE 47

SEITE 48 

direct-push technologies: 

hydraulic methods – 

injection logging


K − DPIL = 

1 

R total 

− R 

wobei R total 

= R screen 

+R tube 

0.01 

0.009 

tube 

laminare Strömung 

R tube 

8Lυ 

= π 

4 

⋅ r 

turbulente Strömung 

R tube 

= a ⋅Q 

+ b 

0.008 

0.007 

R [bar/(l/h)] 

0.006 

0.005 

0.004 

0.003 

0.002 

0.001 

0 

y = 2E-05x - 0.0013 

R 2 = 0.9964 

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 

Q [l/h] 

SEITE 49


0 

DPIL1 injection rates 

89 - 100 l/h 

69 - 79 l/h 

42 - 52 l/h 

0 

DPIL1 injection rates 

89 - 100 l/h 

69 - 79 l/h 

42 - 52 l/h 

2 

2 

Depth from land surface (m) 

4 

6 

8 

10 

12 

14 


4 

6 

8 

10 

12 

14 

16 

Rohdaten 

16 

nach Korrektur 

0.1 1 10 

K-DPIL (l/(h*kPa)) 

0.1 1 10 


(Dietrich et al. 2008) 

SEITE 50


100 

Direct-Push Slug Test 

Direct-Push Permeameter 

Transformed DPIL1 

Transformed DPIL2 

Dominant Grain Size Interval 

Grain Size (mm) 

0.01 0.1 1 10 

0 

K from Slug Tests (m/d) 

10 

1 

0.1 

K-ST = K-DPIL 5.455 * 10.173 

R 2 = 0.958 


2 

4 

6 

8 

10 

12 

14 

16 

0.01 

0.1 1 10 


18 

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 

Hydraulic Conductivity (m/day) 

SEITE 51

Hydraulische Methoden – Direct Push Permeameter (DPP) 

Deriving hydraulic conductivity: 

a) gradient configuration 

K 

= 

⎛ 

1 1 

⎞ 

Q 

⎜ − ⎟ 

⎜ r r ⎟ 

⎝ 1 2 ⎠ 

4π( 

h − h ) 

1 2 

K 

b) pole-pole configuration 

1 

Q 

= 

4π 

h r 

1 

1 

K 

2 

Q 

= 

4π 

h r 

2 

2 

SEITE 52

direct-push technologies: hydraulic methods – permeameter 

SEITE 53

direct-push technologies: hydraulic methods – comparison 

0 

2 

DPIL Ratio (Q/ dp) 

0.1 1 10 100 


4 

6 

8 

10 

12 

14 

16 

18 

1.56 m DPP-DPIL separation 

20 

0.01 0.1 1 10 100 1000 

Hydraulic Conductivity (m/day) 

Direct-Push Permeameter 

Slug Tests 

Direct-Push Injection Log 

SEITE 54

direct-push technologies: hydraulic methods – comparison 

Estimation 

K f 

Measuring 

speed 

Robustness 

EC logging 

site specific 

continuous 

+++ 

Injection logging 

relative 

ca. 1 min / MP 

+ 

Slug test 

absolute 


+++ 

Permeameter 

absolute 


-- 

Injection logging 

+ Slug test 

absolute 

+ 

SEITE 55

SEITE 56 

Hydraulic Profiling Tool (HPT)

SEITE 57 

Hydraulic Profiling Tool (HPT)



• EC-Log 




• SPT-log 

• CPT-Log 



• … 

SEITE 58

SPT – Standard Penetration Test 

DIN 4094 

Bundesanstalt für Wasserbau 

SEITE 59

CPT – Cone Penetrometer Testing 

• Elektronische Messsonde von 10cm 2 oder 15cm 2 Querschnittfläche 

• Sensoren (DMS, Piezoelement, Beschleunigungsaufnehmer) zur 

in-situ Messung von: 

- Spitzendruck q c 

- Mantelreibung f s 

- Porendruck u 

(Dissipation) 

- Neigung i (x- und y-) 

• Konstante Penetrationsgeschwindigkeit von 2 cm/Sek. (1,5 bis 2,5) 

• Vertikale Auflösung von praktisch 10 mm, theoretisch 4 mm 

SEITE 60


US-EPA 542-R-04-017 (2004) 

SEITE 61


Parameter 

Spitzendruck qc 

Mantelreibung fs 

Porendruck u, Dissipation 

Neigung i (x- und y-) 

Sondiergeschwindigkeit 

Sondierlänge 

Gesamtdruck 

Reibungsindex Rf = (fs/qc)*100% 

Aussage über 

Lagerungsdichte 

Material/Lithologie 

Konsolidierung, Scherfestigkeit 

geotechn. Risiko 

Qualität, vertikale Auflösung 

geotechn. Risiko 

Statistik 

Material, Bodenklassifikation 

SEITE 62


Einsatzgebiete: 

• Allgemeine geo- und umwelttechnische Fragestellungen 

• Baugrunderkundung, Standsicherheitsmaßnahmen, Risikoabschätzung 

• Umweltanalytik und Schadstofferkundung 

• in natürlichen oder anthropogen veränderten „Weichschichten“ (Sedimente, 

Schüttungen oder Verwitterungsbereiche) 

Beispiele: 

• Straßen-, Brücken-, Gleis-, Damm-, Trassen- und Tunnelbau 

• Industrieanlagen, Gebäudekomplexe und Wohnungsbau 

• Landgewinnung, Halden- und Tailingssicherung, Deponieanlagen 

• Geologische Erkundung (zivil und militärisch) 

• Windkraftanlagen (on- und off-shore) 

• Hafenbauten, Pipeline- und Plattformbau (near- und off-shore) 

SEITE 63

direct-push technologies: Cone Penetrometer Testing (CPT) 

(Fejes et al., 1997) 

SEITE 64


(GEOMIL, 2007) 

SEITE 65

SEITE 66

Tip resistance, friction ratio and lithology log 

SEITE 67

Cone Penetrometer 

Testing 

SEITE 68 

Teufe [m u. GOK] 

0 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10 

11 

12 

13 

14 

15 

16 

17 

18 

19 

20 

21 

22 

23 

24 

25 

26 

Spitzendruck 

[MPa] 

0 20 40 60 0 1 2 3 4 5 6 7 8 

FUGRO, 2007 

Reibungsverhältnis 

[%] 

0,00 

2,00 

Vorschachtung 

2,00 3,30 Grobsand, 

mittelsandig 

3,30 

5,30 Feinsand, 

mittelsandig 

5,30 

9,00 

16,40 

21,30 

Geologische 

Interpretation 

9,00 Mittelsand, 

grobsandig, 

lagenweise 

feinsandig 

16,40 

Mittelsand, 

grobsandig 

21,30 

Grobsand, 

kiesig 

25,20 Ton, 

schluffig, nach 

unten 

zunehmend 

sandig 

25,20 26,34 Feinsand 

mittelsandig, 

Endteufe 

26,34

CPT – Vereinfachte Interpretation 

(nach Robertson & Campanella 1984) 

SEITE 69

CPT – Cone Penetration Testing 

(nach Robertson et al., 1986) 

SEITE 70



• EC-Log 




• SPT-log 

• CPT-Log 



• … 

SEITE 71

Natürliche Gamma-Messung 

Anwendung: 

• Lithologische Gliederung sedimentärer Formationen, 

• Bestimmung des Tongehaltes von Sedimenten 

• Tonmineralbestimmung durch spektrale Messungen 

• Tongehaltsbestimmung 

Gamma (cps) 

0 1 2 3 4 

0 

5 

Tiefe (m) 

10 

15 

SEITE 72

Natürliche Gamma-Messung 

SEITE 73

Temperaturmessung 

(GTC Kappelmayer, 2007) 

SEITE 74

Temperaturmessung 

(GTC Kappelmayer, 2007) 

SEITE 75

Estimation of (geo)chemical parameters 

• Membrane Interface Probe (MIP) 

• Laser induced fluorescence (LIF) 

• camera cone 

• … 

• … 

SEITE 76

MIP - Membrane Interface Probe 

• detaillierte raumbezogene Daten zur Schadstoffverteilung im Untergrund 

• qualitative und halbquantitative Messmethode 

• Messung aller detektierbaren Stoffe (gelöst und sorbiert, Gas- und Flüssigphasen) 

• keine Kalibrierung möglich 

• Geeignet für: 

• Räumliche Kartierung von Quellbereichen 

• Abgrenzung bzw. Kartierung von Schadstofffahnen 

• Ermittlung von Quellbereichen 

• 3-dimensionale Erfassung eines Schadensbildes 

BEACHTE: MIP ist nur eine SCREENING-Methode 

kann aber Grundlage für gezielte Analytik und Monitoringkonzepte liefern! 

SEITE 77


www.geoprobe.com 

(Geolog, 2007) 

SEITE 78


Detektierbare Schadstoffgruppen 

• Siedepunkt max. ca. 120° C 

• Geringer Dampfdruck 

• Nachweis durch Detektoren (PID, FID und DELCD) 

Beispiel: TCE ist besser detektierbar als PCE 

PCE: Hoher Chlorierungsgrad aber hoher Siedepunkt (121° C) 

TCE: Niedriger chloriert aber geringer Siedepunkt (86° C) 

SEITE 79


Photoionisationsdetektor (PID): "Probe" wird durch eine intensive UV- 

Strahlung ionisiert und durch Leitfähigkeit in der Gasphase nachgewiesen. 

Substanzen mit einem Ionisationspotential von > 10,6 eV können nicht bestimmt 

werden. 

Mit dem Flammenionisationsdetektor (FID) werden kohlenstoffhaltige, 

flüchtige, oxidierbare Substanzen in gasförmigen Medien detektiert. 

Das zu untersuchende Gas wird in einem Brenner mit H 2 

vermischt und 

elektrisch gezündet. Die Pyrolyse der meisten organischen Verbindungen 

erzeugt in der Flamme Ionen und Elektronen, die zu einer elektrischen 

Leitfähigkeit innerhalb der Flamme führen. 

DELCD (Dry Electrolytic Conductivity Detector) detektiert nur halogenierte 

Verbindungen und erlaubt dadurch eine zuverlässige Interpretation der 

Kohlenwasserstoff-Signale, die durch den FID oder PID detektiert werden, 

hinsichtlich des Vorkommens von halogenierten Schadstoffen. 

SEITE 80


Nachweisempfindlichkeit 

SUBSTANZ 

PID 

FID 

DELCD 

PCE 

+ + + 

+ 

+ + + 

TCE 

+ + + 

+ 

+ + + 

cis – DCE / trans - 

DCE 

+ + 

+ 

+ + 

VC 

+ 

+ 

+ 

TCA 

- 

+ 

+ + + 

Benzol 

+ + 

+ + + 

- 

Toluol 

+ + + 

+ + + 

- 

Ethylbenzol 

+ + + 

+ + + 

- 

Xylole 

+ + + 

+ + + 

- 

(Nachweisempfindlichkeit +++ = gut, ++ = mittel, + = gering, - = keine Detektion) 

SEITE 81

MIP – horizontale Schadstoffverteilung 


SEITE 82

MIP – horizontale Schadstoffverteilung 


SEITE 83

MIP –Schadstoffverteilung 

im Blockbild 


SEITE 84

Rapid Optical Screening Tool (ROST TM ) 

WAVELENGTH DISTRIBUTION 

PETROL 


KEROSENE 


HYDRAULIC OIL 


TAR 

340nm 390nm 440nm 490nm 

340nm 390nm 440nm 490nm 

340nm 390nm 440nm 490nm 

340nm 390nm 440nm 490nm 


TURPENTINE 


DIESEL 


CREOSOTE 


0IL 

340nm 390nm 440nm 490nm 

340nm 390nm 440nm 490nm 

340nm 390nm 440nm 490nm 

340nm 390nm 440nm 490nm 

SEITE 85 

(Neuhaus, 2001)

SEITE 86 

LIF – Laser induced fluorescence

direct-push technologies: Laser Induced Fluorescence 

e.g. ROST ®: Rapid Optical Screening Tool for screening of hydrocarbons 

Neuhaus, 2005 

SEITE 87

Rapid Optical Screening Tool (ROST TM ) 

0.004 

Vertical Scale 1:80 

Cone Resistance in MPa 

Friction Ratio in % 

2 4 6 8 0 10 20 30 40 50 60 70 0 10 

ROST1 

ROST Fluorescence in % 

8 10 0 50 0 2 4 6 100 150 200 250 

pV 

0.0035 

0.003 

0.0025 

0.002 

Depth in m bgs. 

0 

1 

2 

0 

1 

2 

Depth in m bgs. 

0.0015 

0.001 

0.0005 

0 

0.3 

3 

4 

3 

4 

0 50 100 150 200 250 300 

ns 

Background 

pV 

0.25 

0.2 

0.15 

5 

5 

0.1 

0.05 

6 

6 

0.16 

7 

8 

9 

7 

8 

9 

pV 

0.14 

0.12 

0.1 

0.08 

0.06 

0 

0 50 100 150 200 250 300 

ns 

Kerosene 

10 

10 

0.04 

0.02 

11 

11 

0 

0.008 

0 50 100 150 200 250 300 

0.007 

12 

13 

14 

12 

13 

14 

ns 

Kerosene 

pV 

0.006 

0.005 

0.004 

0.003 

0.002 

15 

15 

0.001 

16 

16 

pV 

1 

0.9 

0.8 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0 

0 50 100 150 200 250 300 

Weathered or degraded 

Kerosene 

ns 

0.2 

0.1 

0 

0 50 100 150 200 250 300 

ns 

Kerosene 

0.008 

0.007 

0.006 

0.005 

pV 

0.004 

0.003 

pV 

0.005 

0.0045 

0.004 

0.0035 

0.003 

0.0025 

0.002 

0.0015 

0.001 

0.002 

0.001 

0 

0 50 100 150 200 250 300 

ns 

Dissolved Fraction 

0.0005 

SEITE 88 

0 

0 50 100 150 200 250 300 

ns 

Background 

(Neuhaus, 2007)

Camera Cone 

(van den Boogaart et al., 2001) 

(Bratton, 2000) 

SEITE 89

Camera Cone – Aufnahmen von Teeröl 

(Bratton, 2000) 

SEITE 90

Soil, soil gas, groundwater sampling 

SEITE 91

soil sampling 


SEITE 92

soil sampling 


SEITE 93

Sonic Drill 

150 Hz 

vibrations frequency 

SEITE 94 

www.sonicsampdrill.com

Sonic Drill 

1. Liquifaction / fluidization (Bingham's law – nonnewton 

fluid) 

2. intertial effects 

advantages: 

• extremly high penetration rates 

• no cuttings (only pure sonic) 

• cross-contamination is minimized 

• high quality cores possible 

shear stress 

Binham-plastic fluid 

Newton fluid 

shear rate 

SEITE 95

Sonic Drill 

SEITE 96

soil gas sampling 

SEITE 97

direct-push technologies: soil gas sampling 

extension rods 

w/ point popper 

Tubing + adapter 

Direct Push-rod 

Post Run Tubing 

point holder 

expandable 

drive point 

SEITE 98

direct-push technologies: soil gas sampling 

EPA (2006) 

SEITE 99

groundwater sampling 

EPA, 1997 


SEITE 100

exposed screen groundwater sampler 

SEITE 101

sealed screen groundwater sampler 

Sampling Point 16 (SP16) – Geoprobe ® 

SEITE 102

Sampling Point 16 (SP16) – Geoprobe ® 

SEITE 103

BAT ® in situ sampler 

(from: US-EPA 542-R-04-017 (2004)) 

SEITE 104

Hydropunch ® sampler 

(from: US-EPA 542-R-04-017 (2004)) 

SEITE 105

Waterloo profiler ® 

(from: US-EPA 542-R-04-017 (2004)) 

(from: US-EPA 2005) 

SEITE 106

eferences and literature “Direct Push” 

 

US-EPA: Dynamic Field Activities 

http://www.epa.gov/superfund/programs/dfa/dirtech.htm#gen 

Site with many links and other literature refernces 

EPA, 1997: 

EPA, 2005: 

EPA, 2006: 

 

 

 

 

Office of Underground Storage Tanks: Expedited Site Assessment Tools For Underground Storage 

Tank Sites: A Guide for Regulator, EPA 510-B-97-001 

http://www.epa.gov/swerust1/pubs/esa-ch5.pdf 

Groundwater Sampling and Monitoring with Direct Push Technologies (EPA 540/R-04/005) 

http://www.epa.gov/superfund/programs/dfa/download/directpush.pdf 

Comparison of Geoprobe PRT and AMS GVP Soil-Gas Sampling Systems with Dedicated Vapor 

Probes in Sandy Soils at the Raymark Superfund Site 

Dietrich, P., Leven, C. (2006): Direct push-technologies In: Kirsch, R. (Hrsg.): Groundwater geophysics. 

A tool for hydrogeology, Springer, Berlin, S. 321-340 

DP Methods for Hydrostatic Characterization: http://www.kgs.ku.edu/Hydro/DirectPush/index.html 

EPA Field Analytic Technologies: http://clu-in.org/char/technologies/ 

EPA REACH IT (REmediation And CHaracterization Innovative Technologies) 

http://www.epareachit.org/index.html 

SEITE 107

SEITE 108

Direct Push-Technologien - SINBRA

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