Original paper

Gaspermeabilitätsmessungen in Bodenproben mittels Röntgen-Computertomographie

[Gas permeability measurements in soil samples by means of X-ray computed tomography]

Matthies, Dietmar; Gerschwitz, Marc; Hess, Ulli; Horn, Peter; Kirschner, Alexander

Kurzfassung

Es wird ein analytisches Verfahren vorgestellt, mit dessen Hilfe erstmals die diffusive Gasausbreitung in Bodenproben sichtbar gemacht und zerstörungsfrei gemessen werden kann. Mit Hilfe von Xenongas als Kontrastmittel und eines klinischen Röntgen-Computertomographen gelingt es, in Bodenproben an beliebiger Stelle den gasaktiven Grobporenraum darzustellen und die Konzentration sowie die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Gases zu bestimmen. Das Verfahren lehnt sich an die Subtraktionsangiographie der medizinischen Diagnostik an. Anhand zweier Bodenmonolithe, die in natürlicher Lagerung und in verdichteter Form vorliegen, werden einige der Möglichkeiten der CT-Technik vorgestellt. Darüber hinaus werden erstmals Diffusionskoeffizienten von Xenon im Boden präsentiert.

Abstract

For the first time a non-destructive analytical technique is presented, which allows the visualization of the diffusive gas flow through porous soil samples. By means of a clinical X-ray computertomograph and Xenon as a contrasting medium it becomes possible to visualize gas active coarse pores and to measure gas flow velocities as well as gas concentrations at any position within the sample. This technique is closely related to the subtraction angiography in medical diagnosis. Two soil samples, undisturbed and compacted, serve to demonstrate the capabilities of the method. Furthermore, diffusion coefficients for Xenon in soil are for the first time presented.

Keywords

Experimental studiesnew methodX-ray computed tomographyinstrumentationsoildiffusion coefficientsxenon