Die erreichte Zerkleinerung und die Form des Haufwerks sind die beiden wichtigsten Ergebnisse einer Tagebausprengung. Schnelle Informationen über die Eigenschaften des gesprengten Haufwerks ermöglichen eine zielgerichtete und effiziente Produktionsplanung und Kenntnisse über die erreichte Zerkleinerung ermöglichen außerdem Anpassungen in der weiteren Zerkleinerungskette. Durch den Einsatz von UAVs (unmanned aerial vehicles) gemeinsam mit modernen Algorithmen aus dem Bereich Computer Vision und des maschinellen Lernens soll eine schnelle Erfassung und Interpretation der Daten bei gleichzeitiger Integration in die herkömmlichen betrieblichen Abläufe ermöglicht werden, und außerdem können Schwächen bodengebundener Systeme hinsichtlich Vollständigkeit und Repräsentativität umgangen werden. Im vorliegenden Beitrag wird einerseits auf den relevanten Stand des Wissens und der Technik eingegangen und andererseits wird die verfolgte Stoßrichtung bei der Systementwicklung dargelegt sowie erste Arbeiten präsentiert. / The fragmentation and the shape of the muck pile are the two major outcomes of open pit mine and quarry blasts. Fast information about the muck pile properties will help to improve the production scheduling and furthermore this information could be used to optimize the blasting patterns of future production blasts. The combined use of unmanned aerial vehicles (UAVs) and modern machine learning and computer vision systems offers a new way of acquiring spatial data to determine on-site fragment size distribution, while at the same time enabling integration into common work flows and mitigating the weaknesses of ground-based systems with special regard to completeness and representativeness. In the present paper, we will discuss the relevant related work, present the planned path for system development and give examples of first work.

Die Rückstandshalden des Kalibergbaus bestehen überwiegend aus Steinsalz. In Abhängigkeit der Stabilität des Untergrundes sowie der Haldenhöhe neigen diese Halden dazu sich plastisch zu verformen. Diese Deformationen gilt es frühzeitig zu erkennen und zu bewerten. Das neue gestaffelte Monitoringkonzept beruht auf langjährigen Erfahrungen, die ebenso kurz vorgestellt werden. / Tailing heaps of potash mining consist predominantly of rock salt. Depending on the stability of the underground, as well as the heights of the heaps, these heaps tend to deform plastically. These deformations must be recognized and assessed at an early stage. The new graduated monitoring concept is based on many years of experience, which are also briefly presented.

Concrete is a predominant construction material due to several advantages; however, the pure cementitious composites have shown quasi-brittle behavior with undesirable typical large cracks under tensile loading conditions. Thus, the addition of a small volume of short fibers is a well-known strategy to increase the ductility and toughness of cementitious matrices besides optimization of the crack opening. Strain-hardening cement-based composites (SHCCs) is a particular class of fiber-reinforced concretes (FRCC) that can develop controlled multiple cracks while subjected to incremental tensile loading conditions. However, a proper composition design, especially concerning fiber and bond properties, still follows a trial and error approach. This work presents a newly developed model to simulate SHCC at the meso-scale level. This model is based on Finite-Element-Method and allows for nonlinear behavior for cement matrix, fiber material, and bond laws. Concerning three complexities of target FRCC, i.e., crack formation in the cement matrix, a large number of explicit fibers with arbitrary random distribution, and fibers’ interaction with the cement matrix via the bond, extra features are added to standard FE consist of: • Further development of the Strong Discontinuity Approach (SDA) to model discrete cracking of continuum elements on the element level • Discretization of single fibers by truss elements with truss nodes independently placed of continuum nodes • Connecting SDA elements to explicit truss elements by particular bond elements. In this research study, first, theoretical basics and special implementation issues were described. Later, this newly developed model was calibrated with several simple configurations. The bond law utilized in the simulation was derived from single fiber pullout test and calibrated with several analyses. In the next step, 2D SHCC dumbbell specimens under tensile loading condition were simulated, and a series of numerical case studies were performed to assess the quality, credibility, and limitations of the numerical model. It should be noted that cracking patterns could not be directly compared to experimental cracking patterns as the simulation model’s current state is deterministic by random material properties that influence the experimental specimen behavior. Taking the effect of random field and other simplifying assumptions into account, the simulation model seems to describe enumerated SHCC behavior at an acceptable level. In summary, a further base is given for the target-oriented design of FRCC material composition to reach the given objectives of material properties. The concepts and methods presented in this study can simulate short and thin polymer fibers in a random position and steel fibers and structures with long reinforcement in a regular arrangement.

After the excavation of a cut slope ongoing deformations on the slope surface can often be measured. These deformations can be induced due to various processes and can also be used as an indicator of slope stability. If the reasons for the deformations are known, selective stabilization methods can help to decelerate, or stop, the movements. The potential for the recognition of displacement patterns in excavated slopes is studied in this dissertation. In the laboratory, the analysis of displacement patterns due to various processes is difficult as identical initial test conditions can hardly be reproduced. Furthermore, measurements of displacements can only be conducted to a limited degree. Therefore, numerical calculations using the finite element method were applied to simulate excavation processes and analyse the displacements. In addition, a suitable mathematical model has to be used to represent the stress-strain behaviour during the unloading process. Three different advanced constitutive soil models were chosen to calculate an excavation process of an idealized slope assuming drained conditions: - elasto-plastic Modified-Cam-Clay model - rate-independent hypoplastic model according to Masin - rate-dependent visco-hypoplastic model according to Niemunis Before conducting the excavation simulation, the soil parameters of the constitutive models were calibrated by means of numerical element tests, depicting the stress paths of conventional laboratory tests. Within the literature, those conventional laboratory tests are recommended for the determination of parameters for the constitutive models. A parameter set for the visco-hypoplastic model was chosen from literature. The parameters were adapted for the remaining models. Thus, all three models predicted approximately the same stress-strain behaviour during conventional laboratory tests. Despite the correlations during the element tests, the constitutive models predicted different displacements during the calculation of the excavation of an idealized slope under drained conditions. Thereupon, load-controlled triaxial compression tests were conducted reproducing the characteristic stress paths during an excavation process. At the same time, numerical calculations were carried out to reproduce the triaxial compression tests, and the measured and calculated displacement behaviour was compared. Different processes such as pure unloading due to excavation, excavation in overconsolidated soil, excavation coupled with consolidation, excavation coupled with previous ground water lowering and consolidation as well as the influence of creep effects were considered in the analysis of the displacement patterns during an excavation. It can be stated that the evaluation of displacements and changes in displacements in a single point on the slope surface cannot provide sufficient information about a certain physical process. Only the combination of displacement paths at different survey points will lead to a reliable conclusion. Thus, representative displacement patterns for different processes are recognizable during and after the excavation, which can be used for the identification. During the numerical simulation of an in-situ model test, where a slope was brought to failure by excavation, the calculated displacements were analysed for identifiable displacement patterns. It can be stated that despite different slope systems, consistencies were found within characteristic survey points. These points can be used to identify patterns within the displacement contours.

Im Mai 2017 wurde das „Gesetz zur Suche und Auswahl eines Standortes für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle“ (Standortauswahlgesetz -StandAG) vom Bundestag und Bundesrat neu verabschiedet. In diesem Gesetz sind sämtliche Kriterien (geowissenschaftliche Kriterien, planungswissenschaftliche Kriterien, Kriterien für Sicherheitsuntersuchungen) erstmals gesetzlich festgelegt, die für die zukünftige Auswahl eines Standortes für ein Endlager für hoch radioaktive Wärme entwickelnde Abfälle (ausgediente Brennelemente und Abfälle aus der Wiederaufarbeitung bestrahlter Brennelemente) in Deutschland gelten. Die Kriterien sind vorab durch die „Kommission Lagerung hochradioaktiver Abfallstoffe“ (Endlagerkommission) in zweijähriger Arbeit von 2014 bis 2016 in kontroverser Diskussion festgelegt worden. In diesem Beitrag werden die geowissenschaftlichen Kriterien und die Phasen im Standortauswahlverfahrens kurz vorgestellt. Der Autor war Mitglied der Endlagerkommission. / In May 2017, the 'Act on the Search for and Selection of a Site for a Repository for Highly Radioactive Waste' (Site Selection Act - StandAG) was passed by the German “Bundestag” and “Bundesrat”. This Act for the first time defines by law all the criteria (geoscientific criteria, planning criteria, criteria for safety investigations) that apply to the future selection of a site for a repository for high-level radioactive, heat-generating waste (spent fuel elements and waste from the reprocessing of spent fuel elements) in Germany. The criteria have been defined in advance by the 'Commission on the Storage of Highly Radioactive Waste Materials' (Final Storage Commission; “Endlagerkommission”) in a controversial discussion during two years of work from 2014 to 2016. In this article, the geoscientific criteria and the phases in the site selection process are briefly presented. The author was member of the Repository Commission.

Im Rahmen des von der europäischen Kommission geförderten Forschungsvorhaben Real-Time Mining (Förderkennzeichen 641989) wurde eine Leitstand-Software entwickelt, mit der die heterogenen Daten der verschiedenen Partner in einer homogenen Benutzeroberfläche visualisiert und analysiert werden können. Das Visualisierungscockpit ist ein leistungsstarkes Modul, das die interaktive Darstellung von Lagerstättenmodellen, die 3DExtraktionsplanung, integrierte Daten des Positionierungssystems sowie die Visualisierung von Sensor- und Maschinenleistungsdaten beinhaltet. Neue Hardware-Technologien bieten heutzutage eine Vielzahl von Möglichkeiten für die innovative Umsetzung von Visualisierungslösungen. Der Einsatz von Virtual-Reality-Brillen ermöglicht eine immersive Erforschung der 3D-Daten. Dies ist noch intuitiver und komfortabler als eine 'klassische' 3D-Visualisierung und bietet große Möglichkeiten zur Unterstützung einer optimierten Entscheidungsfindung. Insbesondere in der Bergbauindustrie stehen sehr heterogene und komplexe Datensätze zur Verfügung. Um die Exploration dieser Daten besonders intuitiv zu gestalten, ist der Einsatz der VR-Technologie besonders naheliegend und daher wurde die Cockpit-Software als „VR-ready“ konzipiert. Die Implementierung basiert auf modernsten Technologien unter Berücksichtigung spezieller Softwareentwicklungsanforderungen wie Benutzerfreundlichkeit, Performance, Kompatibilität, Modularität und Erweiterbarkeit. / As part of the research project funded by the European Commission (number 641989), a control station software was developed with which the heterogeneous data of the various partners can be visualized and analyzed in a homogeneous user interface. The visualization cockpit is a high-performance module that includes the visualization of deposit-model, 3D extraction planning, integrated data of the positioning-system as well as the visualization of sensor and machine performance data. New hardware technologies offer a variety of possibilities for innovative implementation of visualization solutions. The use of virtual reality glasses enables immersive exploration of the 3D data. This is even more intuitive and convenient than a “classic” 3D visualization and offer great opportunities to support optimized decision making. Especially in the mining industry very heterogeneous and complex data sets are available. To make the exploration of the data particularly intuitive, the use of VR technology is particularly obvious. The implementation of the cockpit software is carried out based on the latest technologies with respect to special software development requirements such as user-friendliness, performance, compatibility, modularity and expandability.

In diesem Beitrag wird die Entwicklung der nordsuchenden Vermessungskreisel in Deutschland kurz dargestellt. An Beispielen werden Anwendungsgebiete und technische Parameter diskutiert und aktuelle Geräte mittlerer Genauigkeit vorgestellt. Zuletzt werden neue Technologien und die möglichen Anwendungen dieser Technologien beschrieben. / This article briefly describes the development of the north-seeking gyros in Germany. Examples of application areas and technical parameters are discussed and current medium-precision devices are presented. Finally, new technologies and possible applications of these technologies are described.

Im Beitrag werden zwei alternative Methoden zur inversen Schätzung der Parameter für Bodenbewegungsvorausberechnungsmodelle aus Messdaten zu Höhenänderungen an Höhenfestpunkten gegenübergestellt, ein Ansatz unter Nutzung der Ausgleichungsrechnung sowie ein Bayes’scher Ansatz unter Nutzung der Monte-Carlo-Simulation. Der Vergleich erfolgt im Kontext eines Kavernenfeldes. Es wird gezeigt, dass durch beide Verfahren aus Höhenbeobachtungen an der Tagesoberfläche die Parameter Hohlraumkonvergenz und Einwirkungswinkel signifikant präzisiert werden können, was zu verbesserten Vorhersagen führt. Im Ergebnis der Studie lassen sich Möglichkeiten ableiten, das Messnetz zu optimieren. / The paper compares two alternative methods for inverse estimation of the parameters for ground movement prediction models from elevation change measurements at fixed levelling points, an approach using the geodetic adjustment theory and a Bayesian approach using Monte-Carlo simulation. The comparison is performed in the setting of a cavern field. It is shown that both methods allow utilizing elevation-change observations on the surface to significantly improve the prediction of the parameters convergence and angle of influence. Such an approach will lead to improved predictions. As a result of the study, opportunities for optimizing the elevation measurement network can be lifted.

Supporting environmental monitoring with remote sensing data considerably increases cost effectiveness and reliability of traditional, manual solutions. Additionally, by means of automation, it bears the potential to prevent contaminations or disasters through the availability of timely and spatially dense data. To this end, we investigate the possibility to monitor gas and oil pipelines of a storage cavern by using optical, multi spectral data from the Copernicus Sentinel 2 satellites. Due to a lack of known disasters/contaminations, we resort to a monitoring approach based on statistical outliers. First results demonstrate the general capability of our approach to detect contaminations and generate warnings.

Bereits seit Längerem wird das terrestrische Laser Scanning zur Vermessung von über- und unterirdischen Bauwerken eingesetzt. Die Forderung nach einer detaillierten digitalen 3D-Dokumentation erfordert geeignete Methoden, die eine möglichst hohe geometrische Auflösung bei entsprechend effizienten Aufnahmeverfahren ermöglichen. Gerade die Bedingungen unter Tage stellen große Herausforderungen an die Aufnahme: Obwohl viele Scanpositionen aufgenommen werden müssen, spielt der Zeitaufwand für die Abwicklung des gesamten Scanprojekts eine große Rolle. Obwohl keine GNSS (Global Navigation Satellite System)-Messungen möglich sind, sind die Anforderungen an die Robustheit des „Workflows“ und an die Genauigkeit des Gesamtprojekts hoch. Auf der einen Seite sollen große und komplexe 3D-Daten möglichst lückenfrei und komplett aufgenommen, auf der anderen Seite sollen die Ergebnisse dann aber auch möglichst vielen Anwendern flüssig und intuitiv bedienbar zur Verfügung stehen. In vielen Details wurde gerade in den letzten Jahren der gesamte Aufnahme- und Auswerteprozess beschleunigt und verbessert: Die Laserscanner messen mit „Millimeter-Genauigkeit“, es können dutzende hochauflösende Scans pro Stunde aufgenommen werden, die Scanpositionen werden auch ohne GNSS-Information automatisch zueinander registriert und eine Ausgleichsrechnung kann abschließend einen Fehlerreport des gesamten Vermessungsprojektes liefern. Diese Arbeit soll sowohl den gesamten „Vermessungs-Workflow“ beschreiben, als auch eine neue Methode aufzeigen, ein Scanprojekt mehreren Institutionen gleichzeitig zugänglich zu machen. Alle Scans eines Projektes können speicheroptimiert im Intranet oder im Internet als ein sogenanntes „RiPANO“-Projekt gespeichert werden. Die Navigation zwischen einzelnen Scanpositionen erfolgt intuitiv, rasch und übersichtlich. Mehrere Benutzer können dann gleichzeitig darauf zugreifen und die Daten so vorbereiten, dass daraus CAD-(Bestands-)Pläne erstellt werden können. / For some time now, terrestrial laser scanning has been used for surveying above and below ground structures. The demand for detailed digital 3D documentation requires suitable methods that allow the highest possible geometric resolution with correspondingly efficient recording methods. The underground conditions in particular pose great challenges for the recording: although many scan positions have to be recorded, the time required to complete an entire scan project plays an important role. Although no GNSS (global navigation satellite system) measurements are possible, the demands on the robustness of the registration and the accuracy of the overall project are high. On the one hand, large and complex 3D data should be recorded as gap-free and complete as possible, on the other hand, the results should be made available to as many users as possible in a fluent and easy to use way.