Dr. Sylvia Stegmann

Die Stabilität von Sedimenten ist ein kontrollierender Faktor für denudative als auch tektonische Prozesse. Marine Sedimente sind durch einen hohen Feststoffanteil und einem Porenvolumina, welches mit Fluiden angefüllt ist, charakterisiert. Mit zunehmender Konsolidierung und Kohäsion nimmt der Porenraum entsprechend ab und damit auch der den Fluiden zur Verfügung stehende Raum. Ist Drainage des Sediments nicht oder nur unzureichend gewährleistet, oder wird Fluid aus anderen Quellen zugesetzt, kann das Sediment Porenüberdrücke aufweisen. Prozesse, die zu Porenüberdrücken führen, sind z.B. hohe Sedimentationsraten (Tiefseegraben, Fjord, Delta, Ästuar), tektonische/tidale/glaziale Beladung, Kohlenwasserstoffbildung, Gashydratzersetzung, Zufluss von Grund- oder Tiefenwässern, Niederschlag (e.g. Monsun) oder / und Mineraldehydrierung. Porenüberdrücke verursachen eine Verringerung der effektiven Spannung im Sediment, was eine Destabilisierung von Böden zur Folge haben kann. Neben dem Porendruck stellen die Reibungseigenschaften (namentlich der Reibungskoeffizient µ) und die Festigkeit von Sedimenten/Gesteinen (als Funktion der mineralogischen Zusammensetzung) maßgebliche geotechnische Kenngrößen dar, die die Stabilität von Sedimenten definieren.

Zur Erfassung der Festigkeit von marinen Sedimenten und des Porendrucks entwickelten wir zwei in situ Meßlanzen, die in Wassertiefen bis 200 m (Flachwasserlanze) sowie in 3200 m (Tiefwasserlanze) operieren können. Beide System gründen auf dem Meßprinzip von industriell standardisierten CPT-Spitzen. Während die Lanze in das Sediment eindringt, wird der Porendruck (= gemessener Druck - hydrostatischer Druck) als auch die Kraft gemessen, die das Sediment dem Gerät entgegenbringt (Spitzenwiderstand und Mantelreibung). Aus diesen Parametern können geotechnische Kenngrößen wie Permeabilität, Scherfestigkeiten abgeleitet oder Bodenklassifizierung erstellt werden.
Die Flachwasserlanze zeichnet sich durch ihren modularen Aufbau aus, die es erlaubt Länge (0.5m-6.5m) als auch Gewicht (40kg - 170kg) zu variieren. In Abhängigkeit von der Festigkeit des Sediments können damit unterschiedliche Eindringtiefen erreicht werden. Die Eindringtiefe wird mittels der 2. Ableitung der gemessenen Beschleunigung, bzw. Abbremsung ermittelt.
Durch ihr relativ geringes Gewicht kann sie von verschiedenen Plattformen ohne aufwendige Infrastruktur eingesetzt werden. Dabei sind Messungen bis zu 12 Stunden möglich.
Entsprechend großer Wassertiefen steht die Tiefwasserlanze via Telemetrie in Verbindung, was eine Echtzeit-Datenübertragung ermöglicht und die Energieversorgung gewährleistet. Die Lanze ist mit einem differentialen Porendruck-Meßsystem ausgestattet, deren Ports an der Spitze und 60 cm höher messen.

Bei Interesse schicke ich Ihnen gerne die gewünschte Veröffentlichung, sofern sie nicht als Link verfügbar ist, zu.

Manuskripte

• Stegmann, S., Kopf A. & H. Villinger (2006). A new modular marine free-fall CPT, European Operational Oceanography: Present and Future, Proceedings of the 4th international Conference on EuroGOOS, pp. 150-153
• Stegmann, S., Kopf, A. & H. Villinger (2006). Design of a Modular, Marine Free-Fall Cone Penetrometer, A Time and Cost-Effective Device for In-Situ Geotechnical Characterization of Marine Sediments, Sea Technology 47/02, pp.27-33.
• Stegmann, S., Moerz, T., Kopf, A. (2006). Initial Results of a new Free Fall-Cone Penetrometer (FF-CPT) for geotechnical in situ characterisation of soft marine sediments. Norwegian Journal of Geology, 86/3, 199-208.
• Stegmann, S., Strasser, M., Anselmetti, F., and Kopf, A. (2007). Geotechnical in situ characterization of landslide deposits: The role of pore pressure transients versus frictional strength. Geophys. Res. Lett., 34, doi: 10.1029/2006GL029122.
• Strasser, M., Stegmann, S., Bussmann, F., Anselmetti, F.S., Rick, B. and Kopf, A. (2007) Quantifying subaqueous slope stability during seismic shaking: Lake Lucerne, Central Switzerland, as model for formerly glaciated ocean margins, Marine Geology, 240, 77-97.
• Kopf, A., Alves, T., Heesemann, B., Kaul., N.E., Kock, I., Krastel, S., Reichelt, M., Schäfer, R., Stegmann, S., Strasser, M., Thölen, M. (2006). REPORT AND PRELIMINARY RESULTS OF POSEIDON CRUISE P336, Heraklion - Heraklion, 28.04. – 17.05.2006.
• Stegmann, S., and Kopf, A. (2007). Marine deep-water Free-fall CPT measurements for landslide characterisation off Crete, Greece (eastern Mediterranean Sea) – Part I: a new 4000m cone penetrometer, In: Lykousis, V., Sakellariou, D., and Locat, J. (Edts.) (2007). Submarine Mass movements and Their Consequences, 3rd international Symposium, Springer, Netherlands, 171-177.
• Kopf, A., Stegmann, S., Krastel, S., and Förster, A. (2007). Marine deep-water Free-fall CPT measurements for landslide characterisation off Crete, Greece (eastern Mediterranean Sea) – Part II: initital Data from the western Cretan Sea, In: Lykousis, V., Sakellariou, D., and Locat, J. (Edts.) (2007). Submarine Mass movements and Their Consequences, 3rd international Symposium, Springer, Netherlands, 199-208.
• Stegmann, S., and Kopf, A., (subm.) Response of water-saturated sediments to pushed and free-fall Cone Penetration Tests: A comparative field study and a review. Canadian Geotechnical Journal
• Seifert, A., Stegmann, S., Mörz, T., Lange, M., Wever, T., Kopf, A. (2008): In situ pore-pressure evolution during dynamic CPT measurements in soft sediments of the western Baltic Sea. Geo-Marine Letters, DOI 10.1007/s00367-008-0102-x.

Poster & Vorträge

• Stegmann, S., Schrottke, K. & A. Bartholomä (2005). Seabed Mapping of the inner and outer Weser Estuary, Northwest Germany, EGU 2005, Vienna. (Poster)
• Kopf, A. & S. Stegmann (2005). The concept of a marine Free-fall CPT systems revisited, AGU 2005, San Francisco. (Poster)
• Stegmann, S., Kopf, A. & H. Villinger (2005). A new Free-fall-CPT for Marine Application, EUROGOOS 2005, Brest. (Poster)
• Stegmann, S., Mörz, T., Villinger, H. & A. Kopf (2005). In situ-Measurements of Geotechnical Parameters – Design and Application of a New Marine Free-Fall CPT, 2nd. International Conference Submarine Mass Movements and their Consequences 2005, Oslo. (Poster)
• Sylvia Stegmann & Achim Kopf (2006). In situ - characterisation in marine slope sediments with lightweight CPT Instruments, EGU 2006, Vienna. (Poster)
• Stegmann, S., Strasser, M., Anselmetti, F. & A. Kopf (2006). In situ-measurements and geophysical characterisation to identify trigger mechanism of earthquake-induced subaqueous mass movements in Lake
  Lucerne, Switzerland, GV International Conference 2006, Potsdam. (Oral Presentation)
• Stegmann, S., Anselmetti, F., Strasser, M. & A. Kopf (2006). Geophysical characterization and in situ-measurements of earthquake-induced landslide deposits in Lake Lucerne, Switzerland, 66. Jahrestagung der deutschen Geophysikalischen Gesellschaft 2006, Bremen. (Oral Presentation)
• Stegmann, S., Strasser, M., Anselmetti, F. & A. Kopf (2006). A Conceptual Model of Pore Pressure as Trigger of Subaqueous Landslides based on in situ Measurements, AGU 2006, San Francisco. (Poster)

• 1997-1998
  Sozialgeographie / Technische Universität München (TUM)
• 1998-2001
  Physische Geographie (Physik und Fernerkundung) / Ludwig-Maximilian Universität München (LMU)
• 2001-2004
  Physische Geographie (Physik und Marine Geologie), Universität Bremen
• 2004
  Diplom (=MSc): "Side-scan sonar mapping of fluvial sediments in the Weser estuary and their dynamics."
• 2004-2007
  Doktorandin am RCOM in Mariner Geotechnik:
  “Development of a marine free fall CPT for geotechnical measurements of (strength and pore pressure) of marine sediments.”
• 2007 bis jetzt
  Post-Doc in Mariner Geotechnik / RCOM Universität Bremen
• Mai 2008
  Annette-Barthelt-Preis