@article{MeyerKohlstockHauptHeldtetal., author = {Meyer-Kohlstock, Daniel and Haupt, Thomas and Heldt, Erik and Heldt, Nils and Kraft, Eckhard}, title = {Biochar as Additive in Biogas-Production from Bio-Waste}, series = {ENERGIES}, journal = {ENERGIES}, doi = {10.3390/en9040247}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170406-31119}, abstract = {Previous publications about biochar in anaerobic digestion show encouraging results with regard to increased biogas yields. This work investigates such effects in a solid-state fermentation of bio-waste. Unlike in previous trials, the influence of biochar is tested with a setup that simulates an industrial-scale biogas plant. Both the biogas and the methane yield increased around 5\% with a biochar addition of 5\%-based on organic dry matter biochar to bio-waste. An addition of 10\% increased the yield by around 3\%. While scaling effects prohibit a simple transfer of the results to industrial-scale plants, and although the certainty of the results is reduced by the heterogeneity of the bio-waste, further research in this direction seems promising.}, subject = {Festphasen-Fermentation}, language = {en} } @article{MeelSatirasetthaveeKanitpongetal., author = {Meel, Inder P. and Satirasetthavee, Dussadee and Kanitpong, Kunnawee and Taneerananon, Pichai}, title = {Using Czech TCT to Assess Safety Impact of Deceleration Lane at Thai U-turns}, series = {ENGINEERING JOURNAL-THAILAND}, journal = {ENGINEERING JOURNAL-THAILAND}, doi = {10.4186/ej.2016.20.1.121}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170406-31097}, pages = {121 -- 135}, abstract = {Purpose of this study is to evaluate safety impact of the deceleration lane at the Upstream Zone of at-grade U-turns on 4-lane divided Thai highways. A substantial speed reduction is required by vehicles for diverging and making U-turn, and the deceleration lanes are provided for this purpose. These lanes are also providing a storage space for the U-turning vehicles to avoid unnecessary blockage of through lanes and reduce the potential of rear-end collisions. The safety at the U-turn is greatly influenced by the proper or improper use of the deceleration lanes. Subject to their length, full or partial speed adjustment can occur within the deceleration lane also the road users' behavior is influenced. To assess the safety impact, the four groups of U-turns with the varying length of deceleration lanes were identified. Owing to limitation of availability and reliability of road crash data in Thailand, widely accepted Traffic Conflict Technique (TCT) was used as an alternative and proactive methodology. The U-turns' geometric data, traffic conflicts and volume data were recorded in the field at 8 locations, 8 hours per location. Severity Conflict Rate (SCR) was assessed by applying a weighing factor (based on the severity grades according to the Czech TCT) to the observed conflicts related to the conflicting traffic volumes. A comparative higher value of SCR represents a lower level of safety. According to the results, increase in the functional length of the deceleration lane yields a lower value of SCR and a higher level of the road safety.}, subject = {Verkehrssicherheit}, language = {en} } @article{MeelBrannolteSatirasetthaveeetal., author = {Meel, Inder P. and Brannolte, Ulrich and Satirasetthavee, Dussadee and Kanitpong, Kunnawee}, title = {Safety impact of application of auxiliary lanes at downstream locations of Thai U-turns}, series = {IATSS Research}, journal = {IATSS Research}, doi = {10.1016/j.iatssr.2016.06.002}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170401-31016}, abstract = {To assess the safety impact of auxiliary lanes at downstream locations of U-turns, the Traffic Conflict Technique was used. On the basis of the installed components at those locations, four types of U-turns were identified: those without any auxiliary lane, those with an acceleration lane, those with outer widening, and those with both an acceleration lane and outer widening. The available crash data is unreliable, therefore to assess the level of road safety, Conflict Indexes were formulated to put more emphasis on severe crashes than on slight ones by using two types of weighting coefficients. The first coefficient was based on the subjective assessment of the seriousness of the conflict situation and the second was based on the relative speed and angle between conflicting streams. A comparatively higher Conflict Index value represents a lower level of road safety. According to the results, a lower level of road safety occurs if two components apply or if a location is without any auxiliary lane. The highest level of road safety occurs if the layout includes only a single component, either an acceleration lane or outer widening.}, subject = {Verkehrssicherheit}, language = {en} } @article{BremerWollweberWeigandetal., author = {Bremer, K. and Wollweber, M. and Weigand, F. and Rahlves, M. and Kuhne, Michael and Helbig, R. and Roth, B.}, title = {Fibre Optic Sensors for the Structural Health Monitoring of Building Structures}, series = {Procedia Technology 26}, journal = {Procedia Technology 26}, doi = {10.1016/j.protcy.2016.08.065}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170331-30912}, pages = {524 -- 529}, abstract = {In this work different fibre optic sensors for the structural health monitoring of civil engineering structures are reported. A fibre optic crack sensor and two different fibre optic moisture sensors have been designed to detect the moisture ingress in concrete based building structures. Moreover, the degeneration of the mechanical properties of optical glass fibre sensors and hence their long-term stability and reliability due to the mechanical and chemical impact of the concrete environment is discussed as well as the advantage of applying a fibre optic sensor system for the structural health monitoring of sewerage tunnels is demonstrated.}, subject = {Structural Health Monitoring}, language = {en} } @article{MeunierWaltherWorsleyetal., author = {Meunier, David and Walther, Christoph and Worsley, Tom and Dahl, Alexander and Le Ma{\^i}tre, H{\´e}l{\`e}ne}, title = {Evolutions of the Reference Values Used in Transport CBA National Guidelines of 3 Countries and What they Reveal}, series = {Transportation Research Procedia 13}, journal = {Transportation Research Procedia 13}, doi = {10.1016/j.trpro.2016.05.011}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170406-31106}, pages = {100 -- 113}, abstract = {The paper presents, analyses and compares the evolution of reference values used in national guidelines issued for cost-benefit analysis of transport infrastructure projects, over the last fifty years, in France, UK and Germany.}, subject = {Verkehrsinfrastruktur}, language = {en} } @phdthesis{SalehiSadaghiani, author = {Salehi Sadaghiani, Mohamad Reza}, title = {Suffusion Phenomenon in Widely Graded Soils - Influence of Homogeneity}, publisher = {Blueprint}, address = {Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2681}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20161020-26819}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {160}, abstract = {Problemstellung und Zielsetzung der Arbeit D{\"a}mme und Deiche f{\"u}r z.B. Fluß-, Kanal- oder Speicherbauten sind Erdbauwerke mit großer Kubatur, die meistens großen Platzbedarf und enormen Materialverbrauch erfordern. Aus der Vielfalt von Materialien die uns zur Herstellung der D{\"a}mme zur Verf{\"u}gung stehen, muss immer die wirtschaftlichste L{\"o}sung gefunden werden. Aus diesem Grund werden im Dammbau, die im Umfeld nat{\"u}rlich anstehenden B{\"o}den verwendet. Meist handelt es sich um weitgestufte B{\"o}den, so dass bei der Herstellung der Erdbauwerke eine potenzielle Gefahr der Entmischung besteht. Bei einer hydraulischen Beanspruchung solcher B{\"o}den k{\"o}nnen verschiedene Prozesse der inneren Erosion auftreten, deren Ph{\"a}nomene in Filtration, Suffosion, Kolmation und r{\"u}ckschreitende Erosion unterschieden werden. In der Geotechnik beschreibt man den Transport von Feinteilen aus einem Erdstoff mit dem Begriff "Suffosion". Kommt es zum Materialtransport innerhalb des Bodens, verursacht dies eine Erh{\"o}hung der Wasserdurchl{\"a}ssigkeit und des Porenanteils. Gleichzeitig nehmen die Raumdichte des Bodengef{\"u}ges und die Tragf{\"a}higkeit des Bodens ab. Suffosion ist geometrisch m{\"o}glich, wenn die Porenengstellen der groben, skelettbildenden Fraktionen gr{\"o}ßer als die Korngr{\"o}ßen der mobilen feinen Fraktionen des Bodens sind. Sobald ein kritischer hydraulischer Gradient erreicht wird, werden die mobilen feinen Partikel transportiert. Wegen des starken Einfl usses der Struktur spielt die Homogenit{\"a}t des Korngef{\"u}ges bei allen Prozessen der inneren Erosion eine große Rolle. Die Effekte der Suffosion k{\"o}nnen bei verschiedenen Erdbauwerken unterschiedliche Wirkung haben und zur Beeintr{\"a}chtigung der Funktion oder zu Sch{\"a}den f{\"u}hren. Zu den Aufgaben der Ingenieure z{\"a}hlt die Absch{\"a}tzung, inwiefern die hydrodynamischen Einwirkungen einen standsicherheitrelevanten Einfl uss haben. Die Rolle der Partikelzusammensetzung zur Initialisierung und Fortsetzung des Materialtransportes (Suffosion) wurde noch nicht vollst{\"a}ndig untersucht. Alle g{\"a}ngigen Kriterien gehen von einer Homogenit{\"a}t des Gef{\"u}ges aus. Daher ist das Hauptziel dieser Arbeit, ein analytisches Suffosionskriterium unter Ber{\"u}cksichtigung der Homogenit{\"a}t abzuleiten. Das Kriterium soll in der Lage sein, die mobilen, lokal beweglichen, sowie die suffosiven, global beweglichen Fraktionen eines weitgestuften Bodens einzusch{\"a}tzen. Stand der Wissenschaft Geometrische Suffosionskriterien basieren auf Untersuchungen, die zur Dimensionierung von Erdstofffi ltern im Dammbau entwickelt wurden. Als Eingangsparameter werden die Korngr{\"o}ßenverteilungen der B{\"o}den herangezogen. Fundamentale geometrische Suffosionskriterien wurden u. a. von Ziems (1969), Burenkova (1993), Kenney \& Lau (1986), Wan und Fell (2008) und Witt (2013) entwickelt. Mit den verf{\"u}gbaren Kriterien zur Beurteilung der inneren Suffosionsbest{\"a}ndigkeit kann die Wahrscheinlichkeit eines Materialtransportes nicht quantitativ beurteilt werden. Die zahlreichen Kriterien basieren im Wesentlichen auf empirischen Ans{\"a}tzen und sind nur f{\"u}r spezifische Bodenarten und Randbedingungen anwendbar. Die Anwendungsgrenzen der Suffosionskriterien werden hinsichtlich der Bodenart und des Ungleichf{\"o}rmigkeitsgrades meist {\"u}berschritten. Dar{\"u}ber hinaus ist das Ph{\"a}nomen "Suffosion" in erster Linie ein Problem, das auf der Partikelebene untersucht werden muss. Die Homogenit{\"a}t der Kornzusammensetzung der Erdstoffe fi ndet explizit keine Rolle in den verf{\"u}gbaren Kriterien und die aktuellen internationalen Forschungsaktivit{\"a}ten zeigen, dass haupts{\"a}chlich weitere empirische Ans{\"a}tze entwickelt werden. Eingesetzte Methoden F{\"u}r die analytische Beschreibung von suffosiven Materialtransportprozessen in weitgestuften Erdstoffen unter Ber{\"u}cksichtigung der Homogenit{\"a}tseffekte, muss das Ph{\"a}nomen auf der Partikelebene beschrieben werden. Dies setzt drei Arbeitsschritte und Teilziele voraus: i) Die Kenntnis und Beschreibung der Gef{\"u}gestruktur ii) Beschreibung und Dimensionierung eines repr{\"a}sentativen Volumens iii) Konstruktion einer homogenen Packung f{\"u}r beliebige Korngr{\"o}ßßenverteilungslinien und Quantifizierung des vorhandenen Homogenit{\"a}tsgrads. Die granularen Packungen wurden sowohl experimentell als auch numerisch anhand sequentieller Mischversuche (SFT) untersucht. In einer stochastisch homogenen Packung werden der Anteil der skelettbildenden und der mobilen Fraktionen identifi ziert und ein Bereich als Trenndurchmesser, der Skelett und mobile Feinteile abgrenzt, bestimmt. Dadurch kann die Gef{\"u}gestruktur in suffosiv und nicht suffosive Gruppen klassifi ziert werden. Der experimentelle Ansatz wurde numerisch mittels Diskreter Element Methode (DEM) simuliert, um die Kontaktkr{\"a}fte und Anzahl der Nachbarn f{\"u}r verschiedene Bodenfraktionen (Skelett und bis zu gewissen Bereichen auch die F{\"u}llung) zu finden. Das kleinste repr{\"a}sentative Volumen (REV) f{\"u}r solch eine Bodenpackung wird numerisch bestimmt. Eine Methode zur Festlegung der relevanten Skala zur Quantifi zierung der Homogenit{\"a}t wurde vorgeschlagen. Als Bindeglied wurden 2D-Aufnahmen der experimentell oder numerisch erzeugten Packungen angefertigt, um mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung die relevanten Kennwerte der Packung und die Anzahl der skelettbildenden Partikel zu ermitteln. Die erfassten Oberfl{\"a}chen dienen der statistischen Analyse der r{\"a}umlichen Streuung skeletviitbildender Partikel. Anhand der Berechnung der Varianz k{\"o}nnen die unterschiedlichen Parameter miteinander verglichen werden. Eine Varianz von Null bedeutet totale Homogenit{\"a}t. Ein Programm wurde in MATLAB geschrieben, um die Bildanalyse und die Varianzkalkulationen anhand unterschiedlicher Eingangsparameter durchzuf{\"u}hren. Ein analytisch beschreibbares Packungsmodell wird vorgeschlagen, um Homogenit{\"a}t und REV mit Suffosion in Verbindung zu bringen. Basierend auf diesem Modell wird ein Suffosionskriterium entwerfen, das in der Lage ist die Masse des ausgesp{\"u}lten Materials aus einem weitgestuften Boden zu prognostizieren. Wesentliche Ergebnisse Suffosion ist ein Ph{\"a}nomen der Partikelskala und der Partikeltransport ist abh{\"a}ngig von der Partikelanordnung. Die Zusammensetzung der skelettbildenden Partikel bestimmt die Eigenschaft des Porenraums. Die charakteristischen Parameter der Bodenstruktur eines weitgestuften Bodens wurden anhand sequentieller Mischversuche (SFT) festgestellt. Dadurch kann ein weitgestufter Boden in suffosiv oder nicht-suffosiv eingestuft werden. Das granulare Material formt ein Skelett, wenn die ben{\"o}tigte Mindestmasse oder das repr{\"a}{\"a}sentative Volumen erreicht wird. Dies ist eine notwendige Bedingung f{\"u}r die weiteren Untersuchungen. Diese Mindestmasse bzw. das repr{\"a}sentatives Volumen wurde numerisch mittels DEM Simulationen ermittelt. Eine statistische Methode f{\"u}r die Quantifi zierung der Homogenit{\"a}t f{\"u}r 2D-Aufnahmen in Abh{\"a}ngigkeit der Gr{\"o}ße des repr{\"a}sentativen Volumens wurde vorgeschlagen. Diese Methode wurde f{\"u}r komplexe stochastisch homogene, segregierte sowie f{\"u}r homogene Gitter-Packungen getestet. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit dem bekannten Verfahren des Voronoi-Diagramms. Der Vorteil dieser Methode ist, dass viele Parameter ber{\"u}cksichtigt und in den Code integriert werden k{\"o}nnen. Eine in-situ Versuchsmethode f{\"u}r die Quantifi zierung der Homogenit{\"a}t wurde vorgeschlagen. Dar{\"u}ber hinaus wurde gezeigt, dass der lockerste und der dichteste Zustand eines weitgestuften Bodens, welcher gem{\"a}ß den Standardrichtlinien ermittelt werden kann, nicht die ultimativen Zust{\"a}nde sind. Die ultimativen Zust{\"a}nde k{\"o}nnen durch die vorgeschlagene Probenvorbereitung ermittelt werden. Ein homogenes Packungsmodell f{\"u}r weitgestufte B{\"o}den mit dominanter Grobmatrix wurde vorgestellt. Die Idee dieses Packungsmodells basiert auf der immer wiederkehrenden Natur der Homogenit{\"a}t und des Segregationsprozesses. Dieses Modell wurde durch Suffosionsversuche getestet und validiert. Basierend auf dem vorgeschlagenen Packungsmodell wurde eine neue experimentelle Methode zur qualitativen Beurteilung der Suffosionsanf{\"a}lligkeit vorgestellt. Ein neues analytisches Suffosionskriterium, basierend auf dem vorgeschlagenen Packungsmodel unter Ber{\"u}cksichtigung der Homogenit{\"a}t im REV wurde entworfen. Damit k{\"o}nnen die mobilen sowie suffosiven Fraktionen eines weitgestuften Bodens ermittelt werden.}, subject = {Homogenit{\"a}t}, language = {en} } @article{ZhangWangLahmeretal., author = {Zhang, Chao and Wang, Cuixia and Lahmer, Tom and He, Pengfei and Rabczuk, Timon}, title = {A dynamic XFEM formulation for crack identification}, series = {International Journal of Mechanics and Materials in Design}, journal = {International Journal of Mechanics and Materials in Design}, pages = {427 -- 448}, abstract = {A dynamic XFEM formulation for crack identification}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{NguyenTuanLahmerDatchevaetal., author = {Nguyen-Tuan, Long and Lahmer, Tom and Datcheva, Maria and Stoimenova, Eugenia and Schanz, Tom}, title = {A novel parameter identification approach for buffer elements involving complex coupled thermo-hydro-mechanical analyses}, series = {Computers and Geotechnics}, journal = {Computers and Geotechnics}, pages = {23 -- 32}, abstract = {A novel parameter identification approach for buffer elements involving complex coupled thermo-hydro-mechanical analyses}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{VuBacLahmerZhuangetal., author = {Vu-Bac, N. and Lahmer, Tom and Zhuang, Xiaoying and Nguyen-Thoi, T. and Rabczuk, Timon}, title = {A software framework for probabilistic sensitivity analysis for computationally expensive models}, series = {Advances in Engineering Software}, journal = {Advances in Engineering Software}, pages = {19 -- 31}, abstract = {A software framework for probabilistic sensitivity analysis for computationally expensive models}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{NanthakumarLahmerZhuangetal., author = {Nanthakumar, S.S. and Lahmer, Tom and Zhuang, Xiaoying and Park, Harold S. and Rabczuk, Timon}, title = {Topology optimization of piezoelectric nanostructures}, series = {Journal of the Mechanics and Physics of Solids}, journal = {Journal of the Mechanics and Physics of Solids}, pages = {316 -- 335}, abstract = {Topology optimization of piezoelectric nanostructures}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{GhorashiLahmerBagherzadehetal., author = {Ghorashi, Seyed Shahram and Lahmer, Tom and Bagherzadeh, Amir Saboor and Zi, Goangseup and Rabczuk, Timon}, title = {A stochastic computational method based on goal-oriented error estimation for heterogeneous geological materials}, series = {Engineering Geology}, journal = {Engineering Geology}, abstract = {A stochastic computational method based on goal-oriented error estimation for heterogeneous geological materials}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{NanthakumarLahmerZhuangetal., author = {Nanthakumar, S.S. and Lahmer, Tom and Zhuang, Xiaoying and Zi, Goangseup and Rabczuk, Timon}, title = {Detection of material interfaces using a regularized level set method in piezoelectric structures}, series = {Inverse Problems in Science and Engineering}, journal = {Inverse Problems in Science and Engineering}, pages = {153 -- 176}, abstract = {Detection of material interfaces using a regularized level set method in piezoelectric structures}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{LahmerBockHildebrandetal., author = {Lahmer, Tom and Bock, Sebastian and Hildebrand, J{\"o}rg and G{\"u}rlebeck, Klaus}, title = {Non-destructive identification of residual stresses in steel under thermal loadings}, series = {Inverse Problems in Science and Engineering}, journal = {Inverse Problems in Science and Engineering}, pages = {1 -- 17}, abstract = {Non-destructive identification of residual stresses in steel under thermal loadings}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{FaridmehrTahirLahmer, author = {Faridmehr, Iman and Tahir, Mamood Md. and Lahmer, Tom}, title = {Classification System for Semi-Rigid Beam-to-Column Connections}, series = {LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES 11}, journal = {LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES 11}, doi = {10.1590/1679-78252595}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170401-30988}, pages = {2152 -- 2175}, abstract = {The current study attempts to recognise an adequate classification for a semi-rigid beam-to-column connection by investigating strength, stiffness and ductility. For this purpose, an experimental test was carried out to investigate the moment-rotation (M-theta) features of flush end-plate (FEP) connections including variable parameters like size and number of bolts, thickness of end-plate, and finally, size of beams and columns. The initial elastic stiffness and ultimate moment capacity of connections were determined by an extensive analytical procedure from the proposed method prescribed by ANSI/AISC 360-10, and Eurocode 3 Part 1-8 specifications. The behaviour of beams with partially restrained or semi-rigid connections were also studied by incorporating classical analysis methods. The results confirmed that thickness of the column flange and end-plate substantially govern over the initial rotational stiffness of of flush end-plate connections. The results also clearly showed that EC3 provided a more reliable classification index for flush end-plate (FEP) connections. The findings from this study make significant contributions to the current literature as the actual response characteristics of such connections are non-linear. Therefore, such semirigid behaviour should be used to for an analysis and design method.}, subject = {Tragf{\"a}higkeit}, language = {en} } @article{NguyenTuanLahmerDatchevaetal., author = {Nguyen-Tuan, Long and Lahmer, Tom and Datcheva, Maria and Schanz, Tom}, title = {Global and local sensitivity analyses for coupled thermo-hydro-mechanical problems}, series = {International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics}, journal = {International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics}, abstract = {Global and local sensitivity analyses for coupled thermo-hydro-mechanical problems}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{MarzbanLahmer, author = {Marzban, Samira and Lahmer, Tom}, title = {Conceptual implementation of the variance-based sensitivity analysis for the calculation of the first-order effects}, series = {Journal of Statistical Theory and Practice}, journal = {Journal of Statistical Theory and Practice}, pages = {589 -- 611}, abstract = {Conceptual implementation of the variance-based sensitivity analysis for the calculation of the first-order effects}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{NanthakumarLahmerRabczuk, author = {Nanthakumar, S.S. and Lahmer, Tom and Rabczuk, Timon}, title = {Detection of multiple flaws in piezoelectric structures using XFEM and level sets}, series = {International Journal for Numerical Methods in Engineering}, journal = {International Journal for Numerical Methods in Engineering}, pages = {960}, abstract = {Detection of multiple flaws in piezoelectric structures using XFEM and level sets}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {en} } @article{LahmerNguyenTuanKoenkeetal., author = {Lahmer, Tom and Nguyen-Tuan, Long and K{\"o}nke, Carsten and Bettzieche, Volker}, title = {Thermo-hydro-mechanische 3-D-Simulation von Staumauern-Modellierung und Validierung}, series = {WASSERWIRTSCHAFT}, journal = {WASSERWIRTSCHAFT}, pages = {27 -- 30}, abstract = {Thermo-hydro-mechanische 3-D-Simulation von Staumauern-Modellierung und Validierung}, subject = {Angewandte Mathematik}, language = {de} } @article{BoreWagnerLesoilleetal., author = {Bore, Thierry and Wagner, Norman and Lesoille, Sylvie Delepine and Taillade, Frederic and Six, Gonzague and Daout, Franck and Placko, Dominique}, title = {Error analysis of clay-rock water content estimation with broadband high-frequency electromagnetic sensors—air gap effect}, series = {Sensors}, journal = {Sensors}, doi = {10.3390/s16040554}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170418-31248}, pages = {1 -- 14}, abstract = {Broadband electromagnetic frequency or time domain sensor techniques present high potential for quantitative water content monitoring in porous media. Prior to in situ application, the impact of the relationship between the broadband electromagnetic properties of the porous material (clay-rock) and the water content on the frequency or time domain sensor response is required. For this purpose, dielectric properties of intact clay rock samples experimental determined in the frequency range from 1 MHz to 10 GHz were used as input data in 3-D numerical frequency domain finite element field calculations to model the one port broadband frequency or time domain transfer function for a three rods based sensor embedded in the clay-rock. The sensor response in terms of the reflection factor was analyzed in time domain with classical travel time analysis in combination with an empirical model according to Topp equation, as well as the theoretical Lichtenecker and Rother model (LRM) to estimate the volumetric water content. The mixture equation considering the appropriate porosity of the investigated material provide a practical and efficient approach for water content estimation based on classical travel time analysis with the onset-method. The inflection method is not recommended for water content estimation in electrical dispersive and absorptive material. Moreover, the results clearly indicate that effects due to coupling of the sensor to the material cannot be neglected. Coupling problems caused by an air gap lead to dramatic effects on water content estimation, even for submillimeter gaps. Thus, the quantitative determination of the in situ water content requires careful sensor installation in order to reach a perfect probe clay rock coupling.}, subject = {Wassergehalt}, language = {en} }