Syväkairaus OL -KR 12 Eurajoen Olkiluodossa vuonna 2000

Transkriptio

1 Työ r a p o r t t i Syväkairaus OL -KR 12 Eurajoen Olkiluodossa vuonna 2 Risto Niinimäki Kesäkuu 2 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-1 HELSINKI, FINLAND Tel Fax

2 Työ r a p o r t t i Syväkairaus OL -KR 12 Eurajoen Olkiluodossa vuonna 2 Risto Niinimäki Kesäkuu 2

3 TEKIJÄ ORGANISAATIO : SUOMEN MALMI OY PL 1 Juvan teollisuuskatu ESPOO TILAAJA: TILAAJAN YHDYSHENKILÖ : POSIVA OY Mikonkatu 15 A 1 HELSINKI 2'7-...ro/rttt Dl Heikki Hinkkanen Posiva Oy URAKOITSIJAN YHDYSHENKILÖ : FM Tauno Rautio Smoy RAPORTTI: TYÖRAPORTTI 2-28 SYV ÄKAIRAUS OL-KR12 EURAJOEN OLKILUODOSSA VUONNA 2 TEKIJÄ: Risto Niinimäki geologi, Smoy TARKASTAJA: T- \) Tauno Rautio geologi, Smoy

4 Työ r a p o r t t i Syväkairaus OL -KR 12 Eurajoen Olkiluodossa vuonna 2 Risto Niinimäki Suomen Malmi Oy Kesäkuu 2 Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

5 SYVÄKAIRAUS OL-KR12 EURAJOEN OLKILUODOSSA VUONNA 2 TIIVISTELMÄ Eurajoen Olkiluoto on yksi yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin valituista neljästä alueesta. Tutkien avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn polttoaineen loppusijoittamisen Suomen kallioperään. Päätös lopullisesta sijoituspaikasta tehdään vuonna 2. Yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) kairasi maalishuhtikuussa 2 795,34 m:n pituisen kairanreiän Eurajoen Olkiluodossa. Reiän halkaisija on 56 mm ja tunnus on OL-KR12. Kairauksen aikana suoritettiin tarkkailumittauksia lisäinformaation saamiseksi kallio-olosuhteista. Mittauksia olivat veden sähkönjohtokyvyn ja huuhteluveden paineen mittaukset ja huuhteluveden/palautuvan veden määrän mittaus. Työn aikana käytettiin uraniinilla merkittyä huuhteluvettä noin 268 m 3. Työn aikana vettä palautui reiästä määrämittarin kautta noin 23 8 m 3. Työn lopuksi reikä huuhdeltiin pumppaamaila noin 1, 1 m 3 vettä reiän pohjalta. Reiän taipuma mitattiin Reflex-Maxibor ja Borema D2 -mittareilla ja kaltevuus erikseen PP-kaltevuusmittarilla. Maxibor-mittauksen kaltevuuksia on kmjattu PP-kaltevuusmittauksen perusteella. Kotjatun Maxibor-mittauksen mukaan taipuma on 78 m:n syvyydessä vasemmalle 22,3 mja alaspäin 91,6 m. Kallionäytteistä määritettiin yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus, kimmomoduli ja Poissonin luku. Yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus oli keskimäärin noin 139 MPa, kimmomoduli oli keskimäärin noin 52 GPa ja Poissonin luku,28. Pääivilajeina esiintyivät migmatiittinen kiillegneissi, graniitti ja tonaliitti. Rakoilusta täytteiset raot ovat hallitsevia rikkanaisissa sekä runsasrakoisissa vyöhykkeissä ja tiiviit muualla. Kallion rakoluku on keskimäärin 3,62 kpllm ja RQD-Iuku 91,4 o/o. Rikkonaisia, tiheärakoisia osuuksia lävistettiin 41 kpl. Rikkanaisista osuuksista savirakenteisia on yhteensä,36 mja murrosrakenteisia yhteensä 52,38 m. Yhteensä rikkanaisten osuuksien määrä on 7,% reiän kokonaisnäytemäärästä. Viipaloitumista on havaittu vain vähän. Avainsanat kairaus, kairanreikä, migmatiittinen kiillegneissi, graniitti, tonaliitti, rako, tarkkailumittaukset, muodonmuutosominaisuudet, sivusuuntamittaus

6 CORE DRILLING OF DEEP BOREHOLE OL-KR12 AT OLKILUOTO IN EURAJOKI ABSTRACT Olkiluoto in Eurajoki is one of the four sites, whih were seleted for the detailed site investigations. The aim of these investigations is to study the bedrok properties for final disposal of spent nulear fuel. The final disposal site will be ehosen in the year 2. As a part ofthe investigation programme Suomen Malmi Oy (Smoy) ore drilled a m deep borehole with a diameter of 56 mm in Marh-April 2 at Olkiluoto. The identifiation number ofthe borehole is OL-KR12. A set of ontrol measurements and sampling of the flushing water were arried out during the drilling. Both the volume and the ondutivity of the flushing water and the retuming water were reorded as well as the pressure of the flushing water. The objetive of these measurements was to obtain more information from bedrok and groundwater. Uranine was used as a label agent in the flushing water. The volume of the used flushing water was about 268 m 3 and the measured volume of the returning water was about 23 8 m 3. At the end of the work the borehole was flushed by pumping about 1. 1 m 3 of water from the bottom of the borehole. The deviation of the borehole was measured with the deviation instruments Borema D2 and Reflex Maxibor and the inlination separately with the PP -inlination instrument. The inlinations of the Maxibor measurement have been orreted with the inlinations of the PP -measurement. The results of the orreted Maxibor measurement indiate that the borehole deviates 22.3 m to the left and 91.6 m down at the hole depth of78 m. Uniaxial ompressive strength, Young' s modulus and Poisson' s ratio were measured from the ore samples. The average uniaxial ompressive strength is about 139 MPa, the average Young's modulus is 52 GPa and the average Poisson's ratio is.28. The main rok types are migmatiti miagneiss, granite and tonalite. Filled fratures are dominating in broken zones and tight fratures elsewhere. The average frature frequeny is 3.62 ps/m and the average RQD is 91.4 %. The borehole penetrated 41 broken zones. The totallength ofthe broken zones is m, whih is 7. o/o ofthe total ore length. The ore dising was found only from few plaes. Keywords: ore drilling, borehole, miagneiss, granite, tonalite, frature, ontrol measurements, elasti parameters, deviation measurements

7 SYV ÄKAIRAUS OL-KR12 EURAJOEN OLKILUODOSSA VUONNA 2 1 TIIVISTEL MÄ ABSTRACT SISÄLLYSLUETTELO 1 1. JOHDANTO 1.1 Yleistä 1.2 Työn tavoite TYÖN KUVAUS 2. 1 Kallionäytekairaus 2.2 Näytteiden suuntaus 2.3 Huuhteluvesi-ja merkkiainejätjestelyt 2.4 Tarkkailumittaukset 2. 5 Taipumamittaukset 2. 6 Huuhtelupumppaus 2. 7 Näytteiden rakennusgeologinen raportointi 2. 8 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien määritys REIÄN TEKNISET TIEDOT 3.1 Reiän sijainti ja taipuma 3.2 Reiän yläosan rakenne RAKENNUSGEOLOGIA 4. 1 Kairauksen vaikutus näytteisiin 4.2 Kivilaatu 4.3 Rakoilu 4. 4 Näytteen viipaloituminen 4.5 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet TTTAUSTULOKSET 5.1 Huuhteluveden sähkönjohtokyky 5. 2 Huuhteluveden ja paluuveden määrä 5. 3 Huuhteluveden paine 5.4 Pohjaveden pinta reiässä 5.5 Kivijauhon määrä 5.6 Huuhteluveden ja paluuveden merkkiainepitoisuus YHTEENVETO 32

8 2 7. VIITTEET 8. LIITTEET 8. 1 Toteutunut aikataulu 8.2 Kalustoluettelo 8.3 Reiän alkuosan rakenne 8. 4 Rapautuneisuusaste 8.5 Nostot 8.6 Suunnatut näytteet 8. 7 Laatikkoluettelo 8.8 Kivilajikuvaus 8. 9 Liuskeisuus 8. 1 Rakoluettelo 8.11 Katkossumma, rakoluku ja RQD 8.12 Näytehukka ja rikkonaisuus 8.13 Näytteen viipaloituminen Huuhteluvesinäytteet Paluuvesinäytteet 8.16 Taipumamittaustulokset (Maxibor) 8.17 Taipumamittaustulokset graafisesti (Maxibor) 8.18 Taipumamittaustulokset (Borema) 8.19 Taipumamittaustulokset graafisesti (Borema) VALOKUVAT

9 3 1. JOHDANTO 1.1 Yleistä Posiva Oy aloitti käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoitukseen liittyvän yksityiskohtaisten sijoituspaikkatutkien toisen vaiheen vuonna 1997 neljällä tutkimusalueelia Kuhmon Romuvaarassa, Äänekosken Kivetyssä, Eurajoen Olkiluodossa ja Loviisan Hästholmenilla. Yksityiskohtaiset paikkatutkimukset on jaettu kahteen vaiheeseen, joistajälkimmäinen koskee vuosia Tutkimukset ovat osa vuosien monivaiheista sijoituspaikkatutkimusohjelmaa. Niiden avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoittamiseen syvälle Suomen kallioperään. Lopullisesta sijoituspaikasta päätetään vuonna 2. Eurajoen Olkiluodon paikkatutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) kairasi Posiva Oy:n tilauksen 957//HH mukaisesti maalis-huhtikuussa 2 795,34 m pituisen tutkimusreiän. Kairatun reiän halkaisija on 56 mm, lähtösuunta on 9, astetta ja lähtökaltevuus 69,7 astetta. Reikä OL-KR12 sijaitsee noin 2 m päässä Korvensuon altaan vesilaitoksesta länteen. Reiän sijaintikartta on kuvassa Työn tavoite Kairaustyön tarkoituksena oli kairata noin 8 m pituinen reikä, jolla selvitetään alueella tavattujen kivilajien ja rikkonaisuusvyöhykkeiden jatkumista sekä kallion laatua. Kairaustyön lisäksi työhön kuului kairausnäytteiden geologinen raportointi, näytteiden kalliomekaaniset lujuusmääritykset, reiän tekniset mittaukset, kairauksessa käytettävän veden tarkkailumittaukset, reiän huuhtelu ja taipumamittaukset työn lopuksi sekä loppuraportointi. Tässä raportissa käsitellään reiän OL-KR12 kairaukseen liittyviä töitä ja näytetulostusta. Raportissa mainitut syvyystiedot tarkoittavat reikäpituutta maanpinnasta lukien ellei erikseen toisin mainita. Suojaputken suun ja maanpinnan erotus on,32 m suojaputken alareunaa pitkin mitattuna. Työn lopussa reiän avoimuus tarkistettiin kairausputkistolla ja reiän todettiin olevan avoin pohjaan saakka.

10 1 < p.j... (D : ::s......) rj) t!:::: p.j s P' '.,. -.. r.- "\!...lri : '1... :'1 'N 1 ' N grl :>';_<J Ṁ "''' --'( \. r. 3._Jo: 3-1m... m mn " 1 '., L62omN,L_2 1 u ol..... ( \: mn < 1, ' '(_ "<:.. : J '1 '1 -- \ ;:-1,:,;,-:;'\-';'-::..::_.: -'.:_'-...\.. o-:-...,...\;'-! 1 --:;. o \r.j. J\11.-.,o... :, "' _.o...:.,; m-,- \:_.:;.fr:n. 1 1 i \.. ' ' -'.:-.:.;:--... i...: 6791SOO mn v 1 m a 1 a 11 o s \fj_-; ::; :)-,,. ""). r 1 m ' m '1 '1 N N m '1 g g- -:: 17 1\ \ 3 ' :,- - ' \ ' m '\. r,.j'<. \,..... \\::.:; 1 \..:...:.. < -- : t -.., - 1:,. jj, J.'- OLKILUODON TUTKIMUSALUE Kairanreikien sijainnit (KR1-KR12) LL r----1,. KKJ1 (Projektio: Gauss-Kruger) Saanio & Riekkola Oy/HM SELITYKSET: KR1 Kairanreikä ja sen.å.a maanpintaprojektio m n<> :.-...,i; 1 :..;. " ' ".... -') / --->.. '.. :+. 'll: /;. Jo.,:; \' j! :_ i '... l _..., r\ L;:_= ::..Jj:: ' :;. ' 1 - : \ --L-----L--- Kuva 1. Reiän KR 12 sijainti.

11 5 2. TYÖN KUVAUS 2.1 Kallionäytekairaus Maakerroksen paksuus kairauspaikalla reiän suunnassa oli noin 2, 6 metriä. Maaosuudelle asennettiin halkaisijaltaan 194/184 mm:n teräsputki, joka porattiin kallion pintaosan rikkonaisuuden johdosta 5,6 m syvyyteen. Tästä jatkettiin 4,2 m:n syvyyteen 165 mm:n teräkoolla. Alkureikä porattiin uppoporauskalustolla Porauksen jälkeen reikään asennettiin halkaiijaltaan 14/13 mm suojaputki, joka sementoitiin kallioon. Kone pystytettiin reiälle ja suojaputket ja mammutointiletkut asennettiin reikään 17. ja Kairaustyö aloitettiin seuraavana päivänä. Reiän lopullinen syvyys, 795,34 m, saavutettiin Toteutunut aikataulu on esitetty liitteessä 8.1. Reiän OL-KR12 kairauksessa käytettiin hydraulitoimista Diame 1 -kairauskonetta, jossa syöttö-, nosto-, puomi- ja pyöritysyksiköt ovat vahvistettuja. Reikäkalustona oli T- 56 kalusto, jolloin reiän nimellishalkaisija on 56 mm ja näytteen halkaisija on 42 mm. Käytetty kalusto on esitetty liitteessä 8.2. Huuhteluveden ja kivijauhon poistamiseksi käytettiin huuhtelun yhteydessä jokaisen ajon jälkeen mammutointi-menetelmää. Menetelmässä pumpataan kompressorin avulla paineilmaa letkujen kautta reiän laajempaan yläosaan. Ilmaletkuja asennettiin laajennetun reiän pohjaosaan kaksi ( alapää noin 4 m) ja yksi hieman ylemmäksi ( alapää noin 38m). Kairaus tapahtui keskeytymättömänä kolmivuorotyönä. Työryhmään kentällä kuului kairaaja ja apumies. Työn vastuuhenkilönä oli projektipäällikkö Tauno Rautio. Kentällä vastaavana työnjohtajana toimi Ville Teivaala. Geologisen raportoinoin työmaalla hoiti ja loppuraportin laati geologi Risto Niinimäki. Työ kesti ilman aloitus-/lopetustöitä yhteensä 57 6 h. Keskimääräinen kairausteho oli täten 1,31 metriä/terämiestunti. Kairaustehot on esitetty taulukossa 1 tavanomaista metri/terämiestunti (m/tmh) yksikköä käyttäen. Kairauskaluston kuluminen terien, reikäkaluston ja kairakoneen osalta oli keskimääräistä huomattavasti runsaampaa reiän syvyydestä ja kalliolaadusta johtuen. T -56 -terällä kairattiin keskimäärin 27,6 m, kun yleensä T -56 -terällä kairataan keskimäärin 55 m.

12 6 Taulukko 1. Kairaustehot. Syvyysväli, m Teho, m/tmh Huom! 4-1 1,32 Suojaputkien asentaminen 1-2 1, , , , , , ,7 Sivusuuntamittaukset, suojaputkien poisto 2.2 Näytteiden suuntaus Tavoitteena oli suunnata kallionäytettä mahdollisimman paljon erilaisten geologisten tietojen mittaamista varten. Suuntaus suoritettiin kairausputkiston ollessa ylhäällä laskemalla merkintäpiikki vaijerin varassa reikään. Tällöin merkkauspiikki jättää merkin näytteen alaosaan. Kairausta jatkettaessa merkin antama tieto näytteen alapuolesta saatiin ylös ja näyte suunnattiin lähtökaltevuus- ja suunta-asteikkojen avulla tapahtuvaa rakojen ja muiden taso- tai viivamaisten suureiden mittausta varten. Suuntaus suoritettiin 13 kertaa. Suuntausmerkeistä jouduttiin erilaisten syiden takia hylkäämään 25 kpl. Suunnattua näytettä saatiin yhteensä 581,19 m, jolloin kallionäytteestä saatiin 77, % suunnattuna. Yhdellä onnistuneella suuntauksena saatiin keskimäärin 7,45 m suunnattua näytettä. Yhtenäisten suunnattujen osuuksien vaihteluväli oli,59 m:stä 68,71 m:iin. Tulokset on esitetty liitteessä 8.6. Epäonnistuneet suuntaukset johtuivat useista syistä. Merkittävimmät syyt merkkauksen epäonnistumiseen olivat hajonnut tai vino kanta, joiden johdosta suuntausmerkki oli epäselvä, virheellinen tai merkkiä ei ollut jäänyt lainkaan. Lisäksi reikään jäänyt näytekanta on ollut joissain tapauksissa irti merkkausta tehtäessä, jolloin suuntausmerkki on epäluotettava. Kairauksen aikana reikään tippui kiviä reiän alkuvaiheessa muutamalla ajolla kairauksen lävistettyä rikkonaisen vyöhykkeen syvyysvälillä 9, ,56 m. Myöhemmin noin syvyyden 19 m jälkeen reikään tippui satunnaisesti kiviä. Kivien tippuminen ei kuitenkaan haitannut suunnattujen merkkien saamista, sillä kivet tippuivat todennäköisesti suuntauslaitteen noston yhteydessä tai sen jälkeen.

13 2.3 Huuhteluvesi-ja merkkiainejärjestelyt 7 Huuhteluvesi reiän OL-KR12 kairaukseen pumpattiin Korvensuon tekoaltaan pumppuasemalta, josta rakennettiin vesilinja kairauspaikalle. Vesilinjan pituus oli noin 2 m. Huuhteluvesi johdettiin merkkiainesäiliöihin suodattimen läpi mekaanisten epäpuhtauksien suodattamiseksi. Suodattimen läpäisy oli 5 jlm pienemmille hiukkasille. Merkkiainesäiliöinä käytettiin kahta 3 m 3 lasikuitusäiliötä. Reiän kairauksessa käytettin ainoastaan merkittyä huuhteluvettä. Merkkiaineena käytettiin uraniinia eli natriumfluoresiinia. Uraniini on pulverimainen orgaaninen väriaine, joka hajoaa UV -säteilyn vaikutuksesta. Tämän takia merkkiainesäiliöt olivat peitettyinä pressuilla käytön aikana. Merkkiaineen laatu tarkistettiin ennen käyttöönottoa Fortum Oy:n laboratoriossa Vantaalla. Uraniini annostettiin Rauman apteekissa valmiiksi 1,5 g annoksiksi ptemm lasipurkkeihin. Kairauspaikalla aineet liuotettiin yhteen litraan vettä. Liuotettu merkkiaine-erä sekoitettiin hitaasti 3 m 3 merkkiainesäiliöön huuhteluveden pumppauksen alkaessa ja pumppauksen aiheuttaman vedenkierron varmistaessa merkkiaineen sekoittumisen. 2.4 Tarkkailumittaukset Kairauksen aikana suoritettiin tarkkailumittauksia ja otettiin näytteitä huuhteluvedestä. Näin pyrittiin saamaan lisäinformaatiota kallio-olosuhteista ja ennakoimaan mahdollisia kairausteknisiä ongelmia. Kairauksessa käytettyjen huuhtelu- ja paluuvesimäärien mittaamisella seurattiin kuinka paljon huuhteluvettä jäi kallioperään. Huuhteluvesimäärän mittaamiseksi oli määrämittari asennettu huuhtelupumpulta tulevaan letkustoon. Paluuvesi mitattiin vedenkeräyslaitteistoon kuuluvan saostusaltaan ulostulopäästä. Vedenpinnan korkeus reiässä mitattiin aina kun kairauksessa oli taukoa yli kaksi tuntia, sekä yleensä aamuvuoron alkaessa. Huuhteluvedestä otettiin näyte jokaisesta vesisäiliöön tehdystä huuhteluvesierästä. Paluuvedestä otettiin näyte kerran vuorokaudessa. Uraniinin valoarkuudesta johtuen näytteet käärittiin välittömästi ottamisen jälkeen alumiinifolioon. Näytteitä säilytettiin

14 8 jääkaapissa ennen analysointiin toimittamista. Huuteluvesinäytteet analysoitiin Teollisuuden Voiman Olkiluodon laboratoriossa ja paluuvesinäytteet Fortum Oy:n Vantaan laboratoriossa. Huuhteluvedestä pyrittiin sähkönjohtavuus mittaamaan jokaisesta erästä merkkiaineen sekoittamisen jälkeen. Palautuvasta vedestä otettiin näytteitä kairauksen aikana sähkönjohtavuuden määrittämiseksi. Palautuva vesi sisälsi kivijauhoa, jonka koostumus riippui kivilaadusta. Kivijauhon vaikuttaessa veden sähkönjohtokykyyn, otetut vesinäytteet, määrältään dl, suodatettiin 45 J.tm:n suodattimella kivijauhon poistamiseksi. Käsiteltyjen näytteiden johtokyky mitattiin Philipsin johtokykymittarilla PW9529, joka antaa tulokset dimensiona ms/m redusoituna +25 C lämpötilaan. Mittari kalibroitiin ennen käyttöönottoa Teollisuuden Voiman Olkiluodon laboratoriossa.. Sähkönjohtokyky mitattiin palautuvasta huuhteluvedestä koko kairauksen ajan. Huuhteluveden paine kitjattiin aina ajon alkuvaiheessa tai paineen vaihtuessa. Paineen tarkkailemisella pyrittiin häiriöiden välttämiseen ja anomaalisten vettäjohtavien vyöhykkeiden paikallistamiseen kairauksen aikana. Huuhteluveden paine on suoraan verrannollinen reiästä sytjäytettävän vesipatsaan paineeseen. Ruhjeet aiheuttavat kuitenkin usein vedenvirtausta muuttaen huuhteluveden painetta. Kairanterän kuluminen ja näyteputken tukkeutuminen aiheuttavat myös virtausvastusta, mikä nostaa putkistossa painetta. 2.5 Taipumamittaukset Kairanreiän todellisen sijainnin selvittämiseksi mitattiin reiän pystysuuntainen taipuma ja sivupoikkeama. Mittaukset tehtiin Reflex Maxibor ja Borema D2 -taipumamittareilla. Lisäksi reiän kaltevuus mitattiin PP-kaltevuusmittarilla erikseen. Maxibor-mittari laskettiin reikään kairausputkiston osana. Borema D2 -mittari laskettiin reikään vaijerin varassa. Mittaukset tehtiin 3 m:n pistevälein. Lähtöpisteen koordinaatit ja lähtösuunta sidottiin tilaajan osoittamiin kiintopisteisiin. Lähtökaltevuus mitattiin erillisellä kaltevuusmittarilla. Maxibor -mittarilla mittaukset ulotettiin reikäsyvyydelle 78, m maanpinnasta mitattuna. Borema-mittarilla mitattiin pystysuunnan kaltevuusarvo heiluri/vastus-periaatteella sähköisesti ja sivusuunnan suuntakulma sähkökompassilla. Tulokset tulostettiin, kuten Maxibor-tuloksetkin, sekä listauksena että graafisesti. Borema-mittausten sivusuuntatarkkuus laitevalmistajan mukaan magneettisesti häiriöttömässä halkaisijaltaan 46 mm:n ja pituudeltaan 15 m:n reiässä on +/- 1 aste ja kaltevuuskulman tarkkuus,1 astetta.

15 9 Maxibor-mittarissa on 6 m pitkässä putkessa kaksi heijastinrengasta 3 m:n välein. Putken taipuessa reiän mukaisesti, renkaiden keskinäinen sijainti muuttuu. Mittaus suoritetaan kuvaamalla renkaat videokameralla. Koska mittari on valmistettu halkaisijaltaan 46 mm:n kairanrei'ille, oli se asennettu T -56 -kaluston teräputkeen mittauksen ajaksi. Mittauksen jälkeen mittaustulokset purettiin ja tietokoneohjelmalla laskettiin jokaisen pisteen sijaintikoordinaatit käyttäen referenssinä aina edellistä tulosta. Lisäksi tulokset piirrettiin graafiseen muotoon. Laitevalmistajan ilmoittama tyypillinen tarkkuus on halkaisijaltaan 46 mm:n ja pituudeltaan 8 m:n reiässä +/- 1 m. Eri menetelmillä havaittiin eroja vuoden 1997 aikana tehdyissä mittauksissa. Tulostusta varten Maxibor-mittaustulokset korjattiin työraportin 98-5 (Laurila 1998) suositusten mukaan. Korjauksessa Maxibor-mittauksen kaltevuus muunnettiin vastaamaan PPkaltevuusmittauksen tulosta. Tämän jälkeen laskettiin Maxibor-mittauksen sijaintitiedot 2.6 Huuhtelupumppaus Loppusyvyyden saavuttamisen jälkeen reikäseinämät huuhdeltiin merkkiainevedellä kallion raoissa mahdollisesti olevien irtokivien ja kivijauhon pudottamiseksi reiän pohjalle. Huuhtelulaitteena oli toisesta päästään tulpattu kaksoisliitin, jonka kehällä oli 9 asteen välein halkaisijaltaan 5 mm:n reikä. Tällöin vesisuihkut suuntautuivat kohtisuoraan reiän seinämään. Putkistoa laskettiin vesipaineen päällä ollessa hitaasti alaspäin samalla pyörittäen. Huuhteluun käytettiin merkittyä vettä noin 12 m 3. Huuhtelun jälkeen reikää puhdistettiin pumppaamaha vettä alu53 -kairausputkiston kautta reiän pohjalta uppopumpulla. Alimmaisena putkistossa oli 9 m reikäputkia. Yläosassa putkisto koostui syvyydelle 39,3 m asti 64/57 -suojaputkista. Suojaputkien sisään laskettiin uppopumppu noin 35 m:n syvyyteen, jolloin pumpattava vesi kiersi reiän pohjan kautta. Pumppaus keskeytettiin muutamia kertoja, jolloin kairausputkistoa liikuteltiin. Liikuttelulla pyrittiin irrottamaan seinämille mahdollisesti tarttunut kivijauho, jolloin se poistuisi veden mukana. Pumppu nostettiin pois reiästä putkiston liikuttelujen aikana. Putkistan liikuttelun jälkeen pumppu laskettiin takaisin ja pumppausta jatkettiin. Huuhtelupumppausta suoritettiin klo 15. ja klo 6. välisenä aikana. Pumppaus oli keskeytyksissä klo välisen ajan, koska reiästä ei tullut vettä riittävästi ja pumppu tämän vuoksi pysähteli. Putkien liikuttelujen ja pumppaustauon takia tehokas pumppausaika oli noin 25 tuntia. Huuhtelun päättyessä vesi oli silmämääräisesti kirkasta eli vedessä ei ollut enää havaittavissa kivijauhoa.

16 1 Huuhtelupumppauksen lopetusvaiheessa veden uraminipitoisuus oli 275 J.tg/1. Pumppaamalla vettä nostettiin reiästä 1, 1 m 3 eli keskimäärin 44 1/h Näytteiden rakennusgeologinen raportointi Näytteet pakattiin noin metrin pituisiin puulaatikoihin välittömästi näyteputken tyhjennyksen jälkeen. Geologi raportoi näytteet kairauspaikalle tuoduissa toimistotiloissa. Raportointi tapahtui pääasiallisesti rakennusgeologisen kallioluokituksen mukaan (Gardemeister et al ja Korhonen et al. 1974). Näytteistä tehtiin seuraavat kuvaukset: rakoluettelo, näytehukka ja rikkonaisuus, suunnatut näytteet, katkossumma, rakoluku ja RQD-luku, petrografia, liuskeisuus, rapautuneisuusaste ja näytteen viipaloituminen ( ore dising). Lisäksi kirjattiin nostot ja laatikko luettelo. Rakoluettelossa esitetään rakojen havainnot juoksevina numeroina. Raon sijaintisyvyys on reikäpituuden mukaisesti 1 m:n tarkkuudella näytteen keskilinjaan mitattuna. Raon keskikohta voi kuitenkin evalla raolla poiketa paljonkin keskilinjasta, jolloin on käytetty soveltuvaa arvoa. Loppusyvyyttä käytetään, kun havainnot esittävät reikäväliä. Rakojen ja muiden geologisten havaintojen sitominen on suoritettu korjattuun reikä- eli näytepituuteen. Tämä tarkoittaa, että esim. näytehukasta ja murtorenkaan luistamisesta aiheutuva virhe on korjattu muuttamalla ns. nostopalikan tukemaa näytelaatikossa. Näytehukan aiheuttaessa syvyyden epätarkkuutta, on se erikseen luettelossa mainittu. Raon laatu kuvataan lyhenteillä: av = avotn ti =tiivis tä = täytteinen täha = täytteinen haarniskarako tämu = täytteinen mururako täsa = täytteinen savirako. Rakokulma on esitetty asteina näytteen poikkisuunnan suhteen, jolloin siis näytteen pituusakselia vastaan kohtisuora suunta on 9 ja näytteen pituussuunta. Korjaamaton rakosuunta ilmoittaa raon lesuunnan asteina myötäpäivään pohjoissuunnasta. Korjaamaton kaade on asteina vaakatasosta. Vastaavasti korjattu

17 11 lesuunta ja kaade ovat PP-kaltevuusmittauksesta saadun tuloksen perusteella muutetun Maxibor-taipumamittauksen mukaisesti korjatut lesuunta ja kaade asteina. Rakotäytteen paksuus on ilmoitettu millimetreinä. Rakopinnan väri on ilmoitettu ainoastaan raoista, joilla ylipäätään on jokin kivilajin omasta väristä poikkeava väri, ei pelkkä sävy. Merkittävimpiä poikkeavanvärisiä rakoja ovat täytteiset ja avoimet raot. Myös tiiviillä raoilla saattaa olla väri, mutta useimmiten väri on vain hieman poikkeava kiven perusväristä. Täytteiseksi raoksi on luokiteltu myös raot, joilla on selvä väri ja raot ovat kairausnäytteenä edelleen toisissaan. Tällöin on huomio -sarakkeeseen kirjoitettu "" tai "os" merkiksi, että niiden rakopinnat ovat toisissaan eli ne ovat luonnontilassa vettä johtamattomia. Raot, joissa on omamuotoisia tai osittain omamuotoisia kiteitä, on merkitty kit. -merkinnällä. Työtulostuksen yhteydessä rekisteröitiin myös mahdolliset hajuhavainnot "huomio"-sarakkeeseen. Rakopinnan väri (mineraalit) on kuvattu nelikirjaimisin lyhentein seuraavasti: rusk, vrus, trus (ruskea, vaaleanruskea, tummanruskea), vhar, thar (aa, vaaleanaa, tummanaa) vihr, vvih, tvih (vihreä, vaaleanvihreä, tummanvihreä) puna, vpun, tpun (punainen, vaalean punainen, tummanpunainen) Mineraalit on ilmoitettu vain mikäli tunnistaminen on voitu tehdä täysin varmasti. Käytetyt mineraalinimikkeet on ilmoitettu kivilajien petrografisen kuvauksen yhteydessä. Rakopinnan värien sävyt on kuvattu siten, että perusvärin kolmikirjaimisen lyhenteen eteen on liitetty sävyn tunnus yhdellä kirjaimella, esim.: prus (punaruskea) Rakopinnan muoto kuvataan lyhentein: (inen, tasomainen) (epäinen) (eva) Rakopinnan laatu on kuvattu nelikirjaimisin lyhentein. Kolmiportaisella asteikolla on vastaavuus JRC -lukuihin (Barton & Choubey 1977).

18 (ea; JRC 15-1) (puoliea; JRC 7-14) (ä; JRC -6) Näytehukka voi aiheutua joko geologisista tekijöistä, usein kallion rapautuneisuudesta ja rikkonaisuudesta tai kairausteknisistä tekijöistä. Näytehukan sijainti, määrä ja syy on paikallistettu raportoitaessa. Mikäli paikkaa ei ole saatu selvitettyä, on merkitty reikäväli, jolla hukka on syntynyt. _Näytehukan paikan ollessa epäselvä on mitat toisissa kuvauksissa merkitty "noin" -merkinnällä. Kallion rikkonaisuus on kuvattu näytehukan yhteyteen rakennusgeologisen luokituksen mukaisin termein seuraavasti: Riiii = murrosrakenteinen, tiheärakoinen, rakoluku yli 1 kpvm RiiV = ruhjerakenteinen RiV = savirakenteinen Katkossumma, rakoluku ja ROD-luku on esitetty reikäpituuden mukaan metrien väleille laskettuna. Katkossumma on kaikkien havaittujen näytekatkeamien lukumäärä ko. metrivälillä. Rakoluku on luonnonrakojen lukumäärä vastaavalla metrivälillä. Katkossumman ollessa rakolukua suurempi on kyseessä näytteenoton yhteydessä tai myöhemmän näytteenkäsittelyn yhteydessä tapahtunut tahallinen tai tahaton näytteen katkeaminen. Rakoluvun ollessa katkossummaa suurempi on näytteessä tiiviitä rakoja, joiden rakopinnat ovat edelleen lujasti toisissaan. RQD-luku esittää yli 1 m pituisten, luonnonrakojen katkaisemien tai niitä sisältämättömien näytepalojen prosentuaalisen osuuden em. metrivälillä. Luettelo näytteen nostoista esitetään kuten se näytelaatikkoon sijoitettuihin nostopalikoihin on merkitty. Mikäli näytteen mitassa on geologin havaitsemana ero, on nostopalikkaan muutettu oikea syvyys. Näin ollen nosto tarkoittaa nimenomaan näytteen syyyyttä. Reiän syvyys voi olla suurempi esim. murtorenkaan pettäessä, jolloin osa näytteestä voi jäädä reikään ja tulee ylös vasta seuraavan kairauskerran yhteydessä. Nostot on esitetty liitteessä Suunnatuista näytteistä kirjataan jokaisen sellaisen noston syvyys, jossa suuntausmerkintä on suoritettu. Samoin merkitään suunnatun näytteen alku- ja loppusyvyydet, sekä

19 13 suunnatun näyteosuuden pituus. Mikäli merkki on ollut kelvoton tai sitä ei kairaajan tekemästä "SN"-tunnuksella varustetun noston yläpäästä ole löydetty, on tästä tehty merkintä luetteloon. Laatikkoluettelossa esitetään kunkin näytelaatikon sisältämän näytteen alku- ja loppupäiden näytepituudet. Laatikkoluettelo on esitetty liitteessä Petrografinen kuvaus perustuu rakennusgeologiseen kallioluokitukseen (Korhonen et al ja Gardemeister et al. 1976). Kukin kivilaji on yksilöidysti esitetty kertaalleen ja vain muutosten osalta kuvailtu uudelleen. Raekoko on jaoteltu seuraavasti: tiivis, lasimainen hienorakeinen keskirakeinen earakeinen suurirakeinen << 1 mm < 1 mm mm mm >5 mm Rakenne (osasten jätjestyneisyysaste) kuvataan termeillä: massama1nen, liuskeinen, seoksinen, M L S Liuskeisuusaste on nelijakoinen: suuntaukseton heikko 1 kohtalainen 2 voimakas 3 Osasten jätjestyneisyysasteen ja liuskeisuusasteen kuvauksessa ovat seuraavat muunnok set mahdollisia: MO, Ml, LI, L2, L3, SO, Sl, S2, S3. Mineraalikoostumus on esitetty kvalitatiivisesti, silmämääräisen paljousjätjestyksen mukaan. Mineraaleista käytetään mineraalinimisanaston (Saltikoff 1972) nelikitjaimisia lyhenteitä. Samoja lyhenteitä käytetään myös rakoluettelossa. Tärkeimmät käytetyt lyhenteet ovat seuraavassa:

20 14 K var = kvartsi Maas = maasälvät eli kalimaasälpä ja/tai plagioklaasi Biot = biotiitti Karb = onaattimineraalit Talk = talkki Klor = kloriitti Savi = savimineraalit Kiis = kiisumineraalit Ruos = ruoste Fluo = fluoriitti Liuskeisuusastetta on kuvattu erillisessä luettelossa (liite 8.9) rakennusgeologisen kallioluokituksen mukaisesti. Liuskeisuutta kuvattaessa on haettu yhtenäisiä vyöhykkeitä, joista on mitattu noin 1 m välein liuskeisuuden leikkauskulma ja liuskeisuuden lesuunta sekä kaade suunnattujen näytteiden alueelta. Lisäksi on arvioitu liuskeisuusastetta aikaisemmin kuvatun nelijakoisen asteikon mukaisesti (Korhonen et al ja Gardemeister et al. 1976). Rapautuneisuusasteesta käytetyt lyhenteet ovat seuraavat: RpO = rapautumaton Rp 1 = vähän rapautunut Rp2 = runsaasti rapautunut Rp3 = täysin rapautunut Mikäli syvyysvälillä on päärapautumisesta poikkeavaa rapautumista, kuten es1m. yksittäisten rakojen ympärillä, on syvyysvälin päärapautumisaste esitetty ensin ja poikkeavan rapautumisen rapautumisaste on suluissa. Core dising-ilmiö. eli näytteen viipaloituminen, on esitetty liitteessä Viipaloitumisesta on kitjattu reikävälit, joissa sitä on havaittu. Jokaiselle reikävälille on ilmoitettu viipaloituneiden murtumien ja aihioiden lukumäärä, sekä viipaloitumisien välisten etäisyyksien minimi- ja maksimiarvot Jokaisesta murtumasta on kitjattu pinnan muodot seuraavan luokittelun mukaisesti. Näytteen suunta on vasemmalta oikealle. ( ( = yläpuoli kovera ja alapuoli kupera (1 = yläpuoli kovera ja alapuoli inen 1( = yläpuoli inen ja alapuoli kupera

21 15 ) ) = yläpuoli kupera ja alapuoli kovera )1 = yläpuoli kupera ja alapuoli inen 1) = yläpuoli inen ja alapuoli kovera II= yläpuoli inen ja alapuoli inen )( = yläpuoli kupera ja alapuoli kupera S = satula A =aihio Lisäksi kukin näytelaatikko värivalokuvattiin sekä kuivana että kasteltuna valokuvaajan toimesta. Valokuvat (kastellut) on esitetty raportin lopussa. 2.8 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien määritys Kiven lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet määritettiin Rok Tester -laitteistolla. Näytteet valittiin kolmenkymmenen metrin välein tai aina pääkivilajin vaihtuessa. Kimmokerroin E, Poissonin luku v ja taivutusvetolujuus Smax (Modulus of Rupture) määritettiin nelipistetaivutuskokeell jossa uloimmat tuet (L) asetettiin 16 mm etäisyydelle toisistaan ja sisemmät tuet (U) 48 mm etäisyydelle. Koejärjestely on esitetty kuvassa 2. u D L> 3,5D DUL/3 L Kuva 2. Nelipistetaivutuskoe Kimmokerroin (E) kuvaa jännityksen suhdetta tapahtuvaan muodonmuutokseen. Tätä kuvataan Hooken lailla (kaava 2.9.1).

22 16 r E =- [Pa] (2.9.1) ea a =jännitys [Pa] Ba = aksiaalinen muodonmuutos Poissonin luku määritetään radiaalisen muodonmuutoksen suhteena aksiaaliseen muodonmuutokseen (kaava ). (2.9.2) Br = radiaalinen muodonmuutos Ba = aksiaalinen muodonmuutos Yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus r määritettiin epäsuorasti pistekuormituskokeen avulla. Kokeessa noudatettiin ISRM:n ohjeita (ISRM 1981 ja ISRM 1985). Kokeesta saatu pistekuormitusindeksi lsso kerrottiin luvulla 24, jolloin se vastaa yksiaksiaalista puristusmurto lujuutta. Kokeessa näyte asetetaan pistemäisten leukojen väliin ja kuormitusta kasvatetaan, kunnes murtuminen tapahtuu (kuva 3). Pistekuormitusindeksi saadaan laskettua murtoon tarvittavan kuormituksen avulla. Testin tulos tulee hyväksyä ainoastaan, jos murtopinta kulkee molempien kuormituspisteiden kautta. Pistekuormitusluku ls lasketaan kaavalla p fs= D2 (2.9.3) P = murtokuormitus D =näytteen halkaisija Pistekuormitusluku on riippuvainen näytteen halkaisijasta ja se kotjataan pistekuormitusindeksiksi lsso kaavojen ja avulla. Tulokseen näytteen koolla ei ole vaikutusta. (2.9.4)

23 17 _ ( DJo,45 F-- 5 (2.9.5) 4 D ' L >,5D Kuva 3. Pistekuormituskoe

24 18 3. REIÄN TEKNISET TIEDOT 3.1 Reiän sijainti ja taipuma Reiän OL-KR12 lähtösuunta on 9, astetta ja lähtökaltevuus 69,7 astetta. Reikä- eli näytepituuden -pisteenä käytettiin maanpintaa. Niinpä kaikki mainitut syvyystiedot tarkoittavat reikäpituutta maanpinnasta lukien ellei erikseen toisin mainita. Reiän lähtöpisteen koordinaatit on esitetty taulukossa 2. Eri mittausmenetelmillä tehtyjen mittausten tuloksissa havaittujen erojen vuoksi on lopullista tulostusta varten Maxibor-mittauksen kaltevuus kotjattu PP-mittauksen kaltevuustulosten perusteella. Tämän jälkeen on laskettu Maxibor-mittauksen mukaiset reiän sijaintitiedot Maxibor ja Borema -mittauksen tuloksissa eroa aiheuttivat lisäksi laitteistojen asettumistarkkuudet halkaisijaltaan 56 mm:n reikään sekä vähäiset magneettiset häiriöt, jotka vaikuttivat Borema -tuloksiin. Maxibor-mittaus on esitetty listauksena liitteessä 8.16 ja projektiopiirroksina liitteessä Liitteessä sivulla 147 oleva kuva esittää reiän taipumaa sivusuunnassa maanpintatasoon projisoituna. Kuvat sivuilla 148 ja 149 esittävät taipumaa sivu- ja pystysuunnissa projisoituna X- ja Y -akseleiden suunnissa. Borema-mittaus on esitetty listauksena liitteessä 8.18 ja projektiopiirroksina liitteessä Liitteessä 8.19 (s. 156) ylempi kuva esittää reiän taipumaa sivusuunnassa maanpintatasoon projisoituna. D-akseli esittää teoreettista taipumattoman reiän maanpintaprojektiota. Alempi kuva esittää reiän pystysuuntaista taipumaa, kaltevuuden muutosta niin, että akseli Z esittää teoreettista taipumattoman reiän kaltevuutta reiän suuntaiselle leikkaustasolle. Projektioiden mittakaava vaihtelee niin, että reiän pituus esitetään aina samana riippumatta sen todellisesta pituudesta. D-akselin pituus on 1. 1 * reiän esityspituus. Liitteessä 8.19 (s. 157) oleva kuva esittää vastaavaa taipumaa asteina. TH-akseli esittää teoreettista taipumattoman reiän maanpintaprojektiota. Liitteessä 8.19 (s. 158) oleva kuva esittää reiän pystysuuntaista taipumaa metreinä, kaltevuuden muutosta niin, että akseli T esittää teoreettista taipumattoman reiän kaltevuutta reiän suuntaiselle leikkaustasolle. Projektioiden mittakaava vaihtelee niin, että reiän pituus esitetään aina samana riippumatta sen todellisesta pituudesta. Kotjattujen Maxibor-mittaustulosten mukaan reikäsyvyydessä 78 m sivusuuntapoikkeamaksi on mitattu 22,34 m vasemmalle ja pystypoikkeamaksi 91,6 m alaspäin reiän lähtösuuntaan nähden. Kokonaispoikkeama on 11,9 % reikäpituudesta.

25 19 Borema D2 -taipumamittarilla saatiin reikäsyvyydessä 783 m sivusuuntapoikkeamaksi 11,11 m vasemmalle ja pystypoikkeamaksi 95,91 m alaspäin reiän lähtösuuntaan nähden. Kokonaispoikkeama on 12,3 % reikäpituudesta. PP -mittauksen kaltevuuksilla korjatun Maxibor-mittauksen mukaan lasketut koordinaatit valtakunnallisessa XYZ koordinaatistossa syvyydeltä 78 m on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Reiän OL-KR12 koordinaatit. Pisteen sijainti X y z Lähtöpiste, maanpinta , ,76 8,8 Lähtöpiste, putken suun keskipiste , ,64 9,12 Loppupiste (78 m) , ,6-746,9 3.2 Reiän yläosan rakenne Ennen kallionäytekairauksen aloittamista porattiin uppoporauskalustolla alkureikä. Alkureikä aloitettiin poraamalla maakerrosten läpi kallioon 194/184 mm:n maaputki. Maaputki porattiin maanpinnasta lukien 5,6 m syvyyteen. Maakerroksen paksuudeksi arvioitiin noin 2,6 m. Sen jälkeen porattiin kallioon halkaisijaltaan 165 mm:n reikä 4,2 m:n syvyyteen. Reikään asennettiin halkaisijaltaan 14/13 mm suojaputki, joka sementoitiin kallioon. Tämän jälkeen maaputki katkaistiin maanpinnan tasoon. Syvyysväli 4, ,34 m kairattiin T-56 -kalustolla. Suppilon kokonaispituus on 12,8 m. Varsinaisen suppilo-osuuden pituus on 7,3 m. Suppilon alapään muodostaa halkaisijaltaan 78/64 mm putki, pituudeltaan 5,5 tn. Suojaputki on varustettu oikeankätisellä kierteellä, johon kairauksen aikana reiän yläosassa olleet 64/57 - suojaputket voitiin ttää. Suppilo jää suojaputken (13/14 mm) sisään siten, että suppilon alapään muodostavan putken (78/64 mm) alapää on syvyydellä 4,15 m. Putken alapään ja kallionäytekairauksen alkamissyvyyden välissä on sementtiä, joka lävistettiin kallionäytekairauksen alkaessa. Suppilo ja sen alapuolineo putki ovat ruostumatonta terästä. Liitteessä 8.3 on esitetty reiän yläosan ja suppilon rakenne. Työn lopuksi reiän yläpäähän vaiettiin teräsbetonilaatta, pinta-alaltaan 1, x 1, m 2, maanpinnan yläpuolelle. Betonilaatta ankkuroitiin raudoituksilla mm:n suojaputkeen. Putken suu suljettiin lukittavalla tulpalla.

26 2 4. RAKENNUSGEOLOGIA 4.1 Kairanksen vaikutus näytteisiin Näytehukan syntymiseen johtanutta näytteen rikkoutumista ja jauhautumista tapahtui kaikkiaan,3 m. Näytehukkaa syntyi sekä kairausteknisistä syistä että rakoilleen kallion jauhautumisen tuloksena. Näytehukkaa syntyi kolmella syvyydellä, joista kaikki ovat tiheärakoisen kallion osalla. Ensimmäiseen näytehukkaan liittyy näytteen pään jauhautumista. Toisella kealla näytehukkaa syntyi savipitoisen vyöhykkeen yhteydessä. Kolmannella kerralla hyvin kiillepitoinen vyöhyke on jauhautunut ja vyöhykkeessä on havaittu myös savipitoinen rako. Näytehukka on esitetty yhdessä kallion rikkonaisuusasteen kanssa taulukossa liitteessä Kivilaatu Kairausnäytteet koostuvat tutkimusalueelta jo aiemmin kuvatuista pääkivilajeista, joista käytettiin nimityksiä tonaliitti, kiillegneissi ja graniitti. Lisäksi lävistettiin kvartsi- ja pegmatiittijuonia ja amfiboliittisia kerroksia. Kiillegneissille on tyypillistä eriasteinen migmatoituminen, jolloin siinä voi esiintyä graniittista (pegmatiittista) ainesta paikoin hyvinkin runsaasti. Samoin graniitiksi luokiteltu kivilaji on paikoin suuntautunutta ja gneissiytynyttä sisältäen kiillegneissisiä osuuksia. Tonaliittia esiintyy reiän keskivaiheilla. Myös tonaliitti on suuntautunutta. Reiän alkuosan graniittisen ja kiillegneissin välinen osuus on nimetty graniittigneissiksi. Kivilajit esiintyvät monin paikoin toistensa kanssa limittäin, jolloin niiden lävistykset voivat olla keskimäärin muutamia metrejä. Kivilajit onkin luokiteltu vallitsevan kivilajin mukaan ja siten esim. graniitti usein sisältää kiillegneissiä kapeina lävistyksinä ja päinvastoin. Näytteet ovat pääosin rapautumattomia, vain paikallisesti on kapeita vähän rapautuneita vyöhykkeitä. Vähän rapautuneita osuuksia ja osuuksia, joissa rapautuneisuus vaihteli rapautumattoman ja vähän rapautuneen välillä, on yhteensä 147,22 m. Yleensä vyöhykkeissä, joissa rapautuneisuus vaihtelee, rapautuneet osat ovat vain muutamien kymmenien senttimetrien levyisiä,. Joidenkin tiheärakoisten, rikkanaisten tai myloniittiutuneiden vyöhykkeiden yhteydessä on leveämpiä rapautumisvyöhykkeitä. Rapautuneissa graniittisissa osue1ssa kivessä on vihreätä sävyä. Kuitenkin rapautumattomissakin osuuksissa näkyy maasälvissä paikoin lievää samentumista. \ Liitteessä 8.4 on esitetty kivilajien rapautuneisuusaste.

27 21 Migmatiittinen kiillegneissi on tyypillinen seoskivilaji, joka koostuu kiillegneissistä ja vaaleasta tai punertavasta graniittisesta (pegmatiittisesta) aineksesta. Migmatiittinen kiillegneissi on raitaista ja yleensä liuskeisuudeltaan kohtalaista, L2. Paikoin on voimakkaasti liuskeisia kapeita vyöhykkeitä, jotka muodostuvat kiillepakoista. Kiillegneissin raekoko vaihtelee hienorakeisesta keskirakeiseen. Päämineraaleina siinä ovat kvartsi, maasälvät ja biotiitti. Paikoin esiintyy myös kiisuja ja granaatteja. Graniitti on rakeista. Raekooltaan se vaihtelee keskirakeisesta graniitista earakeiseen pegmatiittiin. Rakenteeltaan se on normaalisti massamaista ja suuntautumatonta, MO, mutta siinä on usein heikosti tai jopa kohtalaisesti suuntautuneita migmatiittisia osuuksia, Ml... L2, jolloin sitä voisi kutsua graniittigneissiksi. Päämineraaleina ovat maasälvät ja kvartsi, lisäksi esiintyy paikoin kiilteitä ja granaatteja. Graniittigneissiksi nimettiin reiän yläosan alun graniittisen ja noin syvyydeltä 98 m alkavan kiillegneissin välinen kivijakso. Siinä graniitin ja kiillegneissin osuudet ovat lähellä toisiaan ja kivi muodostaa juonimaista rakennetta. Graniittigneissin rajat graniittiin ja kiillegneissiin ovat vaihettuvia. Kiven suuntautuneisuus vaihtelee graniittisesta suuntautumattomasta kiillepitoisten vyöhykkeiden voimakkaasti liuskeiseen, MO... L3. Tonaliitti on myös rakeista. Raekooltaan se on keskirakeista. Rakenteeltaan se on heikosti suuntautunutta tai kiillegneissin kontaktin lähellä kohtalaisesti suuntautunutta, L 1... L2. Kontaktien läheisyydessä tonaliitti Ja kiillegneissi vuorottelevat. Päämineraaleina ovat maasälvät, kvartsi ja biotiitti. Kivilajien kuvaus syvyyksittäin on esitetty liitteessä 8.8. Kuvassa 4 on, esitetty kivilajit ja rakotiheysjakauma graafisesti. Reiän alkuosasta mitatut liuskeisuuden arvot vaihtelevat runsaasti. Syvyysvälillä noin m liuskeisuuden lesuunta vaihtelee välillä noin astetta ja kaade välillä noin astetta. Syvyysvälillä noin m lesuunta vaihtelee välillä noin astetta ja kaade välillä noin astetta. Reiän loppuosalla lesuunta vaihtelee välillä noin astetta ja kaade välillä noin astetta. Kaikilla syvyysväleillä on yksittäisiä annetuista vaihteluväleistä poikkeavia lesuunnan ja kaateen arvoja. Liuskeisuusaste ja mitatut liuskeisuuden suunnat on esitetty liitteessä 8.9. \

28 22 4m rvx )C /'\./ X' 1m ""'- 2m '""'"'-- * ""'\.""\. \..\_ ""\.. ""'\.. "'- * ""\: :"'\_'- '--"'- * 3m "\. l. l. "\"\. \.. 4m 5m \...\.. "\ "'"\. '- "'-\... '- 't : o ""\.. '-'-.,_ "\-\.. :'- '- *""""" Q.,l"\ 6m 1..""\.."-. (."'\.. l.l.l.. l.l..\.. 1m I._L. l.. \,_\.._\.. \..., '""""" \.\... l.. "1... '""\..\. 8m "'-.... : : : :'....,..... i ; ; : : : :' lo ':':'.. ;. ;_ ;_ ;_ ; Ie ir....,... A 'a'a !,, IJ SELITYS KIVILAJIT RAKOäU Klll..LEGNEISSI TONALIITII GRM1ITTI GRM1ITTIGNEISSI MYL1ITTI Harvarakoinen ( < 1 ) Vähärakoinen ( 1-3 ) Runsasrakoinen ( 3-1 ) Tiheärakoinen ( > 1 ) Kuva 4. Kivilajit ja rakoilu, kairanreikä OL-KR12.

29 Rakoilo Rakoilu on pääasiallisesti täytteistä ja tiivistä. Avoimia rakoja ei esiinny. Täytteiset raot ovat vallitsevia yleensä tiheä- ja runsasrakoisissa vyöhykkeissä, kun taas tiiviit raot ovat vallitsevia muualla. Reiän alkuosalla täytteisissä raoissa täytemateriaalina on usein aata tai oista onaattia ja kiisuja, lähinnä rikkikiisua, tai aa kloriittimaista täytettä. Syvemmällä kiisuja on vähemmän, lähinnä vyöhykkeittäin, onaattia on edelleen ja niiden lisäksi osa asta täytteestä on grafiittia. Grafiittia on etenkin haarniskapinnoilla ja niiden läheisyydessä. Useimmissa täytteisissä raoissa on rakotäytettä usein vain ohuena silauksena rakojen pinnoilla ja rakojen vastakkaiset pinnat ovat hyvin yhtenäiset. Vain yksittäisissä raoissa on rakotäytettä yli millimetri, useimmiten tiheärakoisten, rikkanaisten vyöhykkeiden yhteydessä. Paksuimmillaan täytettä on noin 2 m. Suurimmaksi osaksi jonkin värin rakopinnalla omaavat raot on niiden hyvinkin ohuen rakotäytteen vuoksi luokiteltu täytteisiksi. Myös tiiviillä raolla saattaa olla selvä väri, joten tiiviin ja täytteisen raon välillä ei ole selkeää rajaa. Osa raoista, myös täytteisistä, on näytteessä edelleen -iskostuneena. Yhteensä tai osittain -iskostuneita rakoja lävistettiin 493 kpl, joka on noin 18 % kokonaisrakomäärästä. Savitäytteisiä rakoja havainnoitiin 32 kpl ja murutäytteisiä 14 kpl. Haarniskapintaisia rakoja lävistettiin 329 kpl. Niiden lisäksi kahdessa rikkonaisuusvyöhykkeessä oli savi- ja murutäytteisiä ja haarniskapintaisia rakoja, mutta näytteen hajoamisen vuoksi niitä ei kyetty yksilöimään. Osalla haarniskapintaisista raoista on täytteenä myös savea tai muruja sekä osalla savi- ja murutäytteisistä raoista on haarniskapinta täytteen alla. Muru- ja savitäytteiset raot ovat yleensä tiheärakoisissa vyöhykkeissä tai niiden läheisyydessä. Haarniskapintaiset raot esiintyivät isemmin, mutta niistäkin suurin osa on rikkonaisissa, tiheärakoisissa vyöhykkeissä tai niiden läheisyydessä. Paikoin haarniskarakoja on muutaman raon parvena. Yksityiskohtaiset tiedot raoista ovat liitteessä Rakopintojen muoto vaihtelee suuresti. Yleisin rakopinnan muoto on epäinen, rakopinnan ollessa puoliea (JRC-luku 7-14), mutta erilaisia muunnoksia esiintyy usem. Kallion keskimääräinen rakoluku on 3,62 kp1/m. Kallion RQD -luku on keskimäärin 91,4 %. Taulukossa 3 on esitetty keskimääräisen rako- ja RQD-luvun vaihtelu

30 24 syvyysväleittäin. Kuvassa 4 kallion rakoluku ja kivilajit on esitetty graafisesti. Liitteessä esitetään rako luku, katkossumma ja RQD-luku. Taulukko 3. Kallion keskimääräinen rako- ja RQD-luku syvyysväleittäin. Syvyysväli Keskimääräinen rakoluku Syvyysväli Keskimääräinen rakoluku m-m ja RQD-luku m-m ja RQD-luku kpl/m 1% kpl/m 1% ,6 1 91, ,7198, ,8 173, ,3 195, ,3 195, ,91 85, ,17, ,197, , 7198, ,1 1 86, ,61 89, ,5 1 1, ,1/71, ,1/93, ,9189, ,6166, , 7199, , 1 98, , 1 86, Rakosuunnista tulevat erittäin voimakkaasti esille loivat, lähes vaaka-asentoiset raot. Jyrkkäkaateisempia rakosuuntia on liuskeisuuden suunnassa koillis-lounassuuntainen rakoilu. Tämän rakoilun kaade on kaakkoon (kaadesuunnan vaihdellessa etelän ja idän välillä ja kaateen vaihdellessa loivasta noin 6 asteeseen). Länteen ja luoteeseen viettävistä rakosuunoissa esille tulee kaateeltaan loivasta noin 6 asteeseen olevat raot. Kaateeltaan lounaaseen oleva rakosuunta, jossa kaade on noin astetta, tulee myös esille alapalloprojektiossa. Kuvassa 5 on esitetty alapalloprojektiona PPkaltevuusmittarin kaltevuudella muunnetun Maxibor-taipumamittauksen mukaan kotjatut rakojen kaadesuunnat/kaateet. Rikkonaisia osuuksia lävistettiin 41 kpl. Monet osuudet kuuluvat samaan rikkonaisuusvyöhykkeeseen, mutta jos niiden välillä on ehjempää kiviainesta, on ne luettu omiin osuuksiinsa. Osuudet ovat kaikki pääasiallisesti murrosrakenteisia. Yhdessä murrosrakenteisessa osuudessa on keskellä,36 m levyinen savirakenteinen vyöhyke. Kolmessa rikkanaisessa osuudessa pääosan raoista muodostavat olevat raot. Rikkonaisten osuuksien pituudet vaihtelevat välillä,4... 5,6 m. Yhteensä rikkanaisia

31 25 osuuksia on m. Yhteensä rikkanaisten osuuksien määrä on 7, % reiän kokonaisnäytemäärästä. Liitteessä 8.12 on esitetty kallion rikkonaisuusvyöhykkeet. N SAMA-ARVOT: 1%, 2%, 4%, 8% Kuva 5. Rakojen kaadesuunnat/kaateet alapalloprojektiona. 4.4 Näytteen viipaloitomineo Näytteen viipaloitumista ore dising -ihniötä, havaittiin vähän. Useimmiten, kun sitä esiintyi, viipaloituminen oli yksittäisiä murtopintoja. Ensimmäisen kerran sitä esiintyi reikäpituudessa 523, ,5 m, jolloin murtopintoja oli kaksi. Viipaloitumista esiintyi kiillegneissi-migmatiitissä ja graniitissa. Tonaliitissa sitä ei havaittu. Kuitenkin kiillegneissi-migmatiitissä viipaloituminen oli aina kiven vaaleassa graniittisessa leukosomissa. Kyseisissäkin tapauksissa viipaloituminen on lisäksi usein muodoltaan heikosti kehittynyt ja se voi olla vaikeasti erotettavissa mekaanisesta katkoksesta näytteessä. Osa viipaloitumismurtumien pinnoista sisältää pinnanmuodossaan elementtejä useammastakin tyypistä. Viipaloitumisessa on huomioitavaa lisäksi, että se mahdollisesti lisääntyy edelleen Iaatikoiden liikuttelujen aikana. Osa murtopinnoista oli niin lähellä ajon loppua, että on vaikea määrittää kiven katkaisun merkitystä murtopinnan syntyyn. Erityyppisiä viipaloitumismurtumia kirjattiin viisi kpl. Liitteessä 8.13 on esitetty näytteen viipalo ituminen.

32 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet Näytteistä määritettiin lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet noin 3 m:n välein ja aina pääkivilajin vaihtuessa fäärityksiä tehtiin 29 kpl. Kiillegneissistä oli 19 kpl näytettä, graniitista viisi, tonaliitista neljä ja graniittigneissistä yksi. Nelipistetaivutuskokeita tehtiin yksi jokaisesta näytteestä. Pistekuormituskokeita tehtiin kaksi jokaisesta näytteestä. Kivilajille mittausarvojen hajontaa aiheuttaa suuntautuneisuusasteen vaihtelu ja lisäksi graniitille raekoon vaihtelu. Muutamat näytteet murtuivat nelipistetaivutuskokeessa vähäisellä taivutusvoimalla myös uusituilla näytteillä. Tällainen näyte otettiin mm. graniittigneissistä. Kivilajien lujuuksissa on hivenen eroa; kiillegneissin keskilujuus on 134!vfPa ja tonaliitin noin 154!vfPa ja graniitin noin 138!vfPa. Tällöin kiillegneissi on lujuudeltaan noin 13 % heikompaa kuin tonaliitti. Kimmokertoimessa on kivilajien välillä prosentuaalisesti suurempaa vaihtelua. Kiillegneissin keskimääräinen kimmokerroin on noin 56 GPa kun graniitilla se on noin 46 GPa ja tonaliitilla noin 43 GPa. Tonaliitin kimmokerroin on noin 23 % pienempi kuin kiillegneissin. Laboratoriokokeiden tulokset on esitetty taulukossa 4, jossa on myös laskettu lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien keskiarvot kivilajeittain. Puristuslujuus, kimmokerroin ja taivutuslujuus syvyyden funktiona on esitetty kuvassa e ; 15..:: E 125.!!, ";'! s 75 oo iii 5. Q "i ";' 2. s., > ; ; ! Syvyys [m] Kuva 6. Puristuslujuus, kimmokerroin ja taivutusvetolujuus syvyyden funktiona

33 27 Taulukko 4. Laboratoriokoetulosten yhteenveto. Kimmokerroin (E), Poissoninluku (v), pistekuormitusindeksiksi (lsso), yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus ( O') ja taivutusvetolujuus ( Smax). Syvyys E V lsso lsso <r1 <r2 Smax Kivilaji m GPa MPa MPa MPa MPa MPa GRAN GRGN KGN KGN KGN KGN GRAN GRAN KGN KGN KGN KGN GRAN TONA KGN TONA TONA TONA KGN KGN KGN KGN KGN GRAN KGN KGN KGN KGN KGN keskiarvo keskihaj kaikki keskihaj.% 27% 26% 25% 25% 36% keskiarvo keskihaj KGN keskihaj.% 25% 22% 28% 28% 34% keskiarvo keskihaj GRAN keskihaj.% 2% 39% 17% 17% 19% keskiarvo keskihaj TONA keskihaj.% 14% 11% 19% 19% 5% lujuuksjiie on laskettu yhdistetty keskiarvo