Rakoverkkomallinnus. Laine & Markovaara-Koivisto KYT2018 seminaari : Kallioperän rikkonaisuuden mallinnus Suomessa

Transkriptio

1 Rakoverkkomallinnus KYT2018 seminaari : Kallioperän rikkonaisuuden mallinnus Suomessa

2 Rakoverkkomallinnus/rakosimulointi Kiteisen kallioperän rikkonaisuuden mallintaminen on tärkeää mm. kalliorakentamisessa, geotermisen energian hyödyntämisessä sekä ydinjätteiden sijoituspaikkatutkimuksissa, Rakoverkkomallinnus on kuitenkin osoittautunut äärimmäisen vaikeaksi tehtäväksi Tästä johtuen hyvin erilaisia lähestymistapoja on testattu Täysin todellisuutta vastaavaa rakoverkkomallia on mahdoton luoda Rakoverkkosimuloinnit antavat kuitenkin kuvan siitä, miltä rakoilu mahdollisesti näyttää ja missä todennäköiset virtausreitit sijaitsevat rakoilleessa kalliossa 2

3 Sisältö Esityksen tavoite Rakosimuloinnin kehityksestä Rosa-projekti Rakosimulointi workflow Tulevaisuuden haasteet tarpeet ja toiveet Kiitokset 3

4 Esityksen tavoite Esitellä rakoverkkomallinnusmenetelmiä ROSA-projektin tavoitteet 4

5 Rakoverkkomallinnuksen lähtötiedot suuntatiedot Rakotäytteet Rakotiheys syntymekanismit paikat Rakopinnat, rakotäytteet ikäsuhteet muoto ja koko 5

6 Rakoverkkomallinnukset Deterministinen 1970-luku Perkolaatioteoria 1980-luku Ellipsoidin muotoiset raot Fraktaalit 1990-luku MPS-simulointi Uudestaan deterministinen lähestymistapa, tarkka geologinen luonnehdinta Mikroseismiikka realistisempi mallinnus

7 Deterministinen tai stokastinen rakoverkkomallinnus Varhaisimmissa rakoverkkomalleissa raot ulottuivat läpi koko kivimassan Rakotiheys vakio Syynä rajoittunut tietokonekapasiteetti 7

8 ROSA Rakosimulaattori, joka kunnioittaa rakojen mitattuja pituus- ja suuntajakaumia 2015 Rakoominaisuudet IAMG2015 MPSrakosimulointikoodi: workflow sijainti geologinen/ havaittu: workflow sijainti täysin satunnainen: koodaus Rakodatan hankinta (mm. Olkiluoto vierailu ) Kallion rakoilua ja sen mallintamista käsittelevä työpaja 2016 MPSrakosimulointikoodi: testaus Rakopinnat: workflow ominaisuusjakaumat Suunta Pinta Pituus määrä tilavuudessa Tulosten esittely ja julkaisu 2017 Rakosimuloinnin geologinen ja geomekaaninen validointi? Rakoominaisuuksien osoittaminen rakorealisaatioille kasvattaminen Käyttöliittymä Tulosten esittely ja julkaisu Dvisualisointi R:n tilastotyökalut Olkiluodon rakodatan simulointi Käyttöliittymän testaus, viimeistely, koulutus Tulosten esittely ja julkaisu 8

9 Rakosimuloinnin käyttöliittymän sisältöä Rako-ominaisuuksien syöttö Ominaisuuksien jakaumina Objekteina (tunnetut rakopinnat) Muut tarpeelliset tiedot kuten rakogeometriaa kuvaava 'training image' Rakosimulaattori ROSA Käyttöliittymä Rakosimulointi MPS-simulointikoodi Muut rakosimulointikoodit... 3D-ominaisuusgridinä (esim. rakoja /kuutio,...) Rakosimuloinnin tulostiedosto Geometrisina objekteina 3D-visualisointi 9

10 Matlab code M. Markovaara-Koivisto, E. Laine (2012) MATLAB script for analyzing and visualizing scanline data. Computers & Geosciences, Volume 40, March 2012, Pages MODIFICATIONS Directly using outcrop locations x,y,z as midpoints for discontinuities Or drillhole data, drill hole location as starting point for the scan line 3D analysis and visualization FUTURE: coding using Python, and export to the new fracture simulation algorithm

11 Rakosimulointiin liittyvä visualisointi 11

12 Rakosimulointituloksen validointi Fysikaalinen Geologinen Ristikkäisvalidointi 12

13 Rakopituus Maasto Lineamentit Paljastuma Kokonaan näkyvät, toisesta päästään näkyvät ja paljastuman leikkaavat raot Kairasydän Avauman perusteella Tunneli 13

14 Tulevaisuuden haasteet tarpeet ja toiveet Ilmainen rakomallinnusohjelma, joka huomioi Rakopintojen ominaisuudet ikäsuhteet Validointi Geologia Jännitystila Ristikkäisvalidointi (Jack knife) Mitattujen fysikaalisten prosessien (hydrauliset ominaisuudet) kautta 14

15 Kiitos kuulijoille sekä KYT2018-ohjelmalle mahdollisuudesta järjestää tämä seminaari sekä ROSA-hankkeen rahoituksesta!