saatu inuodostumasta indikaatiota. Maavastusmittauksen käyttö pohjavesi- ja kalliopinnan syvyysmaarityksiin perustuu eri maalajien

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "saatu inuodostumasta indikaatiota. Maavastusmittauksen käyttö pohjavesi- ja kalliopinnan syvyysmaarityksiin perustuu eri maalajien"

Helena Haapasalo
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Kesällä 1976 löydettiin geologisen kartoituksen yhteyclessa blerijarven kirkonkylän lähistöltä pieni metaperidotiitti rnuo~ostuma, josta saatfin montuttanalla.nc'iyte. Näyte oli siinä maärin lu-- paava, että alueella suoritettiin geofysikaalinen detaljimittaus 5 x 10 m:n ru.udukkoon Askania- magnetornetrillä ja slingramil.la ïaite~~rametrein a = 60 m seka f = 1775 Kz. Muodostuma aiheuttaa selvän magneettisen anomalian (liite 1 ja 2) kun taas sli~~qram-menetelmslla ei saatu inuodostumasta indikaatiota. Magneettinen anornalia oli tarkoi tus se1,vi ttäa Winkie-kairakoneella, jolloin irtomaakerroksen paksuudet kertaluokkana täytyi selvittaä ennen kairausta. Maaperän ollessa jo osittain rcl~taantunut ma.rraskuussa 1976 ei vacaraseisnistarr,enetelm.~ä irtomaakerroksen paksuuden maarittan:iseksi voitii ajatella. Nain päätettiin tilata Oulun Yliopiston - Geofysiikan laitokselta menetelm~kokeilun~. säh- - EWAVASTUSMITTAUKSEN PERIAATE - köinen maavcst~sl~otaus tarkoituksena selvittäz irtcmaakerroksen paksuus. Maavastusmittauksen käyttö pohjavesi- ja kalliopinnan syvyysmaarityksiin perustuu eri maalajien ja kallioperan erilaiseen ominaisvastukseen. Maan ominaisvastuksen mittaus suoritetaan käyt3.nnössa yleisimmin siten, että kahden virt~.elektroiiin A ja B avulla syotetaan maahan virta 1 (Ii) ja mitataan virran synnyttämä jännite-ero A V (V) kahden,

la ïaite~~rametrein a = 60 m seka f = 1775 Kz. Muodostuma aiheuttaa selvän magneettisen anomalian (liite 1 ja 2) kun taas sli~~qram-menetelmslla ei saatu inuodostumasta indikaatiota.

2 potcntiaalieleltcrodï.i? i.2 ja?j vslil.lä. Kun tunne- taan lisäksi eri elektrodien keskinäiset etaisyydet voidaan maan ominaisvustus laskea. Mittauksen P tuloksena saatu -arvo on homogeenisessa~ valiaineessa suoraan kyseisen aineen todellinen oninais- -- vastus. ---,. Sensijaan, jos maa- ja kalliopera koostuu useasta eri komponenticta on seurauksena se, etta saatuf-arvo oii monimutkainen funktio sekä. eri ker- rosten todellisista ominaisvactucarvoista että el~k- trodj.etaisyyksista. TZllaisissa yleisissä käytän- nön tapauksissa mittausparamet.rille lasketaan ede1.- leenkin oninaisvastuservo, mutta niaityksena käy- tetään erotukseksi idcaalitapauksesta kasitetta Maavastusrnittauksia siioritetaar, kahdella eri tavallz kayttötarltoituksesta riippuen. Vastucluota~ksella pyri taan kartoittamaan naenn2iiseri ominaisvastuksen muuttamista syvyyssuunnassa, kun taas vastuskartoi- tuksella saadaan p~aasicssa informaati~ta kallio- perän pirztaosien johtokykyvaihteluista vaakasuorassa tasossa. Tähänastiset käytznnö1-i kokenukset ocoi ttavät, että erot ominaisvastusarvoiss~ kallioperan ja eri irto- maalajien välillä ovat riittevän suuria niisen erottamiseksi toisistaan. Maavastusluotaus suoritettiin kanzella luotausprofiililla x = ja x = luotauspisteitä ollen yhteensä 12. Luotauksissa kaytettiin tasavirtanenetelm2a ja puoli-cchl~aberger eiektroclijärjestelmää; kuva 1

Sensijaan, jos maa- ja kalliopera koostuu useasta eri komponenticta on seurauksena se, etta saatuf-arvo oii monimutkainen funktio sekä.

3 4 M Kuva 1 x = luotauspiste 0 M, 12 = jännite-elektrodit A, E - virtaelektrcdit -- - luotaus-... prof I I l I Janriite-elektrod.ien (M, N) valiinatka oli l m. Virtaelektrodeista toinen (B) oli viety äc?rettgrnzn kauas, joten sillä ei ollut vaikut~sta potentiaali- kerittaan. Toisen virtael-ektrodin (A) etäisyytta luotauspisteel.t3 muutettiin, jolloin L/2 = 0.5, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16f 20, 25 ja 30 K. Näin virtaelektrodin (A) etaisyyden kasvaes- sa luotauspisteelta su.ilrempi m32r2 syötet\rsta virrac- ta tunkeutuu yhä syvemm2lle antaerz informaatiotz johtokykyvaihteluista syvyyssuunnassa. Yhden pisteen luotaamiseen kului aikaa min. LAITTEISTO Laitteisto koostui jännitenittarista, virtalahtees- ta, elektrodeina kaytetyista terassauvoista ja kaapeleista. Jannitenittarina oli tcekkilaisvalmistei~en MIMIrnidivolttinittari, jonka herkkyysasteikot ovat 1 rn V:sta 1 volttiin. Laitteen hinta on tällä hetkellä n mk. Virtalähteen muodostivat tavalliset kuivapa.risto t ja niihin yhdistetty Philipsin yleismittari. JUnnitealxe vaihteli. 1.5 V V. Teuvo Pernu on itse rakentanut virtalahteen ja laitteiston hinta on n mk. Elektrodeina käytettiin tavallisia terascauvo ja. Kontaktipo tentiaalivirheita ei ole havaittu, koska potentiaalielektrodit pysyvat paikoillaan.

$ilrempi m32r2 syötet\rsta virrac- ta tunkeutuu yhä syvemm2lle antaerz informaatiotz johtokykyvaihteluista syvyyssuunnassa. Yhden pisteen luotaamiseen kului aikaa 15-40 min.$

4 MITTAUSTULOKSET --- Mittaustul~oksista on lasliettu jokaiselle 1izctci.fi.s- arvot on esitetty k3yränmuc6.ossa virtaelektrodin (A) etaisyyden (= L/2) funlrtiona jokaisella pis- teellä; liite 3-7. Naennaisvastusarvojen vaihtelun seuraamista varten on piirretty joitakin virta- elektrodivalin (= L/2) arvcja vastaavat näenn2is- vastusprofiilit. Lukuunottamatta pisteita S1-S3 ovat vastusarvot poikkeuksellisen pienia. Saraojan (1946) mukaan ominaisvactusarvot 40nm - 200~2 m cvat ominaisia savelle tai hieta-hi-usulle. Myös kallion cminaisvastusarvot ovat suhteellisen pieniä, fi m. Graniitin ominaisvastus Sarao jan rr,uka.an on > clm. MITTAUSTULOSTEN -- TULKINTA Kaikki vastusmittauctulosten t~lk~ntamenetelnat edellytt.avzt, että tutkittava valiaine koostuu horisontaali sista ja sivusuunnassa Sarettöiriyyteen ulottuvista kerroksista, jotka cvat homogeeniria, lineaarisia ja isotro0ppisi.a. KSytiinnEss2 asia ei yleensä ole näin ja se näkyy ~.yös tulkintavirheinä lopputuloksessa. Mittaustulokset tulkittiin Oulun Yliopiston toimesta heti mittauksen jälkeen. Sitten vasta kontrolloitiir~ irtomaakerroksen paksuus kigkalla ja Winkie-kairaun-. koneella. Tulkinta perustui osittaiseen k~yrasovitusrr.enetelrnäan, jolloin ~.itattu o~.inaic~~zst~skäyra sovitettiin pala palalta valmiiksi laskettuihin 2- ja 3-kerrosmallituloksiin yhdessä sopivien apukäyrastöjen kanssa.

Lukuunottamatta pisteita S1-S3 ovat vastusarvot poikkeuksellisen pienia. Saraojan (1946) mukaan ominaisvactusarvot 40nm - 200~2 m cvat ominaisia savelle tai hieta-hi-usulle.

5 TuJ.kinnan antamat eri maakerrosten rajat, ntien- n~i.sominaisva~t~carvot. ja kallion pinta 1uot.aus- profi-ileilla x & 1.i.itteissa 9 ja 10. x = on esitetty Samoihin kuviin on piirretty myös kallion pinta niissä kohdin, joissa se on kontrolloitu kilkalla ja Winkiella. Pisteillä S4 j'a S7 tulkinta antoi kallion pinnan syvyyden oikein mittaustarkkuuden rajoissa, kun taas pisteellä S9 - S10 tuli esiin geofysikaalisen tulkinnan monitahoicuus. T211a pisteeliei saatiin n~ennaisominaisvast~iksen kerrosra ja kyllä kohtaan, missä Winkiella todettiin jalkeenpain kallionpinta, mutta alhaiset omiriaisvastusarvot' sekoittivat tulkinnan. Kairauksecsa todettiin kallion pintaosassa rapautunut kerros, joka selvittänee alhaiset. ominais- vastusarvot. Toisaalta niyös serpentiniiteilla ja mete yzeri.dotiiteilla on tavattu alhaisia 10O-cim - 300Arn onii;iaisvastusarvo ja. Oulun Yliopiston Geofysiikan laitokselta T Pernu ja P Turu~en suorittivat maavas tusluotausl~o!tei lun Merijarven kirkonkylasca Yittsukcen taxkoituksena oli selvittää irtornaakerroksen baksuus siellä tavatun metaperidotiitti muodost~man kohdalta. Kittaus ja tulosten tulkinta antoivat irtomaakerros- paksuuskys~ykseen tyvdvttsv3n vastsukcen kcrtaluokkana, jolloin muodostumaa uskallettiin -- kairata - Winkie-kairaucko~eella. -- Jälkeenpain tarkasteltung -- joissakin luotauspisteiss2 on tulkinta moritzkoi- suudcsta johtuen nennyt hiukan "pieleen". Yleisesti maavastusmitta.uksesta voidaan todet2 kutez Lappalainen & Peltoniemi (1972) klr joittävst: - mittauksen suoritukce~, kannalta menctelna on eräs kaikkien yksinkertaisinirrl,ista ja halvimista. - tulosten t~lk.innan kannalta menetelmä on er?s vaikeimmista.

Pisteillä S4 j'a S7 tulkinta antoi kallion pinnan syvyyden oikein mittaustarkkuuden rajoissa, kun taas pisteellä S9 - S10 tuli esiin geofysikaalisen tul- kinnan monitahoicuus.

8 +-vastus x iuodattu profiili l uotauspiste j O monttu

10 MERIJARVI, PROFIILI x = a4,s5, 56, S :O A

13 Naenn~isvastusarvojsn vaihtelu profiilsitta x = x = L / 2 = luotauspisteeo ;@ l virtaolektrodin

14 MERIJÄRVI, nrrk j Maauastusluotaust mrt- pfofiilllli r. 01.~0{ i I Kal lic -%- Kallion 1.0.ro-

15 iluotausten tulkinnat prafilrti i i 1 Kerros raja i Kerrostaja, ef Kallion pinta tulkinnan Kallion pinta Winkien ja kitkan mukaan srkmn

16 Mi t taukaen ua. Lahetin ja vastaanotin ovat :,[. ' 9' :, $8 luodattavalla pistmlll. Johtimia.yhdiste&i s., elektrodien ja laitteiw& ~UllUtb. Mittaus kclynnisr&. T Pernu yhistelee piu toimien samalla laiteoperaattorina ja P Turrt kirjaa tulokset.. +"

, elektrodien ja laitteiw& ~UllUtb. Mittaus kclynnisr&.

Samankaltaiset tiedostot

Muokattu pääosin esityksestä Presentation in the Norwegian Geotechnical Society meeting, Oslo , Pauli Saksa, Geosto Oy

Muokattu pääosin esityksestä Presentation in the Norwegian Geotechnical Society meeting, Oslo 15-16.10.2013, Pauli Saksa, Geosto Oy 09.06.2014 Suomen Geoteknillinen Yhdistys Finnish Geotechnical Society