Työ raportti 97-58 Tutkimusreiän KI-KR 3 syventäminen Aänekosken Kivetyssä Tauno Rautio Suomen Malmi Oy ~oulukuu 997 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN-0000 HELSINKI Puhelin (09) 2280 30 Fax (09) 2280 379
.-------------~---- ------~---- --- TEKIJÄ ORGANISAATIO: SUOMEN MALMI OY PL 0 Juvan teollisuuskatu 6-8 0292 ESPOO TILAAJA: POSIVA OY Mikonkatu 5 A 0000 HELSINKI TILAUSNUMERO : 9796 97 Illi TILAAJAN TARKASTAJA JA HYVÄKSYJÄ: ~~ Dl Heikki Hinkkanen Posiva Oy URAKOITSIJAN YHDYSHENKILÖ : FM Tauno Rautio Smoy RAPORTTI: TYÖRAPORTTI-97-58 TUTKIMUSREIÄN KI-KR3 SYVENTÄMINEN ÄÄNEKOSKEN KIVETYSSÄ TEKIJÄ: T.~ Tauno Rautio Geologi, Smoy TARKASTAJA : L/~~ Esko With Johtaja, Smoy
2 Posivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevia tai keskeneräisiä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajan omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.
TUTKIMUSREIÄN KI-KR3 SYVENTÄMINEN ÄÄNEKOSKEN KIVETYSSÄ 3 TIIVISTELMÄ Äänekosken Kivetty on yksi neljästä alueesta, joilla tehdään vuosina 993... 2000 yksityiskohtaisia sijoituspaikkatutkimuksia. Tutkimusten avulla selvitetään käytetyn polttoaineen loppusijoittamisen kannalta keskeisiä kallioperäominaisuuksia. Yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy syvensi kairaamalla marraskuun 997 aikana Äänekosken Kivetyn tutkimusalueelle edelliskesänä 300,43 m:n syvyyteen kairattua reikää KI-KR3. Reiän loppusyvyys on 60,34 m. Kairauksen aikana suoritettiin tarkkailumittauksia lisäinformaation saamiseksi kallioolosuhteista. Mittauksia olivat veden sähkönjohtokyvyn ja huuhteluveden paineen mittaukset ja huuhteluveden/palautuvan veden määrän mittaus. Kairauksen aikana näytteet suunnattiin. Suunnattua näytettä saatiin 22,40 m, joka on 70,6 % kokonaisnäytemäärästä. Kairauksessa käytettiin uraniinilla merkittyä huuhteluvettä noin 83 m 3 Työn aikana vettä ei palautunut reiästä. Kairauksen jälkeen reikä huuhdeltiin pumppaamalla vettä reiän pohjalta noin 74 m 3 Huuhtelun jälkeen reiän taipuma mitattiin Reflex-Maxibor- ja Boremac D2 -mittareilla. Maxibor-mittauksen kaltevuuksia on korjattu Boremacmittauksen kaltevuustulosten perusteella. Korjatun Maxibor -mittauksen mukaan reiän taipuma on 58 m:n syvyydessä oikealle 28,66 mja ylöspäin 8,0 m. Kallionäytteet raportoitiin rakennusgeologisen luokituksen mukaisesti ja ne valokuvattiin. Pääkivilajeina ovat porfyyrinen graniitti ja granodioriitti, joiden lisäksi esiintyi osuus kiillegneissiä. Raot ovat pääasiallisesti tiiviitä, täytteisten rakojen esiintyessä vallitsevina reiän syvennetyssä alkuosassa runsas- ja tiheärakoisissa vyöhykkeissä. Kallion rakoluku on keskimäärin,58 kpllm ja RQD-luku 98,8 %. Rikkonaisia, tiheärakoisia osuuksia lävistettiin 4 kpl. Rikkonaisia osuuksia oli yhteensä 7,42 m, vastaten 2,5 % kokonaisnäytemäärästä. Kallionäytteistä määritettiin yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus, kimmomoduli ja Poissonin luku. Puristusmurtolujuus on keskimäärin 77 MPa, kimmomoduli 53 GPa ja Poissonin luku 0,23. Avainsanat: kairaus, kairanreikä, rako, graniitti, granodioriitti, tarkkailumittaukset, muodonmuutosominaisuudet, sivusuuntamittaus
DRILLINGS AT KIVETTY IN ÄÄNEKOSKI, EXTENSION OF THE BOREHOLE KI-KR3 ABSTRACT Kivetty in Äänekoski is one of the four sites selected for detailed site investigationso The detailed site investigations will be carried out during years 993 0 0 02000 4 As a part ofthe investigation programme Suomen Malmi Oy extended the deep borehole KI-KR3 from 300,43 m to 60,34 m at Kivetty in November 9970 A set of control measurements and the sampling ofthe flushing water were carried out during the drillingo The volume and the conductivity of the :flushing water were recorded as well as the pressure ofthe flushing watero The objective ofthese measurements was to obtain more information from bedrock and groundwatero Uranine was used as a label agentin the :flushing watero The volume ofthe used :flushing water was about 83 m 3 o At the end of the work the borehole was flushed by pumping about 74m 3 ofwater from the bottom ofthe boreholeo The deviation ofthe borehole was measured with the deviation instruments Reflex - Maxibor and Boremac D20 The inclinations of the Maxibor measurement have been corrected based on the inclinations of the Boremac measuremento The results of the corrected Maxibor measurement indicate that the borehole deviates 28066 m to the right and 800 m up at the depth of 58 mo Core samples were photographed and they were logged by a geologist at the siteo The main rock types are porphyritic granite and granodioriteo However, there is also narrow section of micagneisso Fractures are mostly tight, only in some most fractured zones filled fractures are dominatingo The average :fracture frequency is 058 pcs/m and the average RQD 9808%0 The borehole penetrated 4 broken zoneso The total length of the broken zones is 7042 m, which is 205 % ofthe total core lengtho Uniaxial compressive strength, Young' s modulus and the Poisson' s ratio were measured from core sampleso The average uniaxial compressive strength is 77 MPa, the average Young's modulus 53 GPa and the average Poisson's ratio 00230 Keywords: core drilling, borehole, fracture, granite, granodiorite, control measurements, elastic parametres, deviation measurements
5 TUTKIMUSREIÄN KI-KR3 SYVENTÄMINEN ÄÄNEKOSKEN KIVETYSSÄ TIIVISTELMÄ 3 ABSTRACT 4 SISÄLLYSLUETTELO 5. YLEISTÄ 7 2. TYÖN KUVAUS 2. Kallionäytekairaus 2.2 Näytteiden suuntaus 2.3 Huuhteluvesi-ja merkkiainejärjestelyt 2.4 Tarkkailumittaukset 2.5 Taipumamittaukset 2.6 Huuhtelupumppaus 2. 7 Näytteiden rakennusgeologinen raportointi 2.8 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien määritys 8 8 8 9 0 2 7 3. REIÄN TEKNISET TIEDOT 3. Reiän sijainti ja taipuma 9 9 4. RAKENNUSGEOLOGIA 4. Kairauksen vaikutus näytteisiin 4.2 Kivilaatu 4.3 Rakoilu 4.4 Näytteen lujuus- ja muodonmuutosominaisuusarvot 2 2 2 23 25 5. T~L~TTAUSTULOKSET 5. Huuhteluveden sähkönjohtokyky 5.2 Huuhteluveden ja paluuveden määrä 5.3 Huuhteluveden paine 5.4 Pohjavedenpinnan korkeus reiässä ja kaivossa 27 27 27 28 28 6. YHTEENVETO 29
6 7. LIITTEET 7. Sijaintikartta 7.2 Toteutunut aikataulu 7.3 Kalustoluettelo 7.4 Reiän alkuosan rakenne 7.5 Rapautuneisuusaste 7.6 Rakoluettelo 7.7 Katkossumma, rakolukuja RQD 7. 8 Näytehukka ja rikkonaisuus 7.9 Nostot 7.0 Suunnatut näytteet 7. Laatikkoluettelo 7.2 Kivilajikuvaus 7.3 Huuhteluvesinäytteet 7.4 Taipumamittaustulokset (Maxibor) 7.5 Taipumamittaustulokset graafisesti (Maxibor) 7.6 Taipumamittaustulokset (Boremac) 7.7 T aipumamittaustulokset graafisesti (Boremac) VALOKUVAT 30 3 32 33 34 35 45 5 52 53 54 55 56 57 6 64 69 72
7. YLEISTÄ Posiva Oy aloitti toimintansa vuoden 996 alussa. Yhtiön tehtävänä on huolehtia Teollisuuden Voima Oy:n ja Imatran Voima Oy:n käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoitukseen liittyvistä yksityiskohtaisista kallioperätutkimuksista Loviisan Hästholmenin, Kuhmon Romuvaaran, Äänekosken Kivetyn ja Eurajoen Olkiluodon tutkimusalueilla. Tutkimusten avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoittamiseen syvälle Suomen kallioperään. Lopullinen sijoituspaikka valitaan vuonna 2000. Yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) syvensi kairaamalla Posiva Oy:n tilauksen 9796/97/HH mukaisesti marraskuussa 997 tutkimusreikää KI-KR3 syvyydestä 300,43 m syvyyteen 60,34 m Äänekosken Kivetyn tutkimusalueella. Tässä raportissa esitetään reiän KI-KR3 syventämisen aikainen kairaus ja näytetulostus. Reiän halkaisija on 56 mm, lähtösuunta on 75,0 astetta, lähtökaltevuus 54,2 astetta. Reiän sijaintikartta on liitteenä 7.. Kairaustyön lisäksi tilaukseen kuului kairausnäytteiden geologinen raportointi ja näytteiden kalliomekaaniset lujuusmääritykset, reiän tekniset mittaukset, kairauksessa käytettävän veden tarkkailumittaukset, sekä reiän huuhtelu ja taipumamittaukset työn lopuksi ja loppuraportointi. Työn vastuuhenkilönä oli projektipäällikkö Tauno Rautio. Kallionäytekairauksen vastaavana työnjohtajana toimi Ville Teivaala. Geologisen raportoinnin työmaalla hoiti ja loppuraportin laati geologi Tauno Rautio. Raportissa mainitut syvyystiedot tarkoittavat reikäpituutta maanpinnasta lukien ellei erikseen toisin mainita. Suojaputken suun ja maanpinnan erotus on 0,57 m suojaputken alareunaa pitkin mitattuna.
8 2. TYÖNKUVAUS 2. Kallionäytekairaus Reikä KI -KR3 oli kesällä 997 kairattu syvyyteen 300,43 m. Reiän alkuosalle, syvyyteen 20,63 m, oli sementoitu suojaputki 64/57. Kairanreiän syventäminen aloitettiin 6..997 työmaan aloitustöillä. Kairaustyö aloitettiin 0..997. Reiän lopullinen syvyys, 60,34 m, saavutettiin 8..997. Toteutunut aikataulu on esitetty liitteessä 7.2. Reiän tekninen rakenne on esitetty liitteessä 7.4. Kairaus tapahtui keskeytymättömänä kolmivuorotyönä. Työ kesti ilman aloitukseen ja!opetukseen liittyviä töitä yhteensä 206 h. Keskimääräinen kairausteho oli täten,46 metriä/terämiestunti. Kairaustehot on esitetty taulukossa tavanomaista metri/terämiestunti ( m/tmh) yksikköä käyttäen. Taulukko. Kairaustehot Syvyysväli, Teho, Huom.! m m/tmh 300-400,33 400-500 2,04 500-60,22 Sivusuuntamittaus, reiän huuhtelu Reiän kairauksessa käytettiin hydraulitoimista Diamec 000 -kairauskonetta, jossa syöttö-, nosto-, puomi- ja pyöritysyksiköt ovat vahvistettuja. Reikäkalustona oli T -56 kalusto, jolloin reiän halkaisija on 56 mm ja näytteen halkaisija 42 mm. Käytetty kalusto on esitetty liitteessä 7.3. Kairauskaluston kuluminen terien, reikäkaluston ja kairakoneen osalta oli keskimääräistä runsaampaa reiän syvyydestä johtuen. T -56 terällä kairattiin keskimäärin 29,80 m, kun keskimäärin T -56 -terällä kairataan 55 m. 2.2 Näytteiden suuntaus Tavoitteena oli suunnata kallionäytettä mahdollisimman paljon. Suuntaus suoritettiin kairausputkiston ollessa ylhäällä laskemalla merkintäpiikki vaijerin varassa reikään.
9 Laskettaessa merkkauspiikki jättää merkin näytteen (reiän pohjan) alaosaan. Kairausta jatkettaessa merkin antama tieto näytteen alapuolesta saadaan ylös ja näyte suunnataan lähtökaltevuus- ja suunta-asteikkojen avulla tapahtuvaa rakojen ja muiden taso- tai viivatnaisten suureiden mittausta varten. Suuntaus suoritettiin 35 kertaa. Suuntausmerkeistä jouduttiin erilaisten syiden takia hylkäämään 7 kpl. Epäonnistuneet suuntaukset johtuivat useista syistä. Näytteen kanta saattoi bioutua ajon aikana tai murskautua tai haljeta suunnattaessa, jättäen epäselvän merkin tai hävittäen sen kokonaan. Yksi syy merkkauksen epäonnistumiseen oli reiän alkuosista valuvat irtokivet, joiden johdosta suuntausmerkki oli epäselvä, virheellinen tai merkkiä ei ollut jäänyt suuntauksesta huolimatta. Suunnattua näytettä saatiin yhteensä 22,40 m ts. kallionäytteestä saatiin 70,6 % suunnattuna. Yhdellä onnistuneella suuntauksena saatiin keskimäärin 7,59 m suunnattua näytettä. Yhtenäisten suunnattujen osuuksien vaihteluväli oli,59 m:stä 68,02 m:iin. Tulokset on esitetty liitteessä 7. 0. 2.3 Huuhteluvesi-ja merkkiainejärjestelyt Huuhteluvesi kairauspaikalle kuljetettiin kaivoita KI-KA2 traktorin lavalle asennetussa lasikuituisessa 5 m 3 varasto säiliössä. V arastosäiliöstä vesi pumpattiin suodattimen kautta kahteen merkkiainesäiliöön (3 m 3 ). Suodatinta, jonka läpäisy oli 500 J..Lm pienemmille hiukkasille, käytettiin mekaanisten epäpuhtauksien suodattamiseksi. Reiän kairauksessa käytettiin ainoastaan merkittyä huuhteluvettä. Merkkiaineena käytettiin uraniinia eli natriumfluoresiinia. Uraniini on pulverimainen orgaaninen väriaine, joka hajoaa UV -säteilyn vaikutuksesta. Tämän takia merkkiainesäiliöt olivat peitettyinä käytön aikana. Merkkiaineen laatu tarkistettiin ennen käyttöä Imatran Voima Oy:n laboratoriossa Vantaalla. Uraniini annosteltiin apteekissa valmiiksi,500 g annoksiksi pennn lasipurkkeihin. Kairauspaikalla aineet liuotettiin yhteen litraan vettä. Liuotettu merkkiaine-erä sekoitettiin hitaasti merkkiainesäiliöön huuhteluveden pumppauksen alkaessa ja pumppauksen aiheuttaman vedenkierron varmistaessa merkkiaineiden sekoittumisen. Jokaisesta valmistetusta huuhteluvesierästä otettiin näyte alumiinifolioon käärittyyn muovipullo on. Pulloja säilytettiin jääkaapissa ennen tilaajalle luovuttamista.
0 UraniiDipitoisuutta käytetään määritettäessä vesinäytteiden edustavuutta. Huuhteluveden suunniteltu uraniidipitoisuus oli 0,500 g/m 3 Yleensä pitoisuus oli lähellä haluttua tasoa (liite 7.3), mutta muutamassa tapauksessa oli pitoisuus hieman matalampi tai korkeamp~ ilmeisesti uraniinia oli liuotettaessa jäänyt lasipulloon vähäinen määrä tai edellisen erän uraniinia olijoutunut seuraavan erän mukaan. 2.4 Tarkkailumittaukset Kairauksen aikana suoritettiin tarkkailumittauksia ja otettiin näytteitä huuhteluvedestä. Näin pyrittiin saamaan lisäinformaatiota kallio-olosuhteista ja ennakoimaan mahdollisia kairausteknisiä ongelmia. Kairauksessa käytetyn huuhteluvesimäärän mittaamisella seurattiin kuinka paljon huuhteluvettä jäi kallioperään. Huuhteluvesimäärän mittaamiseksi oli määrämittari asennettu huuhtelupuropuita tulevaan letkustoon. Huuhteluvedestä otettiin näyte jokaisesta merkkiainesäiliöön tehdystä huuhteluvesierästä. Uraniinin valoarkuudesta johtuen näytteet käärittiin välittömästi ottamisen jälkeen alumiinifo lioon. Näytteitä säilytettiin jääkaapissa ennen analysointiin toimittamista. Liitteessä 7.3 on listattu huuhteluveden merkkiaine lisäykset, näytteet, sähkönjohtavuus ja uraniinipitoisuus. Koska reiästä ei palautunut vettä, ei paluuvedestä saatu näytteitä. Huuhteluvedestä mitattiin sähkönjohtavuus jokaisesta erästä merkkiaineen sekoittamisen jälkeen. Näytteiden johtokyky mitattiin Philipsin johtokykymittarilla PW9529, joka antaa tulokset dimensiona ms/m redusoituna + 25 o C lämpö tilaan. Mittakennon astiavakion tarkistamiseksi mittari kalibroitiin Imatran Voima Oy:n toimittaman suolaliuoksen avulla. Huuhteluveden paine kirjattiin aina ajon alkuvaiheessa tai paineen muuttuessa. Paineen tarkkailemisella pyrittiin häiriöiden välttämiseen ja anomaalisten vettäjohtavien vyöhykkeiden paikallistamiseen kairauksen aikana. Huuhteluveden paine on suoraan verrannollinen reiästä syrjäytettävän vesipatsaan paineeseen. Ruhjeet aiheuttavat kuitenkin usein vedenvictausta ja täten muuttavat huuhteluveden painetta. Pohjavedenpinnan korkeus reiässä mitattiin aina kun kairauksessa oli pitempi tauko. Kaivon pohjavedenpinnan korkeus mitattiin aamuvuoron aikana.
2.5 Taipumamittaukset Todellisen sijainnin selvittämiseksi mitattiin reiän pystysuuntainen taipuma- ja sivupoikkeama Reflex Maxibor ja Boremac D2 -taipumamittareilla. Maxibor -mittarissa 6 m pitkässä putkessa on kaksi heijastinrengasta 3 m:n välein ja putken taipuessa reiän mukaisesti, renkaiden keskinäinen sijainti muuttuu. Mittaus suoritetaan kuvaamalla renkaat Maxibor -putkessa olevalla videokameralla. 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 800 m:n reiässä +/- m. Boremac -mittarilla mitattiin pystysuunnan kaltevuusarvo heiluri/vastus periaatteella sähköisesti ja sivusuunnan suuntakulma sähkökompassin avulla. Tulokset tulostettiin, kuten Maxibor -tuloksetkin, sekä listauksena että graafisesti. Boremac -mittausten sivusuuntatarkkuus laitevalmistajan mukaan halkaisijaltaan 46 mm:n reiässä on +/- aste ja kaltevuuskulman tarkkuus 0, astetta. Koska molemmat mittarit on valmistettu pienemmille kalustoille, oli niihin asennettu keskittäjät mittauksen ajaksi. Reflex Maxibor -taipumamittari laskettiin reikään kairausputkiston osana. Boremac D2 -taipumamittari laskettiin reikään vaijerin varassa. Molemmat mittaukset tehtiin 3 m:n pistevälein. Lähtöpisteen koordinaatit ja lähtösuunta sidottiin tilaajan osoittamiin kiintopisteisiin. Lähtökaltevuus mitattiin erillisellä kaltevuusmittarilla. Maxibor -mittarilla mittaukset ulotettiin reikäsyvyydelle 582,00 m maanpinnasta mitattuna ja Boremac D2 -mittarilla reikäsyvyydelle 588,00 m maanpinnasta mitattuna. Reiän avoimuus tarkistettiin kairausputkistollaja reiän todettiin olevan avoin pohjaan saakka (60,34 m). 2.6 Huuhtelupumppaus Loppusyvyyden saavuttamisen jälkeen reikää huuhdeltiin merkityllä vedellä. Reikäseinämien huuhtelulaitteena oli kaksoisliitin, jonka kehällä oli 90 asteen väliajoin halkaisijaltaan 5 mm:n reikä. Tällöin vesisuihkut suuntautuivat kohtisuoraan reiän seinämään. Putkistoa laskettiin vesipaineen päällä ollessa hitaasti alaspäin putkistoa samalla pyörittäen. Reikäseinämät huuhdottiin, jotta kallion rikkonaisuuksissa mahdollisesti olevat irtokivet tippuisivat reiän pohjalle. Erityistä huomiota kiinnitettiin
syvyysvälillä 38-330 m sijaitsevaan tiheärakoiseen vyöhykkeeseen. Huuhteluun käytettiin merkkiaineella merkittyä vettä noin 5000. 2 Reiän huuhtelun jälkeen reikää huuhdeltiin pumppaamalla vettä kairausputkiston kautta reiän pohjalta uppopumpun avulla. Pumppaus suoritettiin laskemalla putkisto reikään. Putkistoon syvyydelle noin 2 m asennettiin ns. hetulatulppa, jolla estettiin veden pääsy tulpan alapuolelta suoraan pumpulle. Tulpan yläpuolelta putkisto nostettiin pois reiästä Reikään laskettiin uppopumppu (Grundfos :MP-) noin 20 m:n syvyyteen vaijerin varassa. Huuhtelua suoritettiin 9..997 klo 20.25 ja 22..997 klo 0.45 välisenä aikana. Huuhtelu lopetettiin veden ollessa silmämääräisesti kirkasta eli kunnes vedessä ei ollut havaittavissa kivijauhoa. Huuhtelemalla vettä nostettiin reiästä 73 603 eli keskimäärin vettä pumpattiin 8 /h. UranUnipitoisuus oli pumppauksen lopussa 70 f.!g/. 2. 7 Näytteiden rakennusgeologinen raportointi Näytteet pakattiin noin metrin pituisiin puisiin laatikoihin välittömästi näyteputken tyhjennyksen jälkeen. Geologi raportoi näytteet kairauspaikalle tuoduissa toimisto tiloissa. Näytteistä tehtiin seuraavat kuvaukset: rakoluettelo, näytehukka ja rikkonaisuus, suunnatut näytteet, katkossumma, rakoluku ja RQD-luku, petrografia ja rapautuneisuusaste. Lisäksi kirjattiin nostot ja laatikko luettelo. Rakoluettelossa esitetään raon sijaintisyvyys reikäpituuden mukaan cm:n tarkkuudella näytteen keskilinjaan mitattuna. Rakojen ja muiden geologisten havaintojen sitominen on suoritettu korjattuun reikä- eli näytepituuteen. Täten esim. näytehukasta ja murtorenkaan luistamisesta aiheutuva virhe on korjattu muuttamalla syvyyslukemaa näytelaatikossa. Näytehukan aiheuttaessa epävarmuutta syvyydessä on se erikseen luettelossa mainittu. Raon laatu kuvataan lyhenteillä: av= avom ti =tiivis tä = täytteinen täha = täytteinen haarniskarako tämu = täytteinen mururako täsa = täytteinen savirako
Rakokulma on esitetty gooneina näytteen poikkisuunnan suhteen, jolloin siis näytteen pituusakselia vastaan kohtisuora suunta on 0 gon ja näytteen pituussuunta 00 gon. 3 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 tiiviin raon väri poikkeaa vain hieman kiven perusväristä. Tästä poiketen on tiiviiksi raoksi luokiteltu myös raot, joilla on selvä väri, mutta tällöin raot ovat kairausnäytteenä edelleen kiinni toisissaan ja tällöin on huomio -sarakkeeseen kirjoitettu "kiinni" tai "oskiinni" merkiksi, että niiden rakopinnat ovat kiinni toisissaan eli ne ovat luonnontilassa todennäköisesti vettä johtamattomia. Rakopinnan väri (mineraalit) on kuvattu nelikirjaimisin lyhentein seuraavasti: rusk, vrus, trus (ruskea, vaaleanruskea, tummanruskea) harm, vhar, thar (harmaa, vaaleanharmaa, tummanhannaa) vihr, vvih, tvih (vihreä, vaaleanvihreä, tummanvihreä) puna, vpun, tpun (punainen, vaaleanpunainen, tummanpunainen) must (musta) kirk (kirkas) Mineraalit on ilmoitettu vam 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: tasa (tasainen, tasomainen) etas (epätasainen) kaar (kaareva)
4 Rakopinnan laadun lyhenteet ovat: kark (karkea) pkar (puolikarkea) sile (sileä) 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 muissa kuvauksissa merkitty "noin" -merkillä. Kallion rikkonaisuus on kuvattu näytehukan yhteyteen rakennusgeologisen luokituksen mukaisin termein seuraavasti: Riiii = murrosrakenteinen, tiheärakoinen, rakoluku yli 0 kpvm RiiV = ruhjerakenteinen, tiheä- tai runsasrakoinen, raoissa savitäytettä RiV = savirakenteinen, runsaasti kalliosavea Katkossumma, rakoluku ja ROD-luku on esitetty reikäpituuden mukaan tasametrien 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 myöhenunän näytteenkäsittelyn yhteydessä tapahtunut tahallinen tai tahaton näytteen katkeaminen. Rakoluvun ollessa katkossummaa suurempi on näytteessä tiiviitä rakoja, joiden rakopinnat ovat edelleen lujasti kiinni toisissaan. RQD-luku esittää yli 0 cm pituisten, luonnonrakojen katkaisemien tai niitä sisältämättömien näytepalojen prosentuaalisen osuuden em. metrivälillä. Luettelo näytteen nostoista esitetään, kuten se näytelaatikkoon sijoitettuihin nostopalikoihin on merkitty. Mikäli näytteen mittauksessa on geologin havaitsemana virhe, on nostopalikkaan muutettu oikea syyyys. Näin ollen nosto tarkoittaa nimenomaan
5 näytteen syvyyttä. 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 7.9. Suunnatuista näytteistä on luetteloon kirjattu jokaisen sellaisen noston syvyys, jossa suuntausmerkintä on suoritettu. Samoin on merkitty suunnatun näytteen alku- ja loppusyvyydet, sekä suunnatun näyteosuuden pituus. Mikäli suuntaus on jatkunut seuraavien suuntausmerkkien alueelle on suuntauksen loppusyvyys ja suunnatun näyteosuuden pituus merkitty suuntauksen loppuessa viimeisen suuntausmerkin kohdalle. Tällöin kyseisellä suuntausmerkillä ei kuitenkaan ole luonnollisesti merkkiä suuntauksen aloitussyvyydestä. Mikäli merkki on ollut kelvoton tai sitä ei kairaajantekemästä "SN" tunnuksella varustetun noston yläpäästä ole löydetty, on tästä tehty merkintä luetteloon. Laatikkoluettelossa esitetään kunkin näytelaatikon sisältämän näytteen alku- loppupäiden näytepituudet. Laatikkoluettelo on esitetty liitteessä 7.. ja Rapautuneisuusasteesta käytetyt lyhenteet ovat seuraavat: RpO = rapautumaton Rp = vähän rapautunut Rp2 = runsaasti rapautunut Rp3 = täysin rapautunut Petrografinen kuvaus perustuu rakennusgeologiseen kallioluokitukseen. Kukin kivilaji on yksilöidysti esitetty kertaalleen ja vain muutosten osalta kuvailtu uudelleen. Raekoko on jaoteltu seuraavasti: tiivis, lasitnainen hienorakeinen keskirakeinen karkearakeinen suurirakeinen << mm < mm... 5 mm 5... 50mm >50 mm
6 Mineraalikoostumus on esitetty kvalitatiivisesti, silmämääräisen paljousjärjestyksen mukaan. Mineraaleista käytetyt lyhenteet ovat seuraavat, luettelossa ovat mukana myös rakoilussa käytetyt mineraajinimikkeet: Kv= kvartsi Ms = maasälvät eli kalimaasälpä ja/tai plagioklaasi K = kiillemineraalit, biotiitti, muskoviitti, serisiitti AP = amfiboli- ja pyrokseenimineraalit Kr = karbonaattimineraalit TK = talkki ja kloriitti Sa = savimineraalit Kiis = kiisumineraalit Ruost = ruoste Hiek = hiekka Mikäli muita mineraaleja tai aineita on esiintynyt, on ne erikseen mainittu ja niiden nimi kirjoitettu kokonaan. Rakenne (osasten järjestyneisyysaste) kuvataan termeillä: massamainen, liuskeinen, seoksinen, M L S Liuskeisuusaste on nelijakoinen: suuntaukseton 0 heikko kohtalainen 2 voimakas 3 Osasten järjestyneisyysasteen ja liuskeisuusasteen kuvauksessa ovat seuraavat muunnokset mahdollisia: MO, Ml, L2, L3, SO, Sl, S2, S3. Lisäksi kukin näytelaatikko värivalokuvattiin sekä kuivana että kasteltuna valokuvaajan toimesta. V aiokuvat (kastellut) on esitetty raportin lopussa.
7 2.8 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien määritys Kivilajien fysikaalisia ominaisuuksia määritettiin kenttäkäyttöön soveltuvalla Rock Tester -laitteistolla. Näytteistä mitattiin yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus pistekuonnituskokeen avulla sekä Kimmokerroin E ja Poissoninluku v nelipistetaivutuskokeen avulla Määritykset tehtiin vähintään 30 m:n pistevälein sekä aina kivilajin vaihtuessa. Kimmokerrointa E, Poissoninlukua v ja taivutusvetolujuutta (Modulus of Rupture) Smax määritettäessä nelipistetaivutuskokeella uloimmat tuet (L) asetettiin 60 mm etäisyydelle toisistaan ja sisemmät tuet (U) 48 mm etäisyydelle toisistaan. Koejärjestely on esitetty kuvassa. u D L>3,5D D~U~U3 L Kuva. Nelipistetaivutuskoe Nerlipistetaivutuskokeesta kimmomoduli, E, määritetään seuraavalla kaavalla: E=craiEa (), missä cra on puristusjännitys ja Ea siirtymä näytteen akselin suunnassa. Poissonin luku v määritetään kaavalla: v=srea (2),
8 jossa Er on siirtymä näytteen säteen suunnassa. O"a mitataan paineanturilla. Ea ja Er mitataan venymäliuskoilla ja laskentayksikkö suorittaa laskutoimitukset yllä esitettyjen kaavojen mukaan. Yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus O"c määritettiin epäsuorasti pistekuormituskokeen avulla. 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 2). Pistekuormitusindeksi saadaan laskettua murtoon tarvittavan kuormituksen avulla. Testin tulos tulee hyväksyä ainoastaan, jos murtopinta kulkee molempien kuormituspisteiden kautta. Pistekuormitusluku ls lasketaan kaavalla: p = s Dz (3), missä P on murtokuormitus ja D on näytteen halkaisija. Pistekuormitusluku on riippuvainen näytteen halkaisijasta Ja se korjataan pistekuormitusindeksiksi lsso kaavojen 4 ja 5 avulla. Näin ollen näytteen koolla ei ole vaikutusta tulokseen. ls 50 =Fxls (4) F=(!)o,«(5) + D ' L > 0,5D Kuva 2. Pistekuormituskoe
9 3. REIÄN TEKNISET TIEDOT 3. Reiän sijainti ja taipuma Reiän KI-KR3 lähtösuunta on 75,0 astetta ja lähtökaltevuus 54,2 astetta. Reikä- eli näytepituuden 0-pisteenä käytettiin maanpintaa. Niinpä kaikki mainitut syvyystiedot tarkoittavat reikäpituutta maanpirmasta lukien ellei erikseen toisin mainita. Reiän koordinaatit ovat taulukossa 2. Reiän taipumamittauksissa eri laitteilla saaduissa tuloksissa olevat erot johtuvat mittauslaitteistojen asettumistarkkuudesta halkaisijaltaan 56 mm:n reikään. Lisäksi vähäiset magneettisista häiriöt vaikuttavat Boremac-tuloksiin. Maxibor-mittauksissa todettiin kaltevuuksissa eroja sekä PP-inklinometrillä tehtyihin mittauksiin että Boremaclaitteistolla tehtyihin mittauksiin. Boremac- ja PP-inklinometrin tulokset ovat keskenään vastaavia. Mittausmenetelmien välillä havaittujen erojen vuoksi on lopullista tulostusta varten Maxibor-mittauksen kaltevuus korjattu Boremac-mittauksen kaltevuustuloksen mukaiseksi. Tämän jälkeen on laskettu Maxibor-mittauksen mukaiset reiän sijaintitiedot. Maxibor-mittaus on esitetty listauksena liitteessä 7.4 ja projektiopiirroksina liitteessä 7.5. Liitteessä 7.5, sivulla 6, 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. Boremac-mittaus on esitetty listauksena liitteissä 7.6 ja projektiopiirroksina liitteessä 7. 7. Liitteessä 7. 7, sivulla 69, 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. Korjatun Maxibor-mittaustuloksen mukaan reikäsyvyydessä 58,00 m saadaan sivusuuntapoikkeamaksi 28,66 m oikealle ja pystypoikkeamaksi 8,0 m ylöspäin reiän
lähtösuuntaan nähden. Kokonaispoikkeamaksi lähtösuunnasta saatiin Maxibor - laitteistolla 5,6 %. 20 Boremac D2 -taipumamittarilla reikäsyvyydessä 58 m saadaan sivusuuntapoikkeamaksi 56,64 m oikealle ja pystypoikkeamaksi,78 m ylöspäin reiän lähtösuuntaan nähden. Kokonaispoikkeamaksi lähtösuunnasta saatiin Boremac -laitteistolla 9,6 %. Boremac -mittauksen kaltevuuksilla korjatun Maxibor-mittauksen mukaan lasketut koordinaatit valtakunnallisessa XYZ -koordinaatistossa syvyydeltä 582 m on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Reiän KI-KR3 koordinaatit Pisteen sijainti X y z Lähtöpiste, maanpinta 6.968.402, 70 3.434.054,40 72,24 Lähtöpiste, putken suu 6.968.402,60 3.434.054,0 72,70 Loppupiste ( m) 6.968.466, 70 3.434.404,00-288,20
2 4. RAKENNUSGEOLOGIA 4. Kairauksen vaikutus näytteisiin Näytehukan syntymiseen johtanutta näytteen rikkoutumista tai jauhautumista tapahtui kaikkiaan,75 m. Näytehukkaa syntyi sekä kairausteknisistä syistä että tiheärakoisen kallion jauhautumisen tuloksena. Kairausteknistä näytehukkaa syntyi yhdellä syvyysvälillä yhteensä 0,5 m teräputken laakerin rikkoutumisen johdosta Tiheärakoisen kallion jauhautuessa näytehukkaa syntyi yhteensä,60 m syvyysväleillä 320,75-322,25 m, 322,77-323,09 m ja 376,4-376,77 m. Muuta näytehukkaa ei reiän kairauksen aikana tullut. Näytehukka on esitetty yhdessä kallion rikkonaisuusasteen kanssa liitteessä 7. 8. 4.2 Kivilaatu Alueen kallioperä koostuu graniittiluokan kivilajeista. Syvennetyllä reiällä vallitsevia kivilajeja ovat porfyyrinen graniitti ja granodioriitti, joiden lisäksi tavattiin kiillegneissiä. Kivilajien nimitykset perustuvat soveltuvin osin Kivetyn kivilajeille aiemmissa tutkimuksissa suoritettuihin luokitteluihin. Kairausnäytteet ovat pääosin rapautumattomia, vam tiheärakoisten vyöhykkeiden yhteydessä on lievästi rapautuneita vyöhykkeitä. Liitteessä 7. 5 on esitetty kivilajien rapautuneisuusaste. Syvennetyn reiän alkuosissa on vallitsevana porfyyrinen graniitti. Porfyyrisessä graniitissa hajarakeet ovat yleensä noin 0 mm läpimitaltaan. Hajarakeita on myös usein vähän. Perusmassa on keskirakeista,.. 5 mm. Graniitti on pääasiallisesti massamaista ja suuntautumatonta, MO, mutta siinä on heikosti suuntautuneita osia, Ml. Suuntautuneet osat ovat lähellä kivilajikontakteja, varsinkin kiillegneissin lähellä, missä kivessä on myloniittista rakennetta ja muuttumista mm. kvartsiutumista, epidoottiutumista Ja hematiittiutumista. Päämineraalit ovat maasälvät, kvartsi ja biotiitti. Harmaa porfyyrinen granodioriitti on vallitseva reiän loppuosissa. Porfyyrisessä granodioriitissa hajarakeet ovat normaalisti hyvinkin isokokoisia 0... 20 mm, suurimpien ollessa jopa yli 30 mm läpimitaltaan. Hajarakeita on myös erittäin runsaasti. Kivi on massamaista ja suuntautumatonta, MO. Perusmassa on keskirakeista,.. 5 mm. Siinä on
nmsaasti sarvivälke. mineraaleja. Päämineraalit ovat maasälvät, kvarts~ 22 biotiitti ja Syvyysvälillä 323,55 m- 349,45 m esiintyi harmaata, raitaista kiillegneissiä. Raekooltaan kivi oli tasarakeista ja raekooltaan se on hienorakeista. Rakenteeltaan se on seoksista ja kohtalaisesti suuntautunutta Päämineraalit ovat maasälvät, kiille ja sarvivälke. Varsinkin loppuosissa sarvivälkettä on runsaast~ jolloin sitä voisi kutsua amfiboliitiksi. Kivilajien kuvaus syvyyksittäin on esitetty liitteessä 7.2. Kuvassa 3 on esitetty kivilajit ja rakotiheysjakauma graafisesti. 300m l 400m 500m ~~? ~~? f~~ ~<:>~ tl~~ ~~~ ~~~ 4~~ '' ( ~ l ~~<P ~~~ ~~ ~ ~~~ ~ ~ ~<::>C' ~? ~f 600m ~... -....~. : : : :.... ~-... ;!.... ~ ~-~.. ~... ;......... ~.... Ie... - SELITYS KIVILAJIT <?~ ~ Porfyyrinen graniitti ~ Porfyyrinen granodioriitti ~ Kiillegneissi ~-\KOILU D ~ ~ Harvarakoinen ( < l ) Vähärakoinen ( - 3 ) Runsasrakoinen ( 3-0 ) Tiheärakoinen ( > 0 ) Kuva 3. Kivilajit ja rakoilu, reiän KI-KR3 syvennetty osuus
23 4.3 Rak:oilu Reiässä ovat vallitsevia tiiviit raot. Avoimia rako ja esiintyi yksittäisinä vain jatkoreiän alkuosassa. Täytteisiä rakoja esiintyy eniten rikkanaisissa vyöhykkeissä jatkoreiän alkuosissa, reiän loppuosissa ei niitä juurikaan ole. Kuitenkin on huomattava, että täytteiset raot ovat usein vallitsevampia tiheärakoisissa vyöhykkeissä. Tiiviit raot ovat värittömiä tai niiden väritys on erittäin vaalea kiven oman värin erottuessa selvästi. Tiiviiden rakojen rakopinnat ovat kiinni toisissaan. Raon muoto vaihtelee tasaisesta kaarev~ laadun ollessa yleensä puolikarkeasta karkeaan. Useimmissa täytteisissäkin raoissa rakojen vastakkaiset pinnat ovat hyvin yhtenäiset ja niissä on vain ohut silaus täytemateriaalia. Joissain täytteisissä raoissa väri on ruskeaa, mutta tällöin niiden väri ei ole tahraavaa ja materiaali on kiintonaista. Jos täytteinen rako on ollut näytteessä edelleen kiinni-iskostuneena, on se saatettu lukea tiiviiksi. Tällöin rakojen täytemateriaali on havainnoitu ja täytepaksuus huomioitu. Täytteisissä raoissa täytemateriaali on yleensä väriltään tummanvihreää tai mustaa (kloriittia), ruskeaa (ruostetta/hematiittia), tai harmaata tai valkoista (yleensä karbonaattia). Täytteisissä raoissa muoto on yleensä epätasainen, mutta myös tasainen rakomuoto on tavallinen. Raon laatu on yleensä puolikarkea. Murutäytteisiä rakoja lävistettiin 2 kpl ja haarniskapintaisia rako ja lävistettiin 22 kpl. Murutäytteiset raot kuten haarniskaraotkin olivat keskittyneet runsas- ja tiheärakoisiin vyöhykkeisiin jatkoreiän alkupuolelle ja niitä esiintyi vähän näiden vyöhykkeiden ulkopuolella. Yksityiskohtaiset tiedot raoista ovat liitteessä 7.6. Rak:oilun kaadesuunnista voimakkaimmin on esillä kaadesuunnalla noin 360-370 gon ja kaateella 60-75 gon oleva rakoilu. Muita tärkeitä suuntia ovat jyrkkäasentoiset 270-290... 70-90 gon kaadesuunnalla ja 330-345... 30-45 gon kaadesuunnalla olevat rakoilusuunnat. Kuvassa 4 on esitetty Boremac -mittauksen kaltevuuksilla korjatun Maxibor - taipumamittaustuloksen mukaan korjatut rakojen kaadesuunnat/kaateet esitetty alapalloprojektiona.
24 N er Prosenttikäyrät: 2, 4, 6 Kuva 4. Boremac -mittauksen kaltevuuksilla korjatun Maxibor -taipumamittaustuloksen mukaan korjatut rakojen kaadesuunnatlkaateet alapalloprojektiona. Kallion rakoluku on keskimäärin,58 kpl/mja RQD -luku on 98,8 %. Reiän alussa kallio vaihtelee runsasrakoisesta vähärakoiseen sisältäen joitain tiheärakoisia vyöhykkeitä. Kallion rakoluku on reiän alussa, reikävälillä 300-390 m, keskimäärin 4,42 kpl/m ja RQD-luku on 95,8 o/o. Tämän jälkeen kallion rakoilu harvenee ja reiän loppuosalla kallio on näytteen mukaan pääosin harvarakoista sisältäen muutamia harvarakoisia ja runsasrakoisia vyöhykkeitä. Reiän loppuosalla kallion rakoilutiheys on keskimäärin 0,36 kpvm ja RQD on 99,9 o/o. Kuvassa 3 on kallion rakoluku ja kivilajit esitetty graafisesti. Liitteessä 7.7 esitetään rakoluku, katkossumma ja RQD-luku. Rikkanaisia osuuksia lävistettiin 4 kpl. Kaikki osuudet ovat murrosrakenteisia, täytemateriaalin ollessa raoissa vähäistä. Rikkanaisten osuuksien pituudet vaihtelevat välillä 0,74... 3,72 m. Yhteensä rikkanaisia osuuksia on 7,42 m, joka on 2,5 % reiän kokonaisnäytemäärästä. Liitteeseen 7.8 on merkitty kallion rikkonaisuusvyöhykkeet.
25 4.4 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet Näytteistä määritettiin lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet vähintään 30 m:n välein sekä myös kivilajin vaihtuessa. Määrityksiä tehtiin kpl. Kivilajeina vaihtelevat killlegneissi (2 kpl), porfyyrinen graniitti ( 5 kpl) ja porfyyrinen granodioriitti ( 4 kpl). Hajontaa tuloksissa aiheuttivat porfyyristen kivilajien suuri raekoko. Kivilajien väliset erot näkyivät selvästi lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksissa. Kiillegneissin ja porfyyrisen graniitin puristuslujuus on lähes sama (n. 200 MPa) ja samalla ne ovat lujempia kuin porfyyrinen granodioriitti (n. 30 MPa). Taivutusluujuudessa kiillegneissi on huomattavasti lujempaa kuin muut kivilajit. Kiillegneissin kimmokertoimen mukaan killlegneissi (n. 80 GPa) on 60 % jäykempää kuin porfyyrinen graniitti (n. 50 GPa) ja kaksi kertaajäykempää verrattuna porfyyriseen granodioriittiin (n. 40 GPa). Laboratoriokokeiden tulokset on esitetty taulukossa 3, jossa on myös laskettu lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien keskiarvot kivilajeittain. Puristusmurtolujuus, kimmokerroin ja taivutuslujuus syvyyden funktiona on esitetty kuvassa 5. 250 00 -.--- - --- ---..._... ~ - -+ - -Kimmokerroin [GPa]! \ i 200,00 + 50,00 + 00,00 i 50,00 t! --. \ \ \ \ \ \ ~ /~ ' / \ ' / \ ----- \ \ \...... - --- - -... ~ Puristuslujuus [MPa] -.. - Taivutuslujuus [MPa]..... ' '...... --.. ;II'... - -.-. - -... -.. 35,00 30,00 25,00 20,00 5,00 0,00 5,00 0,00 ~------4-----+----+-----------+- 0,00 300,0 350,0 400,0 450,0 500,0 550,0 600,0 Syvyys [m] Q. " ~ -~ ::s ::s ;t ";; :s -= -~ E- " Kuva 5. Puristuslujuus ja kimmokerroin syvyyden funktiona
26 Taulukko 3. Laboratoriotulosten yhteenveto. Kimmokerroin (E), Poissoninluku (v), pistekuormitusindeksi (Is5 0 ), yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus ( O'c) ja taivutusvetolujuus (Smax). Syvyys E V lsso lsso crc O'C2 Smu Kivilaji m GPa MPa MPa MPa MPa MPa 325,6 79,57 0,23 8,73 8,66 209 208 27,78 kiillegneissi 349,0 79,90 0,30 9,00 9,39 26 225 33,96 kiillegneissi 368,5 50,55 0,23 9,38 9,97 225 239 9,50 porfyyrinen graniitti 397,8 55,65 0,20 8,3 9,45 99 227 5,87 porfyyrinen graniitti 427,0 53,60 0,24 7,52 8,63 80 207 5,55 porfyyrinen graniitti 456,6 45,5 0,23 8,73 8,39 209 20 20,52 porfyyri nen graniitti 480,8 27,69 0,6 4,85 4,94 6 8,95 porfyyrinen granodioriitti 50,0 3,08 0,2 4,67 4,74 2 4 8,78 porfyyrinen granodioriitti 539,5 45,90 0,7 4,67 5,02 2 20 0,83 porfyyrinen granodioriitti 562,5 53,64 0,23 6,26 7,40 50 78 2,78 porfyyrinen graniitti 590,0 57,22 0,33 7,4 6,44 7 55,69 porfyyrinen granodioriitti keskiarvo 52,72 0,23 7,38 77 7,20 keskihaj. 6,4 0,05,85 44 7,76 kaikki keskihaj.% 3% 22% 25 /o 25% 45 o/o keskiarvo 79,74 0,27 8,94 25 30,87 keskihaj. 0,23 0,05 0,33 8 4,37 kiillegneissi keskihaj.% 0% 9% 4% 4% 4% keskiarvo 5,72 0,23 8,40 202 6,84 keskihaj. 4,0 0,02, 27 3,5 porfyyrinen graniitti keskihaj.% 8% 7% 3 o/o 3% 9 o/o keskiarvo 40,47 0,22 5,3 27 0,8 keskihaj. 3,68 0,08 0,94 23,44 porfyyrinen granodioriitti keskihaj.% 34% 36% 8 /o 8% 3% lujuuksllle on laskettu yhdistetty keskiarvo
---------------------- -~--~-------- 27 5. TARKKAILUMITIAUSTULOKSET 5. Huuhteluveden sähkönjohtokyky Kairauksen aikana seurattiin huuhteluveden sähkönjohtavuutta. Koska vettä e palautunut reiästä, ei palautuneen veden sähkönjohtavuutta voitu mitata Huuhteluveden sähkönjohtavuus mitattiin jokaisesta merkkiaine-erästä merkkiaineen sekoittamisen jälkeen. Sähkönjohtavuus vaihteli erittäin vähän, sen vaihteluväli oli välillä 9,2..., ms/m. Tulokset on esitetty liitteessä 7.3. 5.2 Huuhteluveden ja paluuveden määrä Kairauksen ja reiän huuhtelun aikana käytettiin merkittyä huuhteluvettä 83,0 ml. Kairauksen aikana vettä ei palautunut reiästä. Huuhtelupumppauksen aikana vettä pumpattiin reiästä noin 74 rtr. Yhteensä työn aikana vettä pumpattiin reikään noin 9 ml enemmän kuin reiästä pumpattiin vettä työn aikana. Kuvassa 6 on esitetty huuhteluveden määrä kumulatiivisesti. 90 80 c:... ~ 70 ~ 60 50 E.9... 40 ::s ::s ~ 30 z 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 N '"'' -..o :lo 0 N '"'' M M,_,... ~ ~ ~ ~ Syvyys m Kuva 6. Käytetyn huuhteluveden määrä kumulatiivisesti
28 5.3 Huuhteluveden paine Huuhteluveden paine kohosi kohtalaisen tasaisesti työn aikana syvyyden lisääntyessä. Jatkoreiän alussa paine oli 2,0... 2,2 :MPa. Reiän lopussa paine oli kohonnut 3,2 :MPa:n. Huuhteluveden paineen käyttäytyminen on esitetty kuvassa 7. ~0~,------------------------------------------------------- 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 N,..,,..,.,.,.., ~ x 0 N '-0 00 0 N.,. '-0 00,..,.,. 0 N.,..,..,..,. lt'l lt'l lt'l lt'l lt'l '-0 '-0 Syvyys m Kuva 7. Huuhteluveden paineen vaihtelu 5.4 Pohjavedenpinnan korkeus reiässäja kaivossa Pohjavedenpinta kaivossa oli ennen kairausta noin 4,3 m:n syvyydessä putkensuulta mitattuna. K.airauksen aikana vettä pumpattiin kairauksen tarpeisiin noin 257 m 3 Pohjavedenpinta vaihteli tällöin kaivossa välillä 4,30-23,45 m putken suulta mitattuna. Pohjavedenpinnan korkeus mitattiin reiässä aina taukojen jälkeen. Pohjavedenpinta pysytteli säännöllisesti tasolla 3,95-4,5 m maanpinnasta mitattuna.
29 6. YHTEENVETO Käytöstä poistetun ydinpolttoaineen yksityiskohtaisiin sijoituspaikkatutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (SMOY) syvensi kairaamaila tutkimusreikää K.I-KR3 marraskuussa 997 Äänekosken Kivetyn tutkimusalueella. Reiän halkaisija on 56 mm ja loppusyvyydeltään se on 60,34 m. Kairauksen aikana suoritettiin tarkkailumittauksia ja otettiin näytteitä huuhteluvedestä. Tarkkailumittauksia olivat huuhteluveden sähkönjohtokykymittaukset, huuhteluveden paineen ja huuhteluvesivesimäärien seuranta. Tarkkailumittausten avulla pyrittiin saamaan lisäinformaatiota kallio-olosuhteista. Huuhteluveden sähkönjohtavuus vaihteli välillä 9,2..., ms/m. Huuhteluveden paine oli alussa 2,0.. 2,2 MPa kohoten syvyyden lisääntyessä. Kairauksen aikana näytteet suunnattiin. Suunnattua näytettä saatiin 22,40 m, joka on 70,6 % näytteen kokonaismäärästä. Kairaus suoritettiin merkityllä vedellä. Merkkiaineena käytettiin uraniinia. Työn aikana käytettiin huuhteluvettä noin 83 m 3 Reiästä ei palautunut vettä kairauksen aikana. Työn lopuksi reikä huuhdeltiin pumppaamaila vettä reiän pohjalta noin 74 m 3 Huuhtelun jälkeen reiän taipuma mitattiin Reflex Maxibor ja Boremac D2 -laitteistoilla. Maxibormittauksen kaltevuuksia on korjattu Boremac-mittauksen kaltevuustulosten perusteella. Korjatun Maxibor-mittauksen mukaan reikä on 58 m:n syvyydessä taipunut 28,66 m oikealle mja 8,0 m ylöspäin. Kallionäytteet raportoitiin rakennusgeologisen luokituksen mukaisesti ja ne valokuvattiin. Pääkivilajeina olivat porfyyrinen graniitti ja granodioriitti, joiden lisäksi esiintyi osuus kiillegneissiä. Raot ovat pääasiallisesti tiiviitä. Kuitenkin täytteiset raot ovat vallitsevia jatkoreiän alkuosalla olevissa tiheä- ja runsasrakoisissa vyöhykkeissä. Kallion rakoluku on keskimäärin,58 kpvm ja RQD -luku 98,8 %. Haarniskapintaisia rako ja lävistettiin 22 kpl ja mururakoja 2 kpl. Rikkonaisia, tiheärakoisia osuuksia lävistettiin 4 kpl. Rikkanaisia osuuksia oli yhteensä 7,42 m, joka on 2,5% näytteiden kokonaismäärästä. Kairauspaikalla määritettiin yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus, kimmomoduli ja Poissonin luku. Puristusmurtolujuus oli keskimäärin 77 MPa, kimmomoduli 53 GPa ja Poissonin luku 0,23.
LIITE 7. (30),./"..,...:...... (S;\ v'..,'.' \,/ ~--- MITTAKAAVA :20 000 MERKINTÖJEN SELITYKSET ~ Kallionäytekairaus {KR) e Porakaivo {KA) Äänekosken Kivetyn tutkimusalue ja tutkimusreiät
Aloitustyöt TOTEUTUNUT AIKATAULU LIITE 7.2 (3) Työvaihe KI-KR3 'Kairaus, T-56, 300-60 m Taipumamittaukset, huuhtelu Lopetus muuttotyöt Marraskuu 45 46 47 48
KALUSTOLUETTELO LIITE.3 (32) Nimike. KALLIONA YTEKAIRAUSKALUSTO - Diamec 000 S kpl - Royal Bean -pumppu, imusuodatin CT - Oi kpl - Alu 53 00m - Teräputket, T -56 3kpl - Terät, kalvaimet, T -56, 20 kpl - Suojaputket 64/57 20m -Suunnatun merkkauslaite 2 kpl - Vaijeri 00m - Sähkökeskus kpl - Työkaluja ym 2. HUUHTELUVESIJÄRJESTELY - V esisäiliö 5 m 3 kpl - V esisäiliö 3 m 3 2 kpl - Siirtopumppu kpl - Vesimittareita 3 kpl - Vesilinjaa 600m - Selkeytysallas kpl - Uppopumppu, halk. 48 mm kpl - Sähköluoti kpl 3. APUKALUSTO - T oimistotilaltaukotila kpl - Varastotila kpl -Puhelin kpl 4. TARVIKKEET - Näytelaatikot, T -56 80 kpl - Merkkiaine 60 kpl 5. MITTAUSKALUSTO - Johtokykym ittari kpl - PP-kaltevuusmittari kpl - Boremac -laitteisto kpl - Maxibor -laitteisto kpl 6. KALLIONÄYTTEIDEN TULOSTUS -Tietokone kpl - Tutkimuslaitteet kpl - Rock Tester -laitteisto kpl
LIITE 7.4 ( 33 ) REIÄN ALKUOSAN RAKENNE, KI-KR3 Suojahattu, Betonilaatta Z 3 9 :) A c; ~ tr? ' A f / ",P p // } mitta c MITAT Z = 72,70 m z2 = 72,24 m z3 = 72,40 m a = 0,73 m b = 20,63 m c = 60,34 m d = 0,57 m
300,43 RAP AUTUNEISUUSASTE LIITE 7. 5 (34) Syvyysväli, m-m Rapautuneisuusaste Huom! - 320,65 RpO!Paikoin rakojen ympäristössä lievää rapautumista '320,65-323,70 Rp 323,70-350,50 RpO i350,50-358,00 Rp0-.Paikoin lievästi rapautuneita osuuksia '358,00-376,0 RpO 376,0-377,30 Rp '377,30-389,00 Rp0- Paikoin lievästi rapautuneita osuuksia 389,00-60,34 RpO
-------------------- kark sile kaade i 208/74 RAKOLUETTELO LIITE 7.6 (35) suunta/ Syvyys, iraon Rakopinnan Rako - Rako - j Raon [Huom! :Kotj. raon :kaade- m!laatu, väri, täytteen :pinnan pinnan - 'rako- laatu ja paksuus, mm muoto laatu suunta/ kulma ikaade! :kaade,gon gonlgon! gonlgon 300.96 :ti 50 etas :pkar 30.42 ti 70 tasa kiinni 30.8 ti 70 kaar kark 302.92 ;tä 80 harm-kr tasa :Pkar i 302.95 iti 75 etas ipkar 302.98 ti 60 etas lpkar 304.84 :tä 70 must etas pkar 20/73 304.95 :tä 40 must tasa sile 362/29 363/30 305.25 ti 40 tasa pkar 320/9 37/2 305.28 tä 65 vrus valk etas :pkar 305.33 tä 00 rusk valk kaar 'kark 305.85 :tä 80 must rusk etas kark 305.98 tämu 00 rusk must kaar kark 306.2.tä 00 must etas kark 306.86 tä 80 must.etas pkar 307.2 'ti 55 tasa kark 307.43 tä 50 must rusk harm etas pkar 307.75 tä 60 must etas pkar 308.40 tä 55 must harm-kr tasa sile 308.69 ti 60 tasa kiinni 309.3 ti 50 tasa sile 309.4 ti 50 ~tasa kiinni 309.44 tä 50 must tasa 309.60 tä 55 must vihr tasa sile 309.67 ti 50 vihr etas,kiinni 309.75 av 55 trus etas pkar 309.80 av 60 rusk tasa pkar 309.97 ti 50 tasa kiinni 30.26 ti 60 tasa 'kiinni 30.34 tä50 must tasa pkar 30.53 ti 50 etas kiinni 3.03 :tä 45 must rusk tasa,pkar 3.07 tä45 must rusk tasa 'pkar 3.55 tä 50 must tasa pkar 3.86 ti 40 tasa kiinni 3.88 ti 55 etas kiinni 3.99 tä 55 must etas pkar 32.08 ti 40 etas kiinni 32.3 tä 40 must etas pkar 32.58 tä 90 harm-kr etas 32.87 tä 65 vrus must tasa pkar 33.38 tä 70 must harm-kr tasa pkar 33.63 ti 40 etas.kark 33.66 tä 70 must tasa pkar 34.0 ti 80 tasa pkar 34.98 'tä 80 harm tasa pkar 35.6 'ti 65 etas kark 35.97 ti 80 etas kark
i RAKOLUETTELO LIITE 7.6 (36) i Syvyys, Raon Rakopinnan Rako - Rako - Raon Huom! fkorj. raon m laatu,, väri, täytteen pinnan pinnan kaade -!kaade-! suunta/ rako- laatu ja paksuus, mm muoto laatu suunta/ kulma kaade ikaade gon igon/gon :gon/gon 36.0 tä 80 must tasa ;pkar 36.27 ti 55 tasa :pkar 37.76 tä 45 must tasa pkar 37.83 tä 70 must harm etas kark 38.9 tä 80 harm etas :kark 38.6 ti 35 etas kiinni 39.27 ti 55 etas :kark 39.33 ti 70 tasa :kark 39.60 tä 70 harm tasa pkar 39.72 ti 70 tasa pkar 320.05 tä 70 must tasa pkar 320.5 tä 70 harm tasa pkar 320.57 ti 70 etas kiinni 320.64 tä 65 must rusk tasa sile 320.65 tä 60 must rusk tasa sile 320.70 tä 70 must rusk tasa pkar 320.72 tä 5 must tasa sile 320.75-322.25 näyte jauhautunut, näytehukkaa,40m 322.29 ti 40 etas kiinni 322.34 ti 40 etas,kiinni 322.35 ti 00 kaar kiinni 322.4 tä 40 must rusk etas.kark 322.52 ti 00 kaar :kiinni 322.62 ti 75 tasa kark 322.64 tä 35 must rusk tasa.pkar 322.67 täha 40 rusk tasa sile 322.68 tä 55 rusk vrus etas pkar 322.69 ti 60 etas 'kiinni 322.76 täha 90 trus etas sile 322.77-323.09 tiheärakoinen kallio jauhautunut, näytehukkaa0,0 m 323.0 tä 5 rusk kaar.pkar 323.2 ti 30 etas :kiinni 323.9 ti50 tasa kiinni 323.22 ti 50 etas pkar 323.25 tä 50 must rusk tasa pkar 323.27 ä 55 trus tasa pkar 323.29 täha 50 must etas pkar 323.3 ti 70 etas kark 323.39 ti 40 etas kiinni 323.53 tä 50 must etas pkar 323.58 tä 30 must etas,pkar 323.65 ti 45 tasa pkar 323.90 tä 85 must etas pkar 323.94 tä 0 must etas pkar 323.98 täha 55 must tasa sile 324.00 täha 20 must harm-kr etas pkar 324.0 tä20 must kaar 'kark 324.3 tä 40 must etas Qkar
RAKOLUETTELO LIITE 7.6 (37) suunta/ kaade Syvyys, Raon Rakopinnan Rako - Rako - Raon!Huom! Korj. raon ' m ilaatu, väri, täytteen. pinnan pinnan kaade - kaadelrako- laatu ja paksuus, mm muoto laatu suunta/ 'kulma kaade gon gon/gon :gon/gon 324.23 :täha 60 must harm-kr tasa pkar! 324.4 täha 70 must harm-kr tasa : sile 324.45 :täha 65 must harm-kr tasa sile 324.9 tä 75 must tasa : sile 325.08 :tä 75 must tasa ipkar ieskiinni 325.20,ti 55 tasa!pkar 325.29 täha 65 must tasa sile 325.99 :tä 50 must tasa! sile 326.9!tä 50 must tasa pkar 327.03 tä 70 must tasa pkar 327.9 täha 65 must tasa sile 327.5 ti 75 tasa pkar 328.35 tä 85 must tasa sile 328.44.tä 75 must tasa sile 328.98 täha 75 must tasa : sile 329.08 ti 75 tasa pkar 329.67 ti 45 tasa pkar 329.77 tä 45 must etas.pkar 330.04 'tä 85 must etas sile 330.22 tä 60 harm-kr tasa pkar 330.53 tä 70 must etas sile 33.45 tä 5 must kaar 'sile 33.46 tä 65 must etas.sile 33.53 tä 35 must etas sile 332.54 ti 40 kaar pkar 332.82 ti 60 etas pkar 332.97 tä 65 must tasa pkar 333.09 tä 60 must tasa sile 333.80 täha 55 must tasa sile 333.82 täha 55 must tasa sile 333.96 tä 65 must harm-kr tasa pkar 334.06 ti 40 etas 'kiinni 334.0 ti 70 etas 'kiinni 334.6 ti 30 etas kiinni 334.86 ti 35 kaar kiinni 334.97 tä 35 must kaar kark 335.20 tä 70 must harm-kr etas kark 335.25 täha 55 must harm-kr kiis tasa sile 335.59 tä 5 must etas pkar 335.74 ti 45 tasa pkar 335.90 täha 70 must etas sile 336.00 tä 75 must tasa sile 336.2 tä 50 must etas sile 336.32 tä 90 must etas sile oskiinni 336.56 ti 30 tasa pkar 337.50 ti 30 tasa kiinni 337. 74 ti 00 etas, kiinni 337.84 tä 5 must etas Qkar
tasa RAKOLUETTELO LIITE 7.6 (38) Syvyys, Raon Rakopinnan, Rako - Rako - Raon Huom! :Kotj. raon m.laatu, väri, täytteen 'pinnan pinnan kaade- :kaaderako- :laatuja paksuus, mm! muoto laatu suunta/ suunta/ kulma kaade kaade gon gonlgon ~gon/gon 339.23 ti 90 kaar tkark 339.60 ti 00 etas pkar 339.79 ti 65 kaar kark 340.5 :täha 55 rffiust tasa. sile 340.8 Itä 65 :must tasa i sile 340.45 tä 60 must tasa sile 340.49 tä 65 must kaar sile 340.78 ti 75 340.92 täha 55 must etas pkar sile i 340.94 tä 75 must etas sile 340.99 tä 55 must retas sile 34.00 tä 70 must kiis etas sile 34.06,tä 55 must etas sile 34.09 tä 65 must etas sile 34.26 tä 75 must :etas sile 34.35 tä 80 harm-kr tasa pkar 34.47 ti 70 etas kiinni 34.50 tä 45 must harm-kr etas kark : 34.60 tä50 must kaar sile 34.63 tä 55 must tasa sile 34.78 ti 95 etas kiinni 34.98 ti 35 etas.kiinni 342.9 ti 30 etas :kiinni 342.22 ti 70 etas kiinni 342.40 ti 70 etas kiinni 342.5 tä 70 must tasa sile 342.54 tä 60 must etas sile 342.58 ti 50 etas kiinni 342.62 ti 30 kaar kiinni 343.04 ti 55 tasa sile 343.5 ti 75 kaar pkar 343.57 täha 55 must harm-kr tasa pkar 343.68 täha 55 must harm-kr tasa sile 344.27 tä 40 must tasa pkar : 344.79 tä 55 must tasa pkar 344.8 ti 55 valk tasa kiinni 344.9 tämu 80 must harm-kr tasa pkar 345.45 ti 80 tasa pkar 346.08 ti 80 tasa pkar 346.7 ti 75 tasa pkar 346.33 ti 85 tasa kark 346.70 tä 80 must harm-kr tasa sile 346.94 ti 40 valk etas kiinni 347.68 ti 60 valk tasa kiinni 347.99 ti 65 tasa kiinni 348.4 tä 60 must harm-kr kaar pkar 348.26 ti 50 etas kiinni 348.3 ti 70 etas kiinni