Työ raportti 2-31 Reiän OL -KR7 jatkokairaus Eurajoen Olkiluodossa vuonna 2 Tauno Rautio Heinäkuu 2 POSIVA OY Töölönkatu 4, FIN-1 HELSINKI, FINLAND Tel. +358-9-228 3 Fax +358-9-228 3719
TEKIJÄ ORGANISAATIO: SUOMEN MALMI OY PL 1 Juvan teollisuuskatu 16-18 2921 ESPOO TILAAJA: POSIVA OY Töölönkatu 4 1 HELSINKI TILAAJAN YHDYSHENKILÖ : /l-1. 8,. 21':tlJ /t+t- DI Heikki HinkKanen Posiva Oy URAKOITSIJAN YHDYSHENKILÖ : FM Tauno Rautio Smoy RAPORTTI: TYÖRAPORTTI 2-31 REIÄN OL-KR7 JATKOKAIRAUS EURAJOEN OLKILUODOSSA VUONNA 2 TEKIJÄ:. \.o.h----v Tauno Rautio Geologi, Smoy TARKASTAJA : _..:;r} /U),_"'- \ Pekka Mikkola Toimitusjohtaja, Smoy
Työ r a p o r t t i 2-3 1 Reiän OL -KR7 jatkokairaus Eurajoen Olkiluodossa vuonna 2 Tauno Rautio Suomen Malmi Oy Heinäkuu 2 Karttaoikeudet: Maanmittauslaitos lupa nro 41/MYY/ 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.
EXTENSION CORE DRILLING OF DEEP BOREHOLE OL-KR7 AT OLKILUOTO IN EURAJOKI 2 ABSTRACT Olkiluoto in Eurajoki is one of the four sites, which were selected for the detailed site investigations. The aim of these investigations is to study the bedrock properties for final disposal of spent nuclear waste. The final disposal site will be ehosen in the year 2. As a part of the investigation programme Suomen Malmi Oy (Smoy) extended the borehole OL-KR7 from the depth of3,9 m to 811,5 m at Olkiluoto, Eurajoki in May 2. The borehole diameter is 56 mm. A set of control measurements and sampling of the flushing water were carried out during the drilling. Both the volume and the conductivity ofthe flushing water and the returning water were recorded as well as the pressure of the flushing water. The objective of these measurements was to obtain more information from bedrock and groundwater properties. 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 73 m 3 At the end of the work the borehole was flushed by pumping about 7m 3 ofwater from the bottom ofthe borehole. The deviation ofthe borehole was measured with the deviation instruments Boremac D2 and Reflex Maxibor. Additionally the inclination was measured separately with an inclination instrument. The inclinations ofthe Maxibor measurement have been corrected with the results of inclination instrument. The results of the corrected Maxibor measurement indicate that the borehole deviates 44.51 m to the left and 12.18 m down at the borehole depth of 678 m. Uniaxial compressive strengt Young's modulus and Poisson's ratio were measured from the core samples. The average uniaxial compressive strength is about 142 MPa, the average Young's modulus is 51 GPa and the average Poisson's ratio is.23. The main rock type is migmatitic micagneiss, which is intersected by pegmatites. Filled fractures are dominating in broken zones and tight fractures elsewhere. The average fracture frequency is 1.46 pcs/m and the average RQD is 96.7 %. The borehole penetrated 9 broken zones. The total length of the broken zones is 1.34 m, which is 2. % of the total core length. The length of core discing observed is only.4 m. Keywords: core drilling, borehole, micagneiss, fracture, control measurements, elastic parameters, deviation measurements
REIÄN OL-KR7 JATKOKAIRAUS EURAJOEN OLKILUODOSSA VUONNA 2 TIIVISTELMÄ Eurajoen Olkiluoto on yksi yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin valituista neljästä alueesta Tutkien avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn polttoaineen loppusijoittamisen Suomen kallioperään. Lopullinen sijoituspaikka valitaan vuonna 2. Yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) jatkoi kairaamaila vuonna 1994 3,9 m:n syvyyteen kairattua reikää OL-KR7 reikäsyvyyteen 811,5 m toukokuussa 2. Reiän halkaisija on 56 mm. 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 73 m 3 Työn lopuksi reikä huuhdeltiin pumppaamaila noin 7 m 3 vettä reiän pojualta. Reiän taipuma mitattiin Reflex Maxibor ja Boremac D2 -mittareilla ja kaltevuus erikseen kaltevuusmittarilla. Maxibor-mittauksen kaltevuuksia on korjattu kaltevuusmittauksen perusteella. Korjatun Maxibor-mittauksen mukaan taipwna on 678 m:n syyyydessä vasemmalle 44,51 m ja alaspäin 12,18 m. Kallionäytteistä määritettiin yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus, kimmomoduli ja Poissonin luku. Yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus oli keskimäärin noin 142 :MPa, kimmomoduli oli keskimäärin noin 51 GPaja Poissonin luku,23. Kivilajina esiintyi kiillegneissimigmatiitti, jota lävistivät pegmatiittiset juonet. Rakoilusta täytteiset raot ovat hallitsevia rikkonaisissa vyöhykkeissä ja tiiviit muualla. Kallion rakoluku on keskimäärin 1,46 kpl/m ja RQD-luku 96,7 %. Rikkonaisia, tiheärakoisia osuuksia lävistettiin yhdeksän. Rikkonaisista osuuksista savirakenteisia on,25 m, ruhjerakenteisia,8 m ja murrosrakenteisia yhteensä 9,29 m. Yhteensä rikkonaisten osuuksien määrä on 2, % reiän kokonaisnäytemäärästä Viipaloitumista on havaittu vain,4 m:n matkalla. A vainsanat: kairaus, kairanreikä, kiillegneissimigmatiitti, rako, tarkkailumittaukset, muodonmuutosominaisuudet, sivusuuntamittaus
REIÄN OL-KR7 JATKOKAIRAUS EURAJOEN OLKILUODOSSA VUONNA 2 1 TIIVISTELMÄ ABSTRACT SISÄLLYSLUETTELO 1 1. JOHDANTO 1.1 Yleistä 1.2 Työn tavoite 3 3 3 2. TYÖN KUVAUS 2.1 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 5 5 6 7 8 9 9 1 15 3. REIÄN TEKNISET TIEDOT 3.1 Reiän sijainti ja taipuma 3.2 Reiän yläosan rakenne 18 18 19 4. RAKENNUSGEOLOGIA 4.1 Kairauksen vaikutus näytteisiin 4.2 Kivilaatu 4.3 Rakoilu 4.4 Näytteen viipaloituntinen 4.5 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet 2 2 2 21 24 24 5.TLTTAUSTULOKSET 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 26 26 26 27 28 28 29 6. YHTEENVETO 3
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 Laatikko luettelo 8.8 KJvilajilcuvaus 8.9 Liuskeisuusaste 8.1 Rakoluettelo 8.11 Katkossumma, rakoluku ja RQD 8.12 Näytehukka ja rikkonaisuus 8.13 Näytteen viipaloituminen 8.14 Huuhteluvesinäytteet 8.15 Paluuvesinäytteet 8.16 T aipumamittaustulokset (Maxibor) 8.17 Taipumamittaustulokset graafisesti (Maxibor) 8.18 Taipumamittaustulokset (Boremac) 8.19 Taipumamittaustulokset graafisesti (Boremac) VALOKUVAT 31 32 33 34 36 37 38 4 41 42 44 65 75 76 77 8 81 87 9 96 99
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 1993-2 on jaettu kahteen vaiheeseen, joistajälkimmäinen koskee vuosia 1997-2. Tutkimukset ovat osa vuosien 1983-2 monivaiheista sijoituspaikkatutkimusohjelmaa. Niiden avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoittamiseen syvälle Suomen kallioperään. Posiva Oy jätti keväällä 1999 valtioneuvostolle periaatepäätöshakemuksen käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen rakentamisesta Olkiluotoon. Sen mukaisesti paikkatutkimukset keskitetään Olkiluotoon. V aitioneuvosto ja eduskunta käsittelevät periaatepäätöshakemuksen todennäköisesti vuoden 2 aikana. Näihin tutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) jatkoi kairaamaila Posiva Oy:n tilauksen 957//llll mukaisesti toukokuussa 2 reikää OL-KR7 Eurajoen Olkiluodon tutkimusalueelia 811,5 m:n loppupituuteen. Reikä oli kairattu vuonna 1994 3,9 m:n pituiseksi. Reiän kairaus on kuvattu työraportissa "PATU-94-38, reiän OL KR7 syväkairaus Eurajoen Olkiluodossa 1994". Reikä OL-KR7 sijaitsee noin 8 m päässä Korvensuon altaan länsipäästä lounaaseen. Reiän sijaintikartta on kuvassa 1. 1.2 Työn tavoite Kairaustyön tarkoituksena oli jatkaa noin 3 m:n syvyistä reikää 8 m:iin. Kairauksen avulla selvitetään alueella tavattujen kivilajien ja rikkonaisuusvyöhykkeiden jatkumista sekä kallion laatua. Kairaustyön lisäksi työhön kuului kairausnäytteiden geologinen raportoint näytteiden kalliomekaaniset lujuusmääritykset, reiän tekniset mittaukset, kairauksessa käytettävän veden tarkkailumittaukset, reiän huuhtelu ja taipumamittaukset työn lopuksi sekä loppuraportointi. Tässä raportissa käsitellään reiän OL-KR7 kairaukseen liittyviä töitä ja näytetulostusta. Raportissa mainitut syvyystiedot tarkoittavat reikäpituutta maanpinnasta lukien ellei erikseen toisin mainita. Suojaputken suun ja maanpinnan erotus on,42 m suojaputken
4 alareunaa pitkin mitattuna. Työn lopussa reiän avoimuus tarkistettiin kairausputkistolla ja todettiin putkiston takertelevan noin 69 m:n reikäpituudessa. Kuva 1. Reiän OL-KR7 sijainti.
5 2. TYÖN KUVAUS 2.1 Kallionäytekairaus Työt aloitettiin avartamalla alkureikä uppoporakoneella avarruskruunua käyttäen kokoon 165 mm. A varruskruunussa oli ohjuri 76 mm:n reiälle. Reiällä oli aiemmin sementoitu maaputki 9/77,65 m:n ja 64/57 suojaputki 2,65 m:n syvyyteen saakka. Suojaputken ympärille oli valettu betonilaatta. Se poistettiin painevasaralla. Maaputki poistettiin kairaamaila 116/93 mm:n kalustolla 9/77 suojaputken toimiessa ohjurina. Suojaputki poistettiin kairaamaila 76 mm:n suojaputkikalustolla 64/57 -suojaputken toimiessa ohjurina. Suojaputken poistamisen jälkeen avarrustajatkettiin 76 mm:n halkaisijakokoon avarrusterällä 41,5 m:n syvyyteen asti. Tämän jälkeen reikä avarrettiin uppoporakoneella kokoon 165 mm. A vartamisen jälkeen reikään asennettiin 14/13 suojaputki suppiloineen. Suojaputki juotettiin kallioon kaatamalla yläkautta sementtiä putken ja kallion väliin. Putken ympärille vaiettiin uusi laatta ohjeiden mukaan. Ennen avartamisia 56 mm:n reikä oli tulpattu puutapilla ja sementillä 47... 48 m:n syvyydessä, millä estettiin avarruksessa syntyvän kivijauhon ja suojaputken juottamisen yhteydessä sementin valuminen reikään. Puutappi poistettiin kairakoneella ennen kairauksen aloittamista. Suojaputket poistettiin 16.4... 27.4.2. Alkureikä avarrettiin uppoporauskalustolla 28.4.2. Kone pystytettiin reiälle ja suojaputket ja mammutointiletkut asennettiin reikään 29.4.2. Puutappi ja reikään aiemmin jäänyt vesinäytteenottimen teräsrunkoinen tulppa poistettiin kairaamaila 3.4.2. Kairaustyö aloitettiin seuraavana päivänä. Reiän lopullinen syvyys, 811,5 m, saavutettiin 21.5.2. Toteutunut aikataulu on esitetty liitteessä 8.1. Reiän OL-KR7 kairauksessa käytettiin hydraulitoimista Diamec 1 -kairauskonetta, jossa syöttö-, nosto-, puomi- ja pyöritysyksiköt ovat vahvistettuja. Reikäkalustona oli T- 56 kalusto, jolloin reiän halkaisija on 56 mm ja näytteen halkaisija on 42 mm. Käytetty kalusto on esitetty liitteessä 8.2. Huuhteluveden ja kivijauhon poistamiseksi käytettiin kairauksen aikana mammutointimenetelmää. Menetelmässä pumpataan ilmakompressorin avulla paineistettua ilmaa letkujen kautta reiän laajempaan yläosaan. Ilmaletkuja asennettiin laajennetun reiän pohjaosaan kaksi ( alapää noin 35m) ja yksi hieman ylemmäksi ( alapää noin 3m).
6 Kairaus tapahtui keskeytyrnättömänä kolmivuorotyönä. Työryhmään kentällä kuului kairaaja ja apwnies. Työn vastuuhenkilönä oli projektipäällikkö Tauno Rautio. Kentällä vastaavana työnjohtajana toimi Ville Teivaala. Geologisen raportoinnin työmaalla hoiti ja loppuraportin laati geologi Tauno Rautio. Työ kesti ilman aloitus-iiopetustöitä yhteensä 52 h. Keskimääräinen kairausteho oli täten 1,2 metriä/terämiestunti. Tehoa pudotti rikkonaisuuksista putoavat irtokivet, joiden takia useita kairauskertoja jouduttiin uusimaan näytteiden pudottua reikään noston aikana. Kairaustehot on esitetty taulukossa 1 tavanomaista metri/terämiestunti (m/tmh) yksikköä käyttäen. Taulukko 1. Kairaustehot Syvyysväli, m Teho,m/tmh Huom! 3-4 1,35 4-5 1,35 5-6 1,28 6-7 1,14 7-811,46 Sivusuuntamittaukset, reiän pesu Kairauskaluston kuluminen terien, reikäkaluston ja kairakoneen osalta oli keskimääräistä huomattavasti runsaampaa reiän syvyydestä ja kalliolaadusta johtuen. T-56 -terällä kairattiin keskimäärin 2,7 m, kun yleensä T-56 -terällä kairataan keskimäärin 55 m. 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 näytekannan 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 56 kertaa. Suuntausmerkeistä jouduttiin erilaisten syiden takia hylkäämään 13 kpl. Suunnattua näytettä saatiin yhteensä 326,85 m, jolloin kallionäytteestä saatiin 64,1 % suunnattuna. Yhdellä onnistuneella suuntauksella saatiin kes-
7 kirnäärin 7,6 m suunnattua näytettä. Yhtenäisten suunnattujen osuuksien vaihteluväli oli 7,36 m:stä 57,41 m:iin. Tulokset on esitetty liitteessä 8.6. Epäonnistuneet suuntaukset voivat johtua useista syistä. Merkittävin syy merkkauksen epäonnistumiseen olivat irtokivet, joiden johdosta suuntausmerkki oli epäselvä, virheellinen tai merkkiä ei ollut jäänyt lainkaan. Kairauksen alkaessa irtokiviä vuoti reikään estäen suuntausta reiän alkuosalla. Kairauksen aikana lävistettiin lisäksi yksi irtokiviä vuotava rikkonaisuusvyöhyke syvyysvälillä 69,5... 692,2 m. Vyöhykkeestä tippui irtokiviä niin n1nsaai, että ne estivät suuntauksen merkkauspiikillä kokonaan reiän loppuosan kairauksen aikana. Muita syitä suuntausmerkin hylkäämiseen on näytteen kannan hioutuminen ajon aikana, kallion murskautuminen tai halkeaminen suuntauksessa, jolloin merkki oli epäselvä tai se oli hävinnyt kokonaan. Lisäksi reikäänjäänyt näytekanta voi olla joissain tapauksissa irti merkkausta tehtäessä, jolloin suuntausmerkki on epäluotettava. 2.3 Huuhteluvesi-ja merkkiainejärjestelyt Huuhteluvesi reiän OL-KR7 kairaukseen pumpattiin Korvensuon tekoaltaan pumppausasemalta, josta rakennettiin 8 m pitkä vesilinja kairauspaikalle. Huuhteluvesi johdettiin merkkiainesäiliöihin 5 Jlm suodattimen läpi mekaanisten epäpuhtauksien suodattamiseksi. Merkkiainesäiliöinä käytettiin kahta3m 3 lasikuitusäiliötä. 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 peitettyidä pressuilla käytön aikana. Merkkiaineen laatu tarkistettiin ennen käyttöönottoa Fortum Power and Heat Oy Teknologiakeskuksen laboratoriossa Vantaalla. Uraniini annosteltiin Rauman apteekissa valmiiksi 1,5 g annoksiksi pieniin 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.
8 2.4 Tarkkailumittaukset K.airauksen 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 asennettiin määrämittari huuhtelupumpl,l].ta tulevaan letkustoon. Paluuvesi mitattiin vedenkeräyslaitteistoon kuuluvan saostusaltaan ulostulopäästä. Vedenpinnan korkeus reiässä mitattiin aina kun kairauksessa oli taukoa yli kaksi tuntia. Huuhteluvedestä otettiin näyte jokaisesta vesisäiliöön tehdystä huuhteluvesierästä. Paluuvedestä otettiin näyte kerran vuorokaudessa. Uraniinin valoarkuudesta johtuen näytteet käärittiin välittömästi ottamisen jälkeen alumiinifolioon. Näytteitä säilytettiin jääkaapissa ennen analysointiin toimittamista. Huuteluvesinäytteet analysoitiin Teollisuuden Voiman Oy:n Olkiluodon laboratoriossa ja paluuvesinäytteet Fortum Power and Heat Oy Teknologiakeskuksen 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 2...3 dl, suodatettiin 45 Jlm: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. Huuhteluveden paine kirjattiin aina ajon alkuvaiheessa tai paineen vaihtuessa. 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 vedenvirtausta muuttaen huuhteluveden painetta. Kairanterän kuluminen ja näyteputken tukkeutuminen aiheuttavat myös virtausvastusta, mikä nostaa putkistossa painetta.
9 2.5 Taipumamittaukset Kairanreiän todellisen sijainnin selvittämiseksi mitattiin reiän pystysuuntainen taipuma ja sivupoikkeama. Mittaukset tehtiin Reflex Maxibor ja Boremac D2 -taipumamittareilla. Lisäksi reiän kaltevuus mitattiin kaltevuusmittarilla erikseen. Maxibor-mittari laskettiin reikään kairausputkiston osana. Boremac D2 -mittari laskettiin reikään vaijerin varassa. Mittaukset tehtiin 3 m:n pistevälein. Lähtöpisteen koordinaatit ja lähtösuunta sidottiin tilaajan osoittamiin kiintopisteisiin. Lähtökaltevuus mitattiin erillisellä kaltevuusmittarilla. Mittauslaitteiden korkean kijnnijuuttumisriskin johdosta reikäsyvyyden 69 m alapuolella taipumamittaukset ulotettiin em. syvyyteen saakka. Boremac-mittarilla mitattiin pystysuunnan kaltevuusarvo heiluri/vastus-periaatteella sähköisesti ja sivusuunnan suuntakulma sähkökompassilla. Tulokset tulostettiin, kuten Maxibor-tuloksetkin, sekä listauksena että graafisesti. Boremac-mittausten sivusuuntatarkkuus laitevalmistajan mukaan magneettisesti häiriöttömässä halkaisijaltaan 46 mm:n ja pituudeltaan 15 m:n reiässä on+/- 1 aste ja kaltevuuskulman tarkkuus,1 astetta. 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 kaltevuusmittauksen 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. Huuhtelulaitleena oli toisesta päästään tulpattu kaksoisliitin, jonka kehällä oli 9 asteen välein halkaisijaltaan 5 mm:n reikä. Tällöin vesisuihkut suuntautuivat kohtisuoraan
1 reiän seinämään. Putkistoa laskettiin vesipaineen päällä ollessa hitaasti alaspäin samalla pyörittäen. Huuhteluun käytettiin merkittyä vettä noin 11, m 3 Huuhtelun jälkeen reikää puhdistettiin pumppaamaila vettä kairausputkiston kautta reiän pohjalta uppopumpulla. Alimmaisena putkistossa oli 9 m reikäputkia. Yläosassa putkisto koostui noin 33 m syvyydelle asti 64/57 -suojaputkista. Suojaputkien sisään laskettiin uppopumppu noin 32 m:n syvyyteen, jolloin pumpattava vesi kiersi reiän pohjan kautta. Pumppaus keskeytettiin muutamia kertoja, jolloin kairausputkistoa liikuteltiin. Liikuttelulla pyrittiin irrott seinämille mahdollisesti tarttunut kivijauho, jolloin se poistuisi veden mukana. Pumppu nostettiin pois reiästä putkiston liikuttelujen aikana. Putkiston liikuttelun jälkeen pumppu laskettiin takaisin ja pumppausta jatkettiin. Huuhtelupumppausta suoritettiin 22.5.2 klo 8.3 ja 24.5.2 klo 1. välisenä aikana. Putkien liikuttelujen takia tehokas pumppausaika oli tällä välillä noin 46 tuntia. Huuhtelu lopetettiin veden ollessa silmämääräisesti kirkasta eli kun vedessä ei ollut enää havaittavissa kivijauhoa. Huuhtelupumppauksen lopetusvaiheessa veden uranunipitoisuus oli 121 J.tg/1. Pumppaamalla vettä nostettiin reiästä 7,12 m 3 eli keskimäärin 1541/h. 2. 7 Näytteiden rakennusgeologinen raportointi Näytteet pakattiin noin metrin pituisiin puisiin laatikoihin välittömästi näyteputken tyhjennyksenjälkeen. Geologi raportoi näytteet kairauspaikalle tuoduissa toimistotiloissa. Raportointi tapahtui pääasiallisesti rakennusgeologisen kallioluokituksen mukaan (Gardemeister et al. 1976 ja Korhonen et al. 1974). Näytteistä tehtiin seuraavat kuvaukset: rakoluettelo, näytehukka ja rikkonaisuus, suunnatut näytteet, katkossumma, rakoluku ja RQD-luku, petrografia, liuskeisuusaste, rapautuneisuusaste ja näytteen viipaloituminen ( core discing). Lisäksi kirjattiin nostot ja laatikkoluette1o. Rakoluettelossa esitetään rakojen havainnot juoksevina numeroina. Raon sijaintisyvyys on reikäpituuden mukaisesti 1 cm: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. Rak:ojen 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 lukemaa näytelaatikossa. Näytehukan aiheuttaessa paikassa epätarkkuutta, on se erikseen luettelossa mainittu.
11 Raon laatu kuvataan lyhenteillä: av =avoin 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 lesuunta ja kaade ovat 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) harm, vhar, thar (harmaa, vaaleanharmaa, tummanharmaa) vihr, vvih, tvih (vihreä, vaaleanvihreä, tummanvihreä) puna, vpun, tpun (punainen, vaaleanpunainen, tummanpunainen) Mineraalit on ilmoitettu vain mikäli tunnistaminen on voitu tehdä täysin varmasti. Käytetyt mineraalinimikkeet on ilmoitettu kivilajien petrografisen kuvauksen yhteydessä.
12 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). (ea; JRC 15-2) (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 Katkossurnma, rakoluku ja RQD-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. Ra-
13 koluvun ollessa katkossummaa suurempi on näytteessä tiiviitä rakoja, joiden rakopinnat ovat edelleen lujasti toisissaan. RQD-luku esittää yli 1 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 mitassa on geologin havaitsema ero, on nostopalikkaan muutettu oikea syvyys. N ollen nosto tarkoittaa nimenomaan näytteen syvyyttä. Reiän syvyys voi olla suurempi esim. murtorenkaan pettäessä, jolloin osa näytteestä voi jäädä reikään ja tulee ylös vasta seuraavan ajon yhteydessä. Nostot on esitetty liitteessä 8.5. Suunnatuista näytteistä kirjataan jokaisen sellaisen noston syvyys, jossa suuntausmerkintä on suoritettu. Samoin merkitään suunnatun näytteen alku- ja loppusyvyydet, sekä 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 8.7. Petrografinen kuvaus perustuu rakennusgeologiseen kallioluokitukseen (Korhonen et al. 1974 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 <lmm 1... 5mm 5... 5mm >5 mm Rakenne (osasten järjestyneisyysaste) kuvataan termeillä: massamainen, liuskeinen, seoksinen, M L S
14 Mineraalikoostumus on esitetty kvalitatiivisesti, silmämääräisen paljousjärjestyksen mukaan. Mineraaleista käytetään mineraalinimisanaston (Saltikoff 1972) nelikirjaimisia lyhenteitä. Samoja lyhenteitä käytetään myös rakoluettelossa. Tärkeimmät käytetyt lyhenteet ovat seuraavassa: K var = kvartsi Maas = maasälvät eli kalimaasälpäja/tai plagioklaasi Biot = biotiitti Karb = karbonaattimineraalit T alk = talkki Klor = kloriitti Savi= savimineraalit Kiis = kiisumineraalit Ruos = ruoste Fluo = fluoriitti Liuskeisuusaste on nelijakoinen: suuntaukseton heikko 1 kohtalainen 2 voimakas 3 Liuskeisuuskuhna on esitetty asteina näytteen poikkisuunnan suhteen, jolloin siis näytteen pituusakselia vastaan kohtisuora suunta on 9 ja näytteen pituussuunta. Korjaamaton liuskeisuussuunta ilmoittaa liuskeisuuden kaadesuunnan asteina myötäpäivään pohjoissuunnasta. Korjaamaton kaade on asteina vaakatasosta. Vastaavasti korjattu kaadesuunta ja kaade ovat kaltevuusmittauksesta saadun tuloksen perusteella muutetun Maxibor-taipumamittauksen mukaisesti korjatut kaadesuunta ja kaade asteina. Liuskeisuuden alku- ja loppusyvyys on reikäpituuden mukaisesti 5 cm:n tarkkuudella näytteen keskilinjaan mitattuna. Liuskeisuuden mittaussyvyys tarkoittaa kunkin liuskeisuussuunnan ja kaateen mittauksen syvyyttä. Rapautuneisuusasteesta käytetyt lyhenteet ovat seuraavat: RpO = rapautumaton
15 Rp 1 = vähän rapautunut Rp2 = runsaasti rapautunut Rp3 = täysin rapautunut Mikäli syvyysvälillä on päärapautumisesta poikkeavaa rapautumista, kuten esim. yksittäisten rakojen ympärillä, on syvyysvälin päärapautumisaste esitetty ensin ja poikkeavan rapautumisen aste on suluissa. Core discing-ilmiö. eli näytteen viipaloitumisesta on kirjattu reikävälit, joissa sitä on havaittu. Jokaiselle reikävälille on ilmoitettu viipaloituneiden murtumien ja aihioiden lukumäärä, sekä viipaloitumisien välisten etäisyyksien minimi- ja maksimiarvot Jokaisesta murtumasta on kirjattu pinnan muodot seuraavan luokittelun mukaisesti. Näytteen suunta on vasemmalta oikealle. (( = yläpuoli koveraja alapuoli kupera (1 = yläpuoli kovera ja alapuoli inen 1( = yläpuoli inen ja alapuoli kupera )) = yläpuoli kuperaja 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 Rock Tester -laitteistolla. Näytteet valittiin kolmenkymmenen metrin välein tai aina pääkivilajin vaihtuessa. Kimmokerroin E, Poissonin luku v ja taivutusvetolujuus Smax (Modulus of Rupture) määritettiin nelipistetaivutuskokeella, jossa uloimmat tuet (L) asetettiin 16 mm etäisyydelle toisistaan ja sisemmät tuet (U) 48 mm etäisyydelle. Koejärjestely on esitetty kuvassa 2.
16 u D L> 3,5D DUU3 L Kuva 2. N elipistetaivutuskoe Kimmokerroin (E) kuvaa jännityksen suhdetta tapahtuvaan muodonmuutokseen. Tätä kuvataan Hooken lailla (kaava 2.8.1). (j E =- [Pa] Ea (2.8.1) cr =jännitys [Pa] Ea = aksiaalinen muodonmuutos Poissonin luku määritetään radiaalisen muodonmuutoksen suhteena aksiaaliseen muodonmuutokseen (kaava 2.8.2). (2.8.2) Br = radiaalinen muodonmuutos Ba = aksiaalinen muodonmuutos Yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus crc 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
17 tarvittavan kuormituksen avulla. Testin tulos tulee hyväksyä ainoastaan, jos murtopinta kulkee molempien kuormituspisteiden kautta. Pistekuormitusluku Is lasketaan kaavalla 2.8.3. p 1 = s Dl (2.8.3) P = murtokuormitus D = näytteen halkaisija Pistekuormitusluku on riippuvainen näytteen halkaisijasta ja se korjataan pistekuormitusindeksiksi lsso kaavojen 2.8.4 ja 2.8.5 avulla. Tulokseen näytteen koolla ei ole vaikutusta. (2.8.4) (2.8.5) + D ' L >,5D Kuva 3. Pistekuormituskoe
18 3. REIÄN TEKNISET TIEDOT 3.1 Reiän sijainti ja taipuma Vuonna 1995 havaittiin Olkiluodon linjakoordinaatistossa taipumaa. Taipuman ja avarruksen johdosta reiän OL-KR7 lähtösuunta ja paikkatiedot tarkistettiin uusintamittauksella reiän jatkamisen yhteydessä, jolloin suunnaksi saatiin 43,1 oja lähtökaltevuudeksi 69,5. Aiemmin tehtyjen mittausten perusteella reiän suunta oli 45 ja kaltevuus 7 o. Reikä- eli näytepituuden -pisteenä, kuten aiemmassakin kairauksessa, käytettiin maanpintaa. Reiän lähtöpisteen koordinaatit ovat taulukossa 2. Eri mittausmenetelmillä tehdyissä mittaustuloksissa havaittujen erojen vuoksi on Maxibor-mittauksen kaltevuus korjattu kaltevuusmittauksen tulosten perusteella. Tämän jälkeen on laskettu Maxibor-mittauksen mukaiset reiän sijaintitiedot Maxibor- ja Boremac -mittauksissa eroa aiheuttivat laitteistojen asettumistarkkuudet halkaisijaltaan 56 mm:n reikään sekä vähäiset magneettiset häiriöt, jotka vaikuttivat Boremac -tuloksiin. Korjattu Maxibor-mittaus on esitetty listauksena liitteessä 8.16 ja projektiopiirroksina liitteessä 8.17. Liitteessä 8.17 ensimmäinen kuva esittää reiän taipumaa sivusuunnassa maanpintatasoon projisoituna. Seuraavat kuvat esittävät taipumaa sivu- ja pystysuunnissa projisoituina X- ja Y-akseleiden suunnissa. Korjatun mittaustuloksen mukaan reikäsyvyydessä 678 m sivusuuntapoikkeama on 44,51 m vasemmalle ja pystypoikkeama 12,18 m alaspäin reiän lähtösuuntaan nähden. Kokonaispoikkeama lähtösuunnasta on 6,8 %. Aiemmat mittaukset vuodelta 1994 osoittivat syvyydessä 285 m taipumaa vasemmalle 9,91 m ja alaspäin 1,14 mja ne ovat vertailukelpoiset nykyiseen mittaukseen. Boremac-mittaus on listauksena liitteessä 8.18 ja projektiopiirroksina liitteessä 8.19. Liitteessä 8.19 ensimmäinen kuva esittää reiän taipumaa sivusuunnassa maanpintatasoon projisoituna. D-akseli esittää teoreettista taipumattoman reiän maanpintaprojektiota. Alempi kuva esittää reiän pystysuuntaista taipumaa, kaltevuuden muutosta niin, että 1- akseli esittää teoreettista taipumattoman reiän kaltevuutta reiän suuntaiselle leikkaustasolle. Projektioiden mittakaavassa reiän pituus esitetään aina samana riippumatta sen todellisesta pituudesta D-akselin pituus on 1.1 * reiän esityspituus. Liitteessä 8.19 toinen kuva esittää vastaavaa taipumaa asteina. TH -akseli esittää teoreettista taipumattoman reiän maanpintaprojektiota. Kolmas kuva esittää reiän pystysuuntaista taipumaa metreinä, kaltevuuden muutosta niin, että T -akseli esittää teoreettista taipumattoman reiän kaltevuutta reiän suuntaiselle leikkaustasolle. Boremac D2 -taipumamittarilla saatiin reikäsyvyydessä 688 m sivusuuntapoikkeamaksi 3,79 m vasemmalle Ja
19 pystypoikkeamaksi 1,24 m alaspäin reiän lähtösuuntaan nähden. Kokonaispoikkeama lähtösuunnasta on 4, 7 %. Sivupoikkeama on aiempaa vuonna 1994 tehtyä mittausta hieman pienempi. Pystypoikkeama oli alaspäin 1,87 m ja siten se on vertailukelpoinen nykyisen mittauksen kanssa samassa syvyydessä. Kaltevuusmittauksen kaltevuuksilla korjatun Maxibor-mittauksen mukaan lasketut koordinaatit valtakunnallisessa XYZ koordinaatistossa syvyydeltä 684 m on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Reiän OL-KR7 koordinaatit Pisteen sijainti Lähtöpiste,pinta Lähtöpiste, putken suun keskipiste Loppupiste (684 m) X 92.118,14 92.118,4 92.314,77 y z 25.558,95 9,54 25.558,86 9,94 25.681,29-632,96 3.2 Reiän yläosan rakenne Ennen kallionäytekairauksen alkua reiälle tehtiin laajennettu yläosa. Reiälle aiemmassa kairaustyössä asennetut maa- ja suojaputket poistettiin ja reikä avarrettiin 76 mm:n kokoon syvyyteen 41,5 m. Tämän jälkeen reikä avarrettiin uppoporakoneella avarruskruunua käyttäen kokoon 165 mm. Avarruskruunussa oli ohjuri 76 mm:n reiälle. Avarruskruunu murtui syvyydessä 36,5 m, jolloin poraus päätettiin lopettaa ja sen jälkeen reikään asennettiin 14113 suojaputki suppiloineen. Haitallisen kynnyksen muodostumisen ehkäisemiseksi suppilon alapuolelle on tetty syvyyteen 41,5 m asti ulottuva 72/57 -maaputki. Alapäästään maaputket keskitettiin reikään 74/57 -terällä. Yläpäästään suojaputket _on tetty ruostumattomasta teräksestä valmistettuun äseinämäiseen suppiloon, jonka tarkoituksena on helpottaa reikämittauslaitteiston laskemista reikään. Suppilon kokonaispituus on 12,8 cm, koostuen varsinaisesta suppilosta ja sen jatkeena olevasta oikeakätisellä kierteellä varustetusta suojaputkesta ( 64/57). Varsinaisen suppilo-osuuden pituus on 7,6 cm. Suppilo (halkaisijan kaventuminen) alkaa reikäsyvyydestä 35,98 m ja suppilon pohja sijaitsee syvyydessä 36,5 m. Suojaputken oikeakätiseen kierteeseen tettiin kairauksen aikana reiän yläosassa olleet 64/57 -suojaputket. Liitteessä 8.3 on esitetty reiän yläosan ja suppilon rakenne. Työn lopuksi reiän yläpäähän vaiettiin teräsbetonilaatta, pinta-alaltaan 1, x 1, m 2, pinnan yläpuolelle. Betonilaatta ankkuroitiin raudoituksilla 14/13 mm:n suojaputkeen ja kallioon. Putken suu suljettiin lukittavalla tulpalla.
2 4. RAKENNUSGEOLOGIA 4.1 Kairauksen vaikutus näytteisiin Näytehukan syntymiseen johtanutta näytteen rikkoutumista ja jauhautumista tapahtui kaikkiaan 3,1 m. Näytehukkaa syntyi kolmella eri syvyydellä kairausteknisistä syistä. Näytehukkaa syntyi reikään vuotaneiden irtokivien aiheutettua murtorenkaan vaurioitumisen, jolloin näyte irtosi teräputkelta ja jäi reikään. Uudelleen kairattaessa irtokivet aiheuttivat näytteen jauhautumista. Näytehukka on esitetty yhdessä kallion rikkonaisuusasteen kanssa taulukossa liitteessä 8.12. Reiän syvyys oli aiemman kairauksen loppuessa 3,9 m. Jatkokairauksen alkaessa reikäsyvyydeksi tarkistettiin 31,1 m. Mahdollisesti edellisen kairauksen loppuessa reikään on jäänyt lyhyt näytekanta, joka on jauhautunut reiässä tehtyjen puhdistustöiden yhteydessä. 4.2 Kivilaatu Kairausnäyte koostuu tutkimusalueelta jo aiemmin kuvatusta pääkivilajista, josta käytetään nimitystä kiillegneissimigmatiitti. Lisäksi lävistettiin kvartsi- Ja pegmatiittijuonia. Kiillegneissille on tyypillistä eriasteinen migmatoituminen, jolloin siinä voi esiintyä graniittista ainesta paikoin hyvinkin runsaasti. Näytteet ovat pääosin rapautumattomia, vain paikallisesti on lievästi rapautuneita vyöhykkeitä. Tälläiset vyöhykkeet ovat yleensä runsas- tai tiheärakoisten tai myloniittiutuneiden vyöhykkeiden yhteydessä. Lievästi rapautuneita osuuksia on viisi kappaletta, joiden vahvuus oli yhteensä 42,25 m. Kuitenkin rapautumattomissakin osuuksissa näkyy maasälvissä paikoin lievää samentumista. Liitteessä 8.4 on esitetty kivilajien rapautuneisuusaste. Kiillegneissimigmatiitti on tyypillinen seoskivilaji, joka koostuu kiillegneissistä ja vaaleasta graniittisesta (pegmatiittisesta) aineksesta. Kiillegneissimigmatiitissa on kolme kapeaa myloniittisten vyöhykkeiden lävistystä. Rakenteeltaan kiillegneissi on raitaista ja yleensä kohtalaisesti liuskettunutta, L2. Liuskeisuussuunta vaihtelee, liuskeisuuden lesuunta on alussa lounaaseen kääntyen vähitellen eteläiseksi. Paikallisesti tosin liuskeisuus on kaakkoon. Kaade vaihtelee runsaasti, kuitenkin se yleensä on 45.. 65 asteen välillä. Liuskeisuuden mittaukset on esitetty liitteessä 8.9. Raekooltaan
21 kiillegneissimigmatiitti on hienorakeisesta keskirakeiseen. Päämineraaleina siinä ovat kvartsi, maasälvät ja biotiitti. Monin paikoin esiintyy myös kiisuja ja granaatteja. Pegmatiittijuonet ovat rakeisia. Raekooltaan ne vaihtelevat keskirakeisesta earakeiseen. Rakenteeltaan pegmatiitit ovat normaalisti massamaisia ja suuntautumattomia, MO, mutta niissä on usein heikosti suuntautuneita osuuksia, Ml. Päämineraaleina ovat maasälvät ja kvartsi, lisäksi esiintyy paikoin kiilteitä, granaatteja ja turmaliinia. Kivilajien kuvaus syvyyksittäin on esitetty liitteessä 8.8. Kuvassa 4 on esitetty kivilajit ja rakotiheysjakauma graafisesti. 4.3 Rakoilo Rakoilu on tiivistä ja täytteistä. Täytteiset raot ovat vallitsevampia yleensä tiheä- ja runsasrakoisissa vyöhykkeissä, kun taas tiiviit raot ovat vallitsevampia muualla. Täytteisiä rakoja lävistettiin 497 kpl ja tiiviitä 248 kpl. Täytteisissä raoissa täytemateriaalina alussa on usein harmaata karbonaattia, vaaleanvihreää talkkia tai aa grafiittia. Lisäksi täytteenä on kiisuja, yleensä rikkikiisua. 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, rikkonaisten vyöhykkeiden yhteydessä. Paksuimmillaan savea ja hiekkamaisia rapautumismineraaleja on noin 1 cm. Osa raoista, myös täytteisistä, on näytteessä edelleen -iskostuneena. Yhteensä ainakin osittain -iskostuneita rako ja lävistettiin 76 kpl, joka on noin 1 % kokonaisrakomäärästä. Myös tiiviillä raolla saattaa olla selvä väri, joten tiiviin ja täytteisen raon välillä ei ole selkeää rajaa. Suurimmaksi osaksi värin omaavat raot on niiden hyvinkin ohuen rakotäytteen vuoksi luokiteltu täytteisiksi. Raoista ei havaittu hajuhavaintoja tutkimuksen aikana. Savitäytteisiä rakoja havainnoitiin 7 kpl ja murutäytteisiä 24 kpl. Haarniskapintaisia rakoja lävistettiin 125 kpl. Muutamassa rikkonaisuusvyöhykkeessä oli savi- ja murutäytteisiä ja haamiskapintaisia rakoja, joita näytteen hajoamisen vuoksi ei kyetty yksilöimään. Viidellä savi- ja murutäytteisistä raoista on haamiskapinta täytteen alla. Muru- ja savitäytteiset raot ovat paaastassa tiheärakoisissa vyöhykkeissä. Yksityiskohtaiset tiedot raoista ovat liitteessä 8.1.
22 3m..... 4m.... SELITYS KIVILAJIT KIILLEGNEISSI 5 m 6m,-1.......... _.../.... RAKOILU D Harvarakoinen ( < 1 ) E:3 Vähärakoinen ( 1-3 ) Runsasrakoinen ( 3-1 ) 1m Tiheärakoinen ( > 1 ) 8m Kuva 4. Kivilajit ja rakoilu, kairanreikä OL-KR7. Rakopintojen muoto vaihtelee suuresti. Yleisin rakopinnanmuoto on epäinen rakopinnan ollessa puoliea (JRC-luku 7-14), mutta erilaiset muunnokset ovat yleisiä. Kallion rakoluku on matala, keskimäärin rakoluku on vain 1,46 kpl/m. Kallion RQD - luku on keskimäärin 96,7 %. Taulukossa 3 on esitetty keskimääräisen rako- ja RQDluvun vaihtelu syvyysväleittäin. graafisesti. Liitteessä 8.11 esitetään rako luku, katkossumma ja RQD-luku.
Taulukko 3. Kallion keskimääräinen rako- ja RQD-luku syvyysväleittäin. 23 Syvyysväli Keskimääräinen rakoluku Syvyysväli Keskimääräinen rakoluku m-m ja RQD-luku, kpl/m/% m-m ja RQD-luku, kpl/m/% 31-325 1.63 196,8 69-711 8,33 171,3 325-46 4 199,6 711-722 2,64195, 46-441 32 192,6 722-789,31 199,8 441-586 88 198,1 789-797 6,75 18,1 586-587 16,148, 797-811,93 198,6 587-69 1,15 198,6 Rakosuunnista tulevat erittäin voimakkaasti esille loivat lähes vaalea-asentoiset raot. Jyrkkäkaateisempia rakosuuntia on liuskeisuuden suunnassa, itä-länsisuuntainen rakoilu, jonka kaade on etelään ja kaakkois-luodesuuntainen rakoilu kaateen ollessa pohjoiskoilliseen. Kuvassa 5 on esitetty alapalloprojektiona kaltevuusmittarin kaltevuudella muunnetun Maxibor-taipumamittauksen mukaan korjatut rakojen kaadesuwmatlkaateet. N Prosen: t ikayra: 2 4 6 Kuva 5. Rakojen kaadesuunnatlkaateet alapalloprojektiona.
24 Rikkanaisia jaksoja lävistettiin yhdeksän. Monet jaksot kuuluvat samaan rikkonaisuusvyöhykkeeseen, mutta jos niiden välillä on ehjempää kiviainesta, on ne luettu omiksi jaksoikseen. Jaksoista kahdeksan on murrosrakenteisia. Yhdessä jaksossa on osuudet murros-, savi- ja ruhjerakenteista kalliota. Rikkanaisten osuuksien pituudet vaihtelevat välillä,21... 2,84 m. Yhteensä rikkanaisia osuuksia on 1,34 näistä murrosrakenteisia on 9,29 ruhjerakenteisia,8 mja savirakenteisia,25 m. Yhteensä rikkanaisten osuuksien määrä on 2, % reiän kokonaisnäytemäärästä. Liitteessä 8.12 on esitetty kallion rikkonaisuusvyöhykkeet. 4.4 Näytteen viipaloitomineo Näytteen viipaloitumista, core discing -ilmiötä, havaittiin vain kahdessa kohtaa. Kununallakin kerralla viipaloituminen sisälsi vain muutamia yksittäisiä murtumia. Ensimmäisen kerran sitä esiintyi reikäpituudessa 542,32... 542,33 m. Viipaloitumista tavattiin vain pegmatiitissa. Kyseisissä tapauksissa viipaloituminen on lisäksi muodoltaan heikosti kehittynyt ja se on vaikeasti erotettavissa mekaanisesta katkoksesta näytteessä. Yhteensä viipaloitumista esiintyi vain noin,4 m matkalla näytteessä. Erityyppisiä viipaloitumismurtumia kirjattiin viisi kappaletta. Liitteessä 8.13 on esitetty näytteen viipaloituminen. 4.5 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet Näytteistä määritettiin lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet vähintään 3 m:n välein ja pääkivilajin vaihtuessa. Määrityksiä tehtiin 18 kpl. Kaikki näytteet olivat kiillegneissistä. Nelipistetaivutuskokeita tehtiin yksi jokaisesta näytteestä, pistekuormituskokeet tehtiin kaksi jokaisesta näytteestä. Tulosten hajontaa aiheuttaa kivilajeille suuntautuneisuusasteen vaihtelu ja lisäksi pegmatiittiset osueet kiillegneississä. Kiillegneissin keskilujuus on noin 143 MPa, kimmokerroin noin 51 GPa, ja Poissonin luku,23. Laboratoriokokeiden tulokset on esitetty taulukossa 4, jossa on myös laskettu lujuus- ja muodonmuutosominaisuuksien keskiarvot kivilajeittain. Puristuslujuus, kimmokerroin ja taivutuslujuus syvyyden funktiona on esitetty kuvassa 6.
25 175, S:2. 15, = e l 1125, = i 1, 75, ";" i ] 5, -----------------.4, -::-Kimmokerroin (GPa] ---Puristuslujuus [MPa] - - Taivutusvetolujuus [MPa] 35, 3, "ii'. 25,!. :=1 :=1 '3' 2, s! 15, > 1-1, 25, 5,, +-----+-----+------+----+----+------t-----.j.., 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, Syws[ Kuva 6. Puristuslujuus ja kimmokerroin syvyyden funktiona Taulukko 4. Laboratoriokoetulosten yhteenveto Syvyys E V lsso lsso <rct O'C2 Smax Kivilaji m GPa MPa MPa MPa MPa MPa 32,5 58,75,25 6,11 5,23 146,67 125,59 18,64 KGN 35,5 55,32,26 8,45 7,85 22,81 188,38 27,25 KGN 377,2 57,89,19 4,7 5,55 112,72 133,13 5,61 KGN 48, 43,63,24 5,52 6,32 132,47 151,77 18,31 KGN 437,5 61,83,25 7,9 8,78 189,72 21,8 15,3 KGN 467, 49,2,25 5,7 5,33 136,91 127,81 7,97 KGN 496, 66,21,39 5,63 6,26 135,13 15,22 13,66 KGN 525,5 38,97,19 6,72 7,5 161,31 169,3 14,75 KGN 555, 7,55,31 5,76 5,79 138,24 138,9 8,91 KGN 585, 53,6,3 7,47 6,42 179,29 153,99 15,47 KGN 614,5 53,8,2 5,11 4,53 122,7 18,73 15,36 KGN 644,5 41,64,23 4,38 3,85 15,18 92,31 18,57 KGN 666,5 32,8,19 6,68 5,63 16,43 135,13 9,87 KGN 696, 61,79,25 5,88 6,93 141,12 166,42 16,62 KGN 725, 74,1,12 5,22 4,38 125,37 15,18 1,71 KGN 751,5 33,91,23 5,8 5,14 122,4 123,37 18,93 KGN 781, 36,72,16 5,13 5,57 123,15 133,58 14,8 KGN 811, 35,68,19 6,8 6,23 146, 149,55 13,79 KGN Keskiarvo 51,36,23 5,96 142,93 14,68 Keskihaj. 13,4,6 1,14 27,48 5,1 Keskihaj.% 25% 26% 19% 19% 34% Lujuuksille on laskettu yhdistetty keskiarvo
5. TARKKAILUMITTAUSTULOKSET 5.1 Huuhteluveden sähkönjohtokyky 26 K.airauksen aikana seurattiin sekä huuhteluveden että reiästä palautuvan veden sähkönjohtavuutta. Huuhteluveden sähkönjohtavuus mitattiin jokaisesta merkkiaine-erästä merkkiaineen sekoittamisen jälkeen. Sähkönjohtavuus vaihteli välillä 12,7... 19,9 ms/m. Tulokset on esitetty liitteessä 8.14. Reiän alkuosalla, reikäsyvyysvälillä 3.. 525 m, palautuneen veden sähkönjohtokyky vaihteli normaalisti välillä 6... 8 ms/m. Reiän loppuosalla, reikäsyvyysvälillä 525.. 811 m, sähkönjohtokykytason vaihtelu oli suurta ja maksimi- ja minimiarvot olivatkin ko. reikävälillä 17, 1 ms/m ja 121, ms/m. Mittaustulokset palautuvasta huuhteluvedestä on esitetty graafisesti kuvassa 7. 14 12 1 _ 8 E 6 4 2 r<'l 1 1. r--. Syvyys m Kuva 7. Palautuneen veden sähkönjohto kyky. 5.2 Huuhteluveden ja paluuveden määrä K.airauksen aikana käytettiin huuhteluvettä 27,5 m 3 Ennen kairauksen alkua vettä käytettiin avarrustyössä 49,6 m 3 Kairauksen lopuksi reiän pesemiseen käytettiin vettä 11, m 3 Tulppauksen ansiosta avarruksen aikana käytetty vesi palautui arvioiden
27 mukaan kokonaisuudessaan reiästä. Kairauksen ja reiän pesun aikana vettä palautui reiästä määrämittarin kautta 73,4 nt. Määrämittarin ohi vettä palautui putkien noston ja varsinkin mammutoinnin yhteydessä pieniä määriä. Vettä virtasi paluuvesimittarin ohi arviolta noin 4m 3 Työn lopuksi suoritetun huuhtelupumppauksen aikana vettä palautui 7,1 m 3 Kairauksen aikana huuhteluvesi palautui reiästä koko ajan. Kuitenkin jo alussa palautuvan huuhteluveden määrä oli alhainen. Kokonaisuudessaan mammutoinnin avulla huuhteluvedestä palautui kairauksen aikana noin 35 %. Kuvassa 8 on esitetty huuhteluveden ja määrämittarin kautta palautuneen paluuveden määrät kumulatiivisesti. = s. 25 2 15 -::s 1 5 V) V) V) N M M V) Syvyys m - Huuhteluvesi - Paluuvesi 1 Kuva 8. Käytetyn huuhteluveden ja paluuveden määrät kumulatiivisesti 5.3 Huuhteluveden paine Huuhteluveden paine kohosi työn aikana syvyyden lisääntyessä. Jatkoreiän alussa paine oli 1, a. Syvyyden noin 53 m jälkeen paine kuitenkin vaihteli voimakkaasti välillä 3,... 4,5 a. Huuhteluveden paineen käyttäytyminen on esitetty kuvassa 9.
28 5, 4,5 4, 3,5 3, Q., 2,5 2, 1,5 1,,5, Syvyys m \ Kuva 9. Huuhteluveden paineen vaihtelu. 5.4 Pohjavedenpinta reiässä Pohjavedenpinta kairanreiässä vaihteli kairauksen aikana. Jatkokairauksen alussa vedenpinta vaihteli normaalisti välillä 4,... 5,7 m. Kairauksen loppuvaiheessa oli vedenpinta 3,2 m syvyydellä. Mittaukset on sidottu maanpintaan. Useimmat mittaukset ovat kuitenkin epätarkkoja, koska vedenpinta ei ole ehtinyt stabiloitua muutamaa tuntia kauempaa. 5.5 Kivijauhon määrä Reiästä poistunut kivijauho kerättiin altaaseen ja sen määrä mitattiin. Reiästä poistui palautuvan veden mukana noin 36 1 märkää kivijauhoa. Koska reikä on kairattu 56 mm ulkoläpimittaisella terällä, terän työstämän alueen tilavuus eli reiästä kivijauhona irronneen kiven kiintotilavuus on 1,12 1/m. Kokonaisuudessaan reiästä olisi pitänyt tulla noin 571 1 kivijauhoa. Jos märän kivijauhon löystymiskerroin on 1,7 saadaan sen tilavuudeksi jauheena noin 971 1. Näin ollen voidaan arvioida, että noin 6 % kairauksessa syntyneestä kivijauhosta ei poistunut reiästä.