Olkiluodon refraktioseismisten tutkimusten tuloskäsittely ja yhdistelevä tulkinta

Työraportti 23-62 Olkiluodon refraktioseismisten tutkimusten tuloskäsittely ja yhdistelevä tulkinta Tomas Lehtimäki JP-Fintact Oy Joulukuu 23 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.

TEKIJÄORGANISAATIOT: Fintact Oy Hopeatie B 44 Helsinki TILAAJA: Posiva Oy 276 Olkiluoto TILAUSNUMEROT: Fintact Oy: 967/2/ AJH TILAAJAN YHDYSHENKILÖ: Aimo Hautoj ärvi Posiva Oy TEKIJÄORGANISAATIOIDEN YHDYSHENKILÖ: Pauli Saksa Fintact Oy TEKIJÄT: Olkiluodon refraktioseismisten tutkimusten tuloskäsittely ja yhdistelevä tulkinta Tomas Lehtimäki TARKASTAJA: 9 Pauli Saksa Fintact Oy

Lehtimäki, T. 23. Olkiluodon refraktioseismisten tutkimusten tuloskäsittely ja yhdistelevä tulkinta. Helsinki: Posiva Oy. 4 s. Työraportti 23-62. TIIVISTEL MÄ Työn tarkoituksena on koota eri aikoina tehdyt refraktioseismiset mittaukset numeeriseksi karttatiedoksi, interpoloida numeeriset tiedot karttaesityksiksi eri menetelmin, yhdistellä rako- ja rikkonaisuusvyöhykehavainnot sekä numeerisesti mallintaa seismisten mittausten ja tulkintojen varmentamiseksi tyypillisten rikkonaisuuden rakennegeometrioiden seismisiä vasteita. Seismisiä mittauksia on Olkiluodossa tehty useita kalliopinnan aseman ja rikkonaisuuden selvittämiseksi. Tekijöinä ovat Posiva Oy:n lisäksi olleet Teollisuuden Voima Oy (TVO) ja Imatran Voima Oy (IVO). Tarpeina ovat olleet voimalaitosten pohjatutkimukset, geologinen kartoitus, laitossuunnittelu yms. Tehdyt työt ovat kattaneet alueen joka ulottuu lännessä Ulkopäänniemen länsipuoliselle merialueelle ja idässä Korvensuon altaalle. Pohjoisessa alueen rajana on rantaviiva, etelässä osa linjoista ulottuu myös merialueelle, lähinnä Flutanperän ja Liiklanperän merialueet. Työ sisältää vuosina 973, 975 ja 978 IVO:n teettämät tukimukset tarkasteltavan alueen keskiosassa, TVO:n teettämät tutkimukset vuosina 973 ja 98 alueen länsiosassa sekä Posiva Oy:n vuonna 2 teettämät tutkimukset alueen itäosassa. A vainsanat: Refraktioseismiikka, tulkinta, interpolointi

Lehtimäki, T. 23. Combined interpretation and processing of seismic refraction data at Olkiluoto. Helsinki, Finland: Posiva Oy. 4 p. Working report 23-62. ABSTRACT The purpose of this work is to gather the seismic refraction measurements done at different times into numerical map data, to interpolate the numerical data to different map representations with different methods, to combine the interpreted fractured- and broken bedrock zones and to make a numerical model of different seismic responses of different structures of brokenness in bedrock. Many seismic measurements are done in Olkiluoto to determine the position of bedrock surface and the brokenness of the surface. The works have been done by Posiva Oy, Teollisuuden Voima Oy and Imatran Voima Oy. The needs have been ground survey for the powerplant, geological mapping, designing of the power plant etc. The research area consist the region that reaches the sea areas close to Ulkopäänniemi in west and Korvensuo reservoir in east. The limits in north is the coast line, and in south some of the measurement Iines reaches the sea areas at Flutanperä and Liiklanperä. This work consist the measurements carried out by Imatran Voima Oy in 973, 97 5 and 978 in the middle part ofthe area, measurements made by Teollisuuden Voima Oy in 973 and 98 in the western part of the area and measurements ordered by Posiva Oy in 2 at the eastem part of the area. Keywords: Seismic refraction, interpretation, interpolation

SISÄLLYSLUETTELO TIIVISTELMÄ ABSTRACT. JOHDANT... 2 2. MITTAUSTULKINTOJEN KOKOAMINEN... 3 2.. AINEISTOIV73......... 4 2.2. AINEISTO GEOTEK 73 (95)... 5 2.3. AINEISTO GEOTEK 75 (69).......... 5 2.4. AINEISTO GEOTEK 78 (654)... 5 2.5. AINEISTO SUUNNITTELUKESKUS 8 (7777)... 6 2.6. AINEISTO SMOY...... 7 2.7. AIEMMATYHTEENVEDOT& TULKINNAT... 7 3. NUMEERISTEN TIETOJEN KÄSITTELY... 7 3.. ESIKÄSITTELY, NOPEUSKARTANKOOSTAMINEN... 7 3.2. KARTTAESITYSTEN INTERPOLOINTI... 8 4. RAKO- JA RIKKONAISUUSVYÖHYKKEIDEN YHDISTÄMINEN... 3 4.. YLEISTÄ... 3 4.2. TULKINTA... 3 5. NUMEERINEN MALLINTAMINEN... 5 5.. ESIMERKKILINJA 25... 5 5.2. YKSITTÄISTAPAUKSET............ 6 6. YHTEENVETO... 7 VIITTEET... 8

2. JOHDANTO Teollisuuden Voima Oy:n ja Fortum Power and Heat Oy:n käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoitusta kallioperään on tutkittu Suomessa kahden vuosikymmenen ajan. Posiva Oy on perustettu huolehtimaan käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksesta. Yksityiskohtaiset paikkatutkimukset aloitettiin vuonna 993 ja vuonna 2 valittiin sijoituspaikkakunnaksi Eurajoen Olkiluoto. Suomen eduskunta vahvisti 8.5.2 periaatepäätöksen käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitoksen rakentamisesta Olkiluotoon. Loppusijoituksen varmentavat tutkimukset tehdään vuosien 2-2 aikana. Matalaseismisiä tutkimuksia on Olkiluodossa tehty jo vuonna 973 kun Geotek Oy aloitti Teollisuuden Voima Oy:n toimeksiannosta refraktioseismiset tutkimukset voimalaitoksen alueella (Geotek 973). Imatran Voima Oy aloitti myös seismiset tutkimukset Olkiluodossa vuonna 973 (IVO 974). Työtä jatkettiin vuonna 975 (Taanila 975) ja täydennettiin vuonna 978 (Taanila & Hytti 978). Työn tekijänä oli Geotek Oy. Suunnittelukeskus Oy teki Teollisuuden Voima Oy:n toimeksiannosta vuonna 98 refraktioluotauksia Olkiluodossa Ulkopäänniemen alueella (Suunnittelukeskus 98 ). Ydinjätteen loppusijoitustutkimusalueella tehtiin ensimmäiset refraktiomittaukset vuonna 2 (Ihalainen & Lahti 22). Mittaukset teki Suomen Malmi Oy. Tässä työraportissa on koottu mittaustulkinnat ensin numeeriseksi karttatiedoksi, jossa on kallion seismiset nopeudet ja rakenteelliset arviot. Interpolointi karttaesitykseksi on tehty eri menetelmin. Luvussa 3 on esitetty interpoloinnissa käytetyt menetelmät ja saadut tulokset. Luvussa 4 on yhdistelty rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeiden havainnot käyttäen apuna mm. topografiaa, kalliopinnan topografiaa, kalliomallin 22 maanpintakarttaa (Saksa ym. 2), rakoilun pääsuuntia, liuskeisuuden suuntaa jne. Luvussa 5 on mallinnettu seismisten mittausten ja tulkintojen varmentamiseksi tyypillisten rikkonaisuuden rakennegeometrioiden seismisiä vasteita. Työ on tehty Posiva Oy:n tilauksesta, tilausnumero 967/2/ AJH. Tilaajan yhteyshenkilönä on toiminut tutkimuspäällikkö Aimo Hautojärvi. Työn tuloksena on saatu seismiset nopeudet, maakerroksen paksuus ja tulkitut rikkonaisuudet numeeriseen muotoon, mikä mahdollistaa niiden jatkokäytön esimerkiksi tulevissa kalliomallipäivityksissä, uusien tutkimusten sijoittelussa sekä kuilun ja ajotunnelin teknisessä suunnittelussa.

3 2. MITTAUSTULKINTOJEN KOKOAMINEN Tässä työssä käytetty aineisto oli seuraavanlainen: IVO Oy 973 (IVO 974), Geotek Oy 973 (Geotek 973), 975 (Taanila 975), 978 (Taanila & Hytti 978) ja Suunnittelukeskus Oy 98 (Suunnittelukeskus 98 ). Tutkimuksissa oli määritetty seismiset nopeudet pistevälin (paaluväli) tarkkuudella leikkausaikamenetelmällä. Maanpinnan ja kallionpinnan korkeusasemat oli määritetty paalupisteille. Nämä, kuten myös linjojen paikat olivat osin saatavilla pelkkänä karttatulosteena. Lisäksi aineisto sisälsi Suomen Malmi Oy:n vuonna 2 tekemät seismiset luotaukset (Ihalainen & Lahti 22). Tästä tutkimuksesta oli saatavilla digitaaliset karttatulosteet (.dxf), joissa on esitetty seismiset nopeudet, maanpinta, kallionpinta, ruhjeet (neljä varmuusluokkaa), pohjavedenpinta ja linjojen koordinaatit. Taulukossa on listattu eri työt, joiden tuloksia on käsitelty. Taulukosta selviää myös eri töissä käytetyt mittalaitteet, geofonimäärä, panosmäärä/ geofoniasetelma, geofonietäisyydet, pisteväli (paalupisteet), arvio työn syvyystarkkuudesta, käytetyt tulkintamenetelmät ja linjapituudet. Linjapituutta on kaiken kaikkiaan noin 68 kilometriä. Syvyystarkkuus tarkoittaa kalliopinnan määrittämisen tarkkuutta, joka on alle metrin syvyyksillä metri ja yli metrin syvyyksillä % (Ihalainen & Lahti 22). Geofonivälit, panosvälit ja panosmäärät 97-luvun luotauksista ovat arvioita (taulukossa alleviivattu), koska niitä ei viiteraporteissa ole mainittu. Arvio perustuu yleisesti seismisissä töissä tällöin käytettyihin arvoihin. Mikäli panoksia vain kaksi/asetelma on panosväli 5 metriä ( metriä merellä). Mikäli kaukopanoksia on ammuttu ja mikäli asetelman keskellä on ammuttu, on panosmäärä 4 tai 5 ja panosväli 25 metriä (merellä 5 metriä).

4 Taulukko. Seismiset tutkimukset Olkiluodossa vuosina 973-2. Linjaston Panosmäärä/ Tulkinta- Geofoni- Työ pituus Mittalaite Kanavaa Panosväli geofoni menetelmät väli (m) (m) asetelma (kallion pinta) IV73 Pistetulkinta (IVO 974) 565 ABEM 2 5 5/25 2/5 (leikkausaika) Geotek 73 Pistetulkinta (Geotek 973) 959 ABEM 2 5 5/25 2/5 (leikkausaika) Geotek 75 Pistetulkinta (Taanila 975) 254 ABEM 2 5 5/25 2/5 (leikkausaika) Geotek 78 5/25 (ml Pistetulkinta (Taanila & Hytti 37 ABEM 2 Q (mri} /5 (meri} ill (leikkausaika) 978) Suunnittelu- ABEM keskus 98 5(maa) 5 (maa) 2 (maa) 2 Trio SX- 2 (Suunnittelukeskus (meri) (meri) 3 (meri) 2 98) Profiilitulkinta GRM 2-3 (kallionopeudet) 5 asetelman Leikkausaikamenetelmä Linjan alku ja sisällä. SMOY 2 ABEM loppupäässä, Kaukopanokset (syvyys ja (Ihalainen & Lahti 5472.5 Terraloc 24 sekä linjan 3-2 m 7-9 kerrosrajat) 22) MK6 keskellä etäisyydellä Erotusaikatihennetty asetelman menetelmä 2.5 metriin kummastakin ( kalliopinnan päästä muoto) Työn syvyystarkkuus (m) 2.. Aineisto IVO 73 Imatran Voima Oy teki vuonna 973 seismisiä refraktioluotauksia Olkiluodon alueella (NO 974). Mitatut luotauslinjat on esitetty liitteen kuvassa mustalla (linjat 3-32) värillä. Mitattu alue on koko tarkastelualueen keskiosassa. Luotauksen tarkoituksena oli selvittää alueen rakennegeologiset yleispiirteet; maapeitteen paksuus, likimääräinen pohjavedenpinta, kalliopinnan taso sekä kalliolaatu voimalaitoksen sijoitusvaihtoehtoja silmälläpitäen. Seismisiä tutkimuslinjoja oli kuusi (liite ), joista viisi kulki lähes pohjois-etelä suuntaisesti ja kuudes linja em. linjojen poikki melkein länsi-itä suunnassa. Luodattujen linjojen yhteispituus on 565 m. Luotaus tehtiin ABEM:n 2-kanavaista luotauskalustoa käyttäen. Seismisissä tulospiirroksissa oli maa- ja kalliopinnan korkeuden lisäksi päämaalajit, pohjavedenpinnan likimääräinen taso sekä seismisen P-aallon nopeus maakerroksessa sekä kalliossa. Kallionopeus on määrätty erikseen kallion pintaosalle ( - 8 m) ja sen alla olevassa kallion o sassa syvyysvälillä ( 8-2 5 m ). T ulospiirroksista kerättiin d igitaaliseen taulukkomuotoon maa- ja kalliopinnan korkeudet sekä seismiset nopeudet pintakalliossa ja syvemmän kallion osueessa. Mittauslinjojen päätepisteiden likimääräiset koordinaatit mitattiin esitetyistä tuloskartoista. Kerätyt tiedot on siirretty digitaalisena Posivan TUTKAtietokantaan.

5 Mittausiinjoilta 35_35 ja 3_32 oli tulkittu kaksi mahdollista ruhjetta. Ruhjeiden sijainnit linjoilla on esitetty liitteessä. 2.2. Aineisto Geotek 73 Geotek Oy teki vuonna 973 Teollisuuden Voima Oy:n toimeksiannosta seismtsta refraktioluotauksia Olkiluodon länsipäässä (nykyinen voimalan alue) (Geotek 973). Mitatut linjat on esitetty liitteen kuvassa tummanpunaisella värillä (linjat A- XXIX). Seismisiä linjoja oli 29, joista seitsemän koostui kahdesta osasta. Linjojen yhteispituus on 959 m. Seismisissä tulospiirroksissa oli esitetty maa- ja kalliopinnan korkeudet, likimääräinen pohjavedenpinnan taso sekä seismisen P-aallon nopeus maakerroksissa ja kalliossa. Kallionopeus on määrätty erikseen kallion pintaosalle ( - 6 m) ja syvemmän kallion osalle (6-5 m). Tulospiirroksista kerättiin taulukkomuotoon maa- ja kalliopinnan korkeudet, seismiset nopeudet pintakalliossa ja syvemmän kallion osassa sekä mittauslinjojen päätepisteiden koordinaatit. Kerätyt tiedot on tallennettu digitaalisena Pasivan TUTKAtietokantaan. Mittausiinjoilta ei ole ruhjetulkintaa tehty. 2.3. Aineisto Geotek 75 Geotek Oy teki vuonna 97 5 Imatran Voima Oy:n tilauksesta jatkotutkimuksen vuonna 973 tehdyille tutkimuksille (Taanila 975). Mittauslinjat on esitetty liitteen kuvassa sinisellä perusvärillä (linjat 4-428). Mittaukset tehtiin pääosin talvella, jolloin routa on paikoin vaikeuttanut tuloslaskentaa. Tämä näkyy muutamalla linjalla ns. paljaana alueena, josta tuloksia ei ole saatu. Tulkinta ei onnistu mikäli seisminen nopeus alenee syvemmälle mentäessä. Tilanne on juuri tämä kun maanpinta routii. Mittauslinjoja oli yhteensä 4, jotka kulkivat etelä-pohjois-suunnassa. Luodattujen linjojen yhteispituus on 254 m. Seismisissä tulospiirroksissa on esitetty maa- ja kalliopinnan korkeudet, likimääräinen pohjavedenpinnan taso, seismisen p-aallon nopeus maakerroksissa ja kalliossa sekä tulkitut ruhjevyöhykkeet. Tutkimuslinjoilla 4_ 4 on nopeusvaihtelut määrätty linjan pituus- ja syvyyssuunnassa vyöhykkeittäin, joiden syvyys ja pituus vaihtelee. Tutkimuslinjoilla 4-428 on kallionopeus määrätty pintakalliolle, sen alla olevalle syvemmän kallion osalle (ns. keskivyöhyke) ja vielä syvemmän kallion osalle erikseen. Tulospiirroksista kerättiin taulukkoon maa- ja kalliopinnan korkeudet, seismiset nopeudet linjojen 4-4 osalta pintakalliossa ja syvemmän kallion osassa ja linjojen 4-428 osalta pintakalliossa,

6 keskivyöhykkeellä ja syvemmän kallion osassa sekä tulkitut ruhjevyöhykkeet. Mittauslinjojen päätepisteiden likimääräiset koordinaatit mitattiin esitetyistä tuloskartoista. Kerätyt tiedot on tallennettu myös digitaalisena Pasivan TUTKA-tietokantaan. 2.4. Aineisto Geotek 78 Geotek Oy teki vuonna 978 Imatran Voima Oy:n toimeksiannosta seismisiä refraktioluotauksia, joiden tarkoituksena oli täydentää vuoden 975 tutkimuksia (Taanila & Hytti 978). Mittauslinjat on esitetty liitteen kuvassa vihreällä perusvärillä (linjat Y _ 425 - Y_475b). Seismisiä etelä-pohjoissuuntaisia luotauslinjoja oli yhteensä 2, joista yhdeksän oli kokonaan tai osittain merialueella. Mittaukset tehtiin ABEM:n 2 kanavaisella kalustolla. Linjojen yhteispituus on 37 m. Seismisissä tulospiirroksissa on esitetty maa- (merenpohja) ja kallionpinnan korkeudet, seismiset nopeudet maakerroksessa ja kalliossa sekä tulkitut kallion heikkous /rikkonaisuusvyöhykkeet. Tutkimuslinjoilla Y _ 425, Y _ 435, Y _ 445, Y _ 45, Y _ 455b ja Y _ 46 on kallionopeus määrätty sekä pintakalliolle ( - 6 m), että syvemmän kallio osalle (6-2 m). Tutkimusiinjolla Y_ 465 ja Y_ 475b on nopeus määrätty vain pintakallion ( - 6 m) osalta. Maan pinnalla tehdyissä tutkimusiinjoissa Y _ 4435, Y _ 455 ja Y_ 475 on seisminen kallionopeus määrätty pintakalliossa ( - m) ja syvemmällä kalliossa ( - 5 m). Tulospiirroksista kerättiin taulukkoon maa- ja kallionpinnan korkeudet (maanpäällisten linjojen osalta maa- ja kallionpinta mitattiin mittakaavaan piirretyistä tuloskuvista), seismiset nopeudet kallion pintaosassa ja kallion syvemmältä osalta sieltä mistä se oli määritetty sekä kallion ruhjevyöhykkeet. Mittauslinjojen päätepisteiden k oordinaatit kerättiin myös taulukkomuotoon. Kerätyt tiedot on luovutettu digitaalisena Posivan TUTKA -tieto kantaan. 2.5. Aineisto Suunnittelukeskus 8 (7777) Suunnittelukeskus Oy teki Teollisuuden Voima Oy:n toimeksiannosta seisrmsta refraktioluotauksia Olkiluodon VIkapäänniemen alueella vuonna 98 (Suunnittelukeskus 98 ). Mittaukset liittyivät voimalaitosjätteen loppusijoitustutkimuksiin, joiden tarkoituksena oli selvittää tutkimusalueelia maakerrosten paksuus sekä seismisen aallon kulkunopeudet maa- ja kallioperässä. Mittauslinjat on esitetty Liitteen kuvassa vaaleansinisellä värillä (linjat A-A- L-L). Seismisiä tutkimuslinjoja oli 2, joista kahdeksan oli etelä-pohjoissuuntaisia ja neljä näiden poikki kulkevia lähes itä-länsi suuntaisia. Mittaukset tehtiin ABEM:n 2 kanavaisella kalustolla. Luotauslinjojen yhteispituus on 2 m, geofoniväli oli m merialueella ja 5 m maaosuuksilla.

7 Seismisissä tulospiirroksissa on esitetty maa- (merenpohja) ja kallionpinnan korkeudet Seismiset nopeudet maakerroksissa ja kalliossa sekä linjojen päätepisteiden koordinaatit on esitetty atk-listauksissa. Kallionopeus on määrätty erikseen pintakalliolle ja syvemmän kallion osalle. Tulospiirroksista kerättiin taulukk:oon maa- ja kalliopinnan korkeudet ja atklistoilta pintakallion ja syvemmän kallion nopeudet sekä linjojen koordinaatit Kerätyt tiedot on luovutettu digitaalisena Posivan TUTKA-tietokantaan. Mittausiinjoilta ei ole ruhjetulkintaa tehty. 2.6. Aineisto SMOY Suomen Malmi Oy (SMOY) teki Posiva Oy:n tilauksesta seismisiä refraktioluotauksia Olkiluodontutkimusalueella ( Thalainen&Lahti 2 ). Mitatut linjat on esitetty Liitteen kuvassa punaisella värillä (linjat -27). Seismisiä tutkimuslinjoja oli 28, joista 3 etelä-pohjoissuuntaisia ja 5 länsi-itä suuntaisia. Mittaukset tehtiin ABEM:n 24 kanavaisella kalustolla. Luodattujen linjojen yhteispituus on 5472.5 m, mittauspisteväli oli 5 metriä, jota oli tihennetty 2.5 metriin jokaisen geofoniasetelman alku- ja loppupäässä sekä asetelman keskellä. Digitaalisissa tulospiirroksissa on esitetty maa- ja kallionpinnan korkeudet, pohjavedenpinnan taso, seismiset nopeudet maakerroksissa ja kalliossa sekä tulkitut kallioperän heikkousvyöhykkeet Kalliopinnan nopeus oli määritetty linjoilla 2-27 sekä kallion pintaosalle, että syvemmän kallion osalle. Kokoomataulukkoon kerättiin tulospiirroksista (formaatti AutoCAD:n.dxf) maa- ja kalliopinnan korkeudet, seismiset pintanopeudet (kaikki linjat) ja syvemmän kallion nopeus (linjat 2-27) sekä tulkitut heikkousvyöhykkeet Kerätyt tiedot on luovutettu digitaalisena Posivan TUTKAtietokantaan. 2.7. Aiemmat yhteenvedot & tulkinnat Insinööritoimisto Pohjatutkimus Oy (IPT) teki vuonna 988 yhteenvedon aikaisemmin suoritetuista maa- ja kallioperän tutkimuksista Olkiluodon voimalaitosalueella (Vuento 988). Työssä tehtiin myös alueellinen rakennusgeologinen tulkinta maakerrospaksuuksista ja alueen kallion rakenteesta. Työ sisälsi vuosien 973, 975, 978 ja 98 refraktioseismiset tutkimukset, ja sen tuloksia on käytetty hyväksi myös tämän työn tekemisessä. Liitteen 2 kuvassa on esitetty aiemman työn (Vuento 988) tulkintakartta kalliopinnan nopeusvaihtelusta.

8 3. NUMEERISTEN TIETOJEN KÄSITTELY 3.. Esikäsittely, nopeuskartan koostaminen Kerätyt numeeriset tiedot esikäsiteltiin, jotta ne voitiin siirtää ja esittää CAD-ohjelmistossa. Esikäsittelyssä kerätyt matka-arvot linjoittain muutettiin xy-koordinaateiksi linjan alkusekä loppukoordinaattien avulla ja myös mahdollisten välipisteiden avulla. Myös kallionpinnan ja maanpinnan matkapisteet linjoittain muutettiin xy-koordinaateiksi. Linjakohtaisten nopeuksien koostaminen kartalle tehtiin AutoCAD-ohjelmalla. Koostettu kuva on esitetty liitteessä la. Kuvassa on esitetty linjakohtaisesti nopeudet ja niiden matkavälit sekä tulkitut kallion heikkousvyöhykkeet Nopeusluokat on esitetty kuvassa eri väreillä (ks. luku 4.2). Lisäksi kuvassa on muuta referenssitietoa, kuten Olkiluodon rantaviiva, kairanreiät, interpoloidut kallionpinnan korkeuskäyrät (ks. seuraava luku). Tulkitut matalan nopeuden alueet on esitetty liitteen lb kuvassa (ks. luku 4.2). Interpolointia varten nopeuksien matkavälit muutettiin matkapisteiksi, pistevälillä käytettiin 5 metriä (geofoniväli). 3.2. Karttaesitysten interpolointi Kootut numeeriset tiedot laadittiin ja interpoloitiin karttaesityksiksi eri menetelmin. Käytössä oli RockWare Incorporate:n RockWorks 22 ohjelmisto (RockWorks 22), jolla pistemäisten tietojen interpolointi karttaesitykseksi on mahdollista. Interpolointi rajattiin koskemaan vain pintakalliota, koska se on kaikkein mielenkiintoisin ja kaikista mittauksista ei syvemmän kallion nopeutta ollut saatavilla. Lisäksi interpoloitiin karttaesitykset maan- ja kallionpinnan korkeuksista, jossa lähtödatana oli seismisiltä Iinjoilta poimittujen tietojen lisäksi maanpintamalli (Lindh & Saksa 995), porakonekairaukset, kairanreiät, kalliopultit, VSP-lähetyspisteet, EP-reiät Ja tutkimuskaivannot sekä kalliopaljastumat Interpolointimenetelmänä käytettiin pääosin kolmio-interpolointia. Siinä datapisteet yhdistellään kolmioverkoksi, siten että datapisteet muodostavat kolmioiden kärjet ja kolmio on niin tasasivuinen kuin mahdollista. Kolmion kärkipisteiden avulla lasketaan jokaisen kolmion kaltevuus. Karttakuvan pisteverkon solmupisteen arvo saadaan sen leikkauspisteestä kaltevan kolmion kanssa (RockWorks 22). Menetelmää kokeiltiin eri tiheyksisillä pisteverkoilla, ongelmana on, että menetelmä on laskennallisesti raskas jos pisteverkko on tiheä. Toinen interpolointimenetelmä jota käytettiin oli suunnattu käänteisen etäisyyden menetelmä. Tätä menetelmää käytettiin tuottamaan karttakuvia rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeiden yhdistämisen tueksi. Menetelmässä käytetään käänteisen etäisyyden periaatetta, eli mitä kauempana datapiste on pisteverkon solmupisteestä, sitä

9 vähemmän sillä on vaikutusta siihen ja vastaavasti mitä lähempänä datapiste on solmupistettä, sen suurempi on sen vaikutus. Menetelmässä pystyi lisäksi painottamaan jotakin tiettyä suuntaa, jolloin etäisyydet siihen suuntaan vaikuttavat enemmän ja toisinpäin (RockWorks 22). Liitteen 3 kuvassa on esitetty kolmio-menetelmällä interpoloitu kartta, jossa ovat mukana kaikki kootut pintakallion nopeudet. Nähdään että tarkastelualueen keski- ja länsiosassa on selvästi enemmän matalan nopeuden kohtia. Toisaalta aivan lännessä Ulkopäänniemen mittauksissa on myös erittäin korkeita nopeuksia, jopa yli 9 m/s, mitkä johtunevat siitä, että maastossa olevia kalliotopografian ylämäkiä ei tulkinnassa ole otettu huomioon. Jos tarkastellaan eri aikoina tehtyjen mittausten nopeuskeskiarvoa tai koko jakaumaa, huomataan, että 97-luvulla tehdyissä mittauksissa nopeudet ovat noin 5 m/s pienempiä kuin vuoden 2 mittauksissa. Tämä saattaa johtua esimerkiksi tulkintatekniikasta eli ensisaapujan poimintakohdasta. Uusimmissa mittauksissa poiminta tapahtuu siitä kohtaa missä rekisteröidyssä käyrässä havaitaan ensimmäinen viite tasapainon horjumisessa (Ihalainen & Lahti 22). Vanhoissa mittauksissa on luultavasti poimittu ensimmäinen maksimi, jolloin ero on noin puoli aallonpituutta, mikä selittäisi vakiosiirtymän. Ulkopäänniemen mittausten (Suunnittelukeskus 98) osalta ei vakiosiirtyinää ole, koska erittäin matalien nopeuksien lisäksi mittaustuloksissa on myös paljon erittäin suuria nopeuksia. Taulukkoon 2 on kerätty eri mittausten jakaumista joitakin tunnuslukuja. Kuvassa on esitetty itse jakaumat, joiden avulla vanhojen mittausten nopeudet on skaalattu vastaamaan vuoden 2 mittauksia. Kuvassa 3 on esitetty nopeuksien osuudet linjapituudesta. Skaalaus tehtiin etsimällä sovitussuora jolla saadaan jakaumien muodot samanlaisiksi. Skaalakorjatut jakaumat on esitetty kuvassa 2 ja skaalakorjatut nopeudet suhteessa linjapituuteen on esitetty kuvassa 4. Skaalakorjauksessa vuoden 2 mittaukset otettiin perustaksi, koska tämän mittauksen nopeusjakauman katsottiin parhaiten edustavan kallion yleistä rikkonaisuutta. Esimerkiksi Olkiluodon kairanrei 'issä on todettu, että rikkonaisuutta on syväkalliossa noin 8- % kairauspituudesta (Vaittinen ym. 2). Kallion pintaosassa rikkonaisuutta on yleensä syväkalliota hieman enemmän. VSP-mittauksissa ehjän kallion nopeudeksi on todettu 575 rnls (Cosma ym. 997) ja akustisen aallon (Sonic) nopeudeksi ehjässä kivessä kairanreiässä on todettu 5-55 m/s (Okko ym. 2). Rikkonaisuusvyöhykkeissä nopeudet ovat noin 35-4 m/s. Kun verrataan yllämainittuja referenssitietoja Olkiluodon kallioperästä taulukon 2 jakaumiin, on perusteltua olettaa, huomioiden tulkintatekniset seikat, että vuoden 2 mittaukset parhaiten edustavat kallioperän todellista tilaa ja tehdyt skaalakorjaukset ovat näin perustellut. Taulukossa 2 ja interpoloiduissa kallionopeuskartoissa on käytetty samaa nopeusluokitusta kuin vuoden 2 luotauksissa (llialainen & Lahti 22). Luokitus on esitetty liitteessä 4.

Taulukko 2. Nopeusjakaumien tunnuslukuja. N73 Nopeusväli N %-osuus nopeus ka matkalla painotettu ka.e matka matkaka % kok. matkasta 3-35 6 4. 3433.3 2. 35. 3.8 35-4 45 29.8 3857.8 4. 3.3 25.6 4-45 56 37. 432.5 285. 39. 39.6 45-> 44 29. 4834. 7. 38.9 3..E 5. 4294. 4326. 555. 36.6. Geotek 75 (69) Nopeusväli N %-osuus nopeus ka matkalla painotettu ka.e matka matka ka % kok. matkasta 3-35 2 7.4 327. 825. 4.3 7. 35-4 65 24.2 3869.2 2865. 44. 24.3 4-45 4 42.4 429.4 55. 44. 42.6 45-> 7 26. 487. 365. 43.8 26..E 269. 4249.8 4249.6 77. 43.8. Geotek 78 (654) Nopeusväli N %-osuus nopeus ka matkalla painotettu ka.e matka matka ka % kok. matkasta 3-35 2 3.6 329.7 42. 35..4 35-4 2 22.7 385. 765. 38.3 2.7 4-45 26 29.5 4265.4 27. 48.9 34.4 45-> 3 34. 496.7 235. 4.2 33.5.E 88. 4256.8 4276.8 369. 4.9. Geotek 73 (95) Nopeusväli N %-osuus nopeus ka matkalla painotettu ka.e matka matka ka % kok. Matkasta 3-35 5.2 333.4 246. 4..8 35-4 33 29.2 382.3 5489. 4.3 28.9 4-45 66 36.5 4294. 775. 42.6 37.3 45-> 5 23. 485.4 438. 4.7 23..E 455. 47. 473.7 899. 4.7. Suunnittelukeskus 8 (7777) Nopeusväli N %-osuus nopeus ka matkalla painotettu ka.e matka matka ka % kok. matkasta 3-35 42 3.8 339.6 42.. 3.8 35-4 83 6.5 388.3 83.. 6.4 4-45 338 3.5 4282.3 338.. 3.2 45-> 546 49.2 526.5 555..2 49.6.E 9. 4622.7 4623.7 8... SMOY2 Etelä-Pohjois linjat Nopeusväli N %-osuus nopeus ka matkalla painotettu ka.e matka matka ka % kok. matkasta 3-35 5.3 346. 85. 7.. 35-4 33 8.9 3863.6 577.5 7.5 7.5 4-45 96 25.9 4342.7 855.5 9.3 24. 45-> 237 63.9 4982.3 599.5 2.9 67.4.E 37. 4696.8 4723.7 777.5 2.8. SMOY2 Länsi-Itä linjat Nopeusväli N %-osuus nopeus ka matkalla painotettu ka.e matka matkaka % kok. matkasta 3-35 - -. -. 35-4 3 8. 3843.3 563.5 8.8 7.4 4-45 77 2.5 4322. 44. 8.4 8.5 45-> 268 7.5 4985.5 5655. 2. 74..E 375. 4757.9 477. 7632.5 2.4.

9 c 'ii ii > il ""! 5 "" ::: 'i5 ::: X. g Q. lli: 8 7 6 4 3 2 - IV73 - työ69 - työ654 - työ95 - työ7777 - SMOY 2 etela-pohjois - SMOY 2ansi-ita 2 3 4 5 Seisminen nopeus ml& 6 7 8 Kuva. Seismisten nopeuksienjakauma eri mittauksissa. 9 c 'ii ii > il ""!. "" ::: 'i5 ::: X. 8 Q. lli: 8 7 6 5 4 3 2 - IV73 - työ69 työ 654 - työ95 - työ7777 - SMOY 2 etela-pohjois - SMOY 2 lansi-ita 2 3 4 5 Seisminen nopeus ml& 6 7 8 Kuva 2. Seismisten nopeuksien jakauma skaalauksen jälkeen.

2 8 75 7 65 6 tll 55 l 2 5! 45 4 35 3 Vrr v;r_ / ) / ;, - - IVO 73 nopeus - työ69 - työ654 - työ95 - työ7777 - SMOY 2 etela-pohjois - SMOY 2ansi-ita 25 2..2.3.4.5.6.7 Osuus matkasta.8.9 Kuva 3. Seismiset nopeudet suhteessa matkaan. 8 75 7 65 6 tll 55 l 2 5 45 4 35 ' 3,.-----., r-' - IV73 - työ69 - työ654 - työ95 - työ7777 - SMOY 2 etelä-pohjois - SMOY 2änsi-ita 25 2..2.3.4.5.6.7 Osuus matkasta.8.9 Kuva 4. Seismiset nopeudet suhteessa linjamatkaan skaalauksenjälkeen.

3 Kolmio-menetelmällä interpoloitu kartta nopeuksien skaalauksen jälkeen on esitetty kuvassa liitteessä 5. Kuvasta on rajattu pois ne interpoloidut alueet joista mittausdataa ei ole. Käyttämällä suunnattua interpolointimenetelmää voitiin tarkastella hitaiden nopeuksien (tai nopeiden) vyöhykkeiden mahdollisia suuntauksia. Tässä tarkastelussa parhaat suuntavaihtoehdot ovat alueen päärakosuunnat ja liuskeisuuden suunta. Liuskeisuuden suunta yhtyy yhteen p äärakosuuntaan. Päärakosuuntia on alueella todettu kolme (Anttila ym. 999) sekä neljäs hieman heikompi suunta. Kulkusuunnat kahdella voimakkaimmalla rakosuunnalla ovat itä-koillinen (6-8 pohjoisesta myötäpäivään) ja etelä-kaakko (65-78 ). Kahden heikomman rakosuunnan kulut ovat koillinen (29-38 ) ja kaakko (4 ). Liuskeisuuden yleinen kulku on noin 7, jolloin se yhtyy yhteen päärakosuunnista (Paulamäki 989). Kuvissa liitteissä 6-9 on esitetty karttakuvat suunnatun käänteisen etäisyyden interpoloinnin jälkeen. Näitä kuvia käytettiin hyväksi kun yhdistettiin matalan nopeuden alueita mahdollisiksi rako- tai rikkonaisuusvyöhykkeeksi. Interpoloinnissa käytettiin skaalattuja, korjattuja nopeuksia. Seismisissä mittauksissa on usein tarkoituksena selvittää maanpinnan paksuutta, eli mittausten tuloksena saadaan kalliopinnan topografia. Nämä tulkitut kalliopinnan korkeudet kerättiin myös vanhoista tutkimuksista ja yhdistettiin muista lähteistä oleviin kallionpintatietoon. Näitä ovat porakonekairaukset, kairanreiät, kalliopultit, VSPlähetyspisteet, EP-reiät ja tutkimuskaivannot sekä kalliopaljastumat. RockWorks:lla interpoloitu kallionpintakartta on esitetty liitteessä. Myös maanpinnan topografia mitataan kun tehdään seismisiä linjoja. Nämä mittaukset ovat yleensä luotettavia, joten ne on tässä työssä lisätty Olkiluodon maastomalliin (Lindh & Saksa 995). RockWorks:lla interpoloitu maanpintakartta on esitetty liitteessä.

4 4. RAKO- JA RIKKONAISUUSVYÖHYKKEIDEN YHDISTÄMINEN 4.. Yleistä Mahdolliset rako-ja rikkonaisuusvyöhyykkeet oli tulkittu neljässä mittauksessa. Työssä IVO -73 on tulkittu kaksi mahdollista ruhjevyöhykettä, työssä Geotek -75 on tulkittu 25 ruhjetta ja työssä Geotek -78 on tulkittu 6 ruhjetta. Uusimmassa, vuoden 2 tutkimuksessa tulkittiin kallioperän rakoilu- ja ruhjevyöhykkeet vastakkaisten kaukopanosten matka-aika kuvaajien ja niistä laskettujen GRM-kuvaajien (kallionopeudet) perusteella (Ihalainen & Lahti 22). Tulkitut heikkousvyöhykkeet on luokiteltu neljään eri luokkaan. Viimeisimmän työn luokitukset ja luokitusperusteet on esitetty liitteessä 2. 4.2. Tulkinta Rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeiden yhdistämisessä käytettiin perusteena eri töissä tulkittuja heikkousvyöhykkeitä sekä matalaa seismistä nopeutta. Seismisen nopeuden ylärajana rikkanaiselle kalliolle pidettiin nopeuksia 4-425 m/s. Käytetyn nopeusluokituksen (liite 4) mukaan nopeudet 4-45 m/s edustavat murros- tai ruhjevyöhykkeitä harva- tai vähärakoisessa kalliossa. Tällöin myös alueet joissa seisminen nopeus on hieman yli 4 m/s tulee tarkastella mahdollisina heikkousvyöhykkeinä. Vuoden 2 mittausten heikkousvyöhykkeistä ei luokkia ja II huomioitu rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeiden yhdistämisessä niiden tulkinnan epävarmuuden takia (vyöhykkeistä ei ole suoraa nopeusmääritystä). Tulkinnassa pyrittiin myös huomioimaan kallionpinnan ja maanpinnan topografia, alueella vallitsevat rakoilun ja liuskeisuuden pääsuunnat (luku 3.2) ja Olkiluodon kalliomallin 22 maanpintakarttaa (Saksa ym. 22), jossa on esitetty mm. eri menetelmillä tulkitut rikkonaisuudet ja kivilajikontaktit kallion pintaosassa. Myös matalan nopeuden kohdan leveys linjalla huomioitiin. Liitteen b kuvassa on esitetty interpoloidut matalan nopeuden alueet. Keltaisella esitetyllä alueella kallionopeus on alle 425 m/s ja sinisellä alle 4 m!s. Yhdistetyn lopulliset tulokset on esitetty liitteessä 3 ja taulukossa 3. Taulukkoon on kerätty kunkin vyöhykkeen karakteristisiä piirteitä kuten paksuus maanpinnalla, jatkuvuus, nopeus ja maakerroksen keskimääräinen paksuus sekä onko kohdalla tulkittuja heikkousvyöhykkeitä. Nopeuden arviointi on ilmoitettu käyttäen alkuperäisiä nopeusarvoja, tulkinta on tehty skaalattuja nopeuksia hyväksikäyttäen. Liitteen 3 kuvassa alueet joissa skaalattu nopeus on alle 375 mls on esitetty sinisellä värillä ja aluuet joissa nopeus on yli 375 m/s punaisella värillä. Alueissa joissa jatkuvuus on yli35m on harva viivoitus kun alueissa joissa jatkuvuus on alle35m on tiheämpi viivoitus.

5 Taulukko 3. Tulkitut rako- ja rikkonaisuusvyöhykkeet Vyöhyke Arvio Paksuus (m) Maapeitteen Arvio Onko nopeudesta ( maanpinnalla) paksuus (m) jatkuvuudesta heikkousvyöhykkeitä (m/s) (kohdalla) (m) A 34-4 6.5 5 Ei B 35 3-5 4. 7 Ei c 34 3-7 7.9 5 Ei D 34 3-9 5.3 4 Ei E 33 3-6 4. 6 Ei *F 35 5 4. 5 Ei G 4 25-5 6.6 5 Kyllä *H 3-4 4-8 3.7 55 Kyllä 35-55 3.2 5 Kyllä J 32 35-9 3.9 5 Ei K 33 3 6.6 5 Kyllä L 32 2 5. Kyllä M 3 2-25.7 Kyllä N 33 5-75 4.7 5 Ei 4 3-4 4.4 2 Kyllä *P 38-2 4.6 35 Kyllä Q 38 5-8 2.4 2 Kyllä R 4 2-5.6 5 Kyllä s 37 5-25 4.4 2 Kyllä T 37 5-2 6.6 5 Kyllä u 36 7-2 7. 2 Kyllä *V 36-42 2 5.5 25 Kyllä w 36-25 3.8 5 Kyllä X 37 7-2 3.6 4 Kyllä y 38 5-3 3.9 35 Kyllä z 37-2 6.7 Kyllä *A 33 5-6.6 35 Ei *A 34 4-8 6. 35 Ei * Epäjatkuva ( esim. leikkaa linjan jossa ei merkkiä vyöhykkeestä) Kaikkia tulkittuja kalliopinnan heikkousvyöhykkeitä ei ollut mahdollista yhdistää johtuen esimerkiksi siitä, että havainto oli vain yksittäiseltä linjalta. Myös j oitakin rinnakkaisilta Iinjoilta olleita havaintoja jätettiin yhdistämättä koska ainoastaan kahden havainnon yhdistäminen ei välttämättä ole oikein. Yhdistäminen voidaan tehdä monella eri tavalla. Tässä työssä on käytetty edellä mainittuja nopeus-, ruhje- ja suuntakriteerejä, jolloin muutamat mahdolliset vyöhykkeet eivät sovi ja ne jäävät tulosten ulkopuolelle. Eri aikoina tehdyt mittaukset eivät nopeusskaalauksen jälkeenkään välttämättä aina vastaa toisiaan. Suurin osa taulukossa 3 tähdellä merkityistä johtuvat juuri tästä. Epävarmuutta tulkintaan tuo myös paksun maakerroksen tuoma virhemahdollisuus. Tulkinnan kannalta varmimmat kallionopeusanomaliat ovat sellaiset alueet joissa on ohuet ja tasaiset maakerrokset

6 5. NUMEERINEN MALLINTAMINEN Numeerinen mallinnustesti tehtiin ReflexW-ohjelmalla (Sandmeier 2). Mallinnus tehtiin yhdelle esimerkkimittauslinjalle, sekä muutamalle yksittäistapaukselle. Esimerkkilinjaksi valittiin linja nro 25 SMOY:n vuoden 2 mittauksista, koska siinä on tulkittu useita ruhjeita ja pohjavedenpinta sekä vaihteleva kalliotopografia. 5.. Esimerkkilinja 25 Mallinnusohjelmaan syötettiin maa- ja kalliokerrosten geometria, tiheys sekä P- ja S nopeudet. Ohjelmalla laskettiin esimerkkilinjan mukaan tehdylle mallille noin Hz:n rekisteröintijäljet.5 m geofonivälillä - 4 ms aikaikkunalle. Rekisteröintijäljet laskettiin linjavälillä - m. Linjan 25 tulkintakuva on esitetty liitekuvassa 4 aja laskennassa käytetty malli liitekuvassa 4 b. Kuivan maan nopeudeksi arvioitiin Vp = 55 m/s ja Vs = 325 m/s ja tiheydeksi.8 glcm 3, pohjavedenpinnan alaisen maakerroksen nopeudet vastaavasti 7 ja mls ja tiheys 2. glcm 3 Ehjän kallion nopeudeksi arvioitiin Vp = 55 m/s ja Vs = 35 m/s, tiheys 2.7 glcm 3, ja ruhjeiden kohdalla nopeudet ovat 375 ja 22 mls ja tiheys 2.5 tai 2.6 glcm 3 Rekisteröinnit laskettiin neljälle kaukopaukulle, etäisyydet linjan päistä 5 ja 9 metriä, sekä linjavälillä - m viidelle paukulle, panosväli 25 m. Rekisteröinnit piirrettiin, esimerkkikuva liitteessä 5, ja ensisaapujat poimittiin. Liitteessä 6 on esitetty kaikki poimitut ensisaapujat, ns. aika-matka kuvaaja. Laskennan tuloksista ja poimituista ensisaapujista voidaan todeta, että kalliopinnan muutoskohdat näkyvät selkeästi aikaviiveinä tai kulmakerroinmuutoksina (ala- tai ylämäkiefekti) aika-matka kuvaajissa kuten pitääkin. Kalliopainanteet ja rikkonaisuuskohdat näkyvät lyhyen matkan viiveinä ja kohoumat tai nopeat vyöhykkeet nopeutuksina ensisaapujissa. Vesikerros voidaan nähdä vain jos paukku osuu kohdalle ja geofoneja on riittävän tiheässä. Ohuita peitteitä ei voi tunnistaa ellei geofoniväli ole tiheä ja maapeitteen matalat nopeusalueet ja suuret vaihtelut helposti kertautuvat kalliopinnan topografian virheiksi. Havaintoja on.5 m rekisteröintivälein, joten niitä on riittävästi jotta tämä voidaan varmistaa oikeaksi. Itse asiassa anomaliakohdat ovat teräviä, muutokset tapahtuvat jopa noin.5 m matkalla. Nämäkin keskiarvoistuvat pitkälle matkalle, esim. yleisesti käytetyllä 5 m geofonivälillä. Kapeat painanteet ja ruhjeet on vaikea erottaa toisistaan ensisaapujien perusteella, vaikka geofoniväli olisi.5 m. Tuloksena lienee kapeille vyöhykkeille yhdistelmä painanne tai rikkonaisuus. Anomaliat mallin perusteella ovat pieniä,.5-2 millisekuntia, kun osa aikavaihteluista mitatuissa aika-matkakuvaajissa, kuva liitteessä 7, on muutaman tai usean millisekunnin luokkaa. Nämä syntyvät todennäköisimmin maan pinnan läheisestä nopeusvaihtelusta. Yksittäisten geofonien viiveajat kaikissa panoksissa toki voivat johtua

7 ruhjeistalkalliopainanteista, mutta tavallisimmat -3 ms viiveet ovat melko varmasti peräisin löyhistä kerroksista, erittäin suuret 7- ms (aallonpituus) siitä ettei ensimmäistä virikettä ole tunnistettu, vaan vasta seuraava maksimi. Seisminen aalto kuluttaa metrin matkalla.2 ms kalliossa jossa nopeus on 5 m/s ja.25 ms jos nopeus on 4 m/s (.5 ms viive ympäröivään kallioon verrattuna; jonka juuri saattaisi huomata ideaaliolosuhteissa työssä käytetyllä mittalaitteella, jossa näyteväli on 25 J.Ull). Vastaavasti metrin matka kuivassa hiekassa, jossa nopeus on 5 m/s, kuluttaa aikaa 2 ms, ja turpeessa, jossa nopeus on 2 m/s, 5 ms, eli ero maalajien välillä on 3 ms. 5.2. Yksittäistapaukset Liitteessä 8 on esitetty mallinnetut yksittäistapaukset. Viittä erilaista tapausta käsiteltiin esimerkkilinjan mallinnuksen perusteella. Jokaiselle mallitapaukselle laskettiin rekisteröinnit kolmelle paukulle, yksi kaukopaukku, yksi linjan päässä ja yksi linjan keskellä. Linjan pituus on 25 metriä ja geofoniväli.5 metriä. Lasketuista rekisteröinneistä poimittiin ensisaapujat, jotka on esitetty liitteen 9 kuvissa a - e, jokainen tapaus erikseen. Tapauksen, liitekuva 9a, aika-matka kuvaajassa nähdään kuinka kalliopinnan ylä- ja alamäki vaikuttavat saapumisaikoihin, ns. ylä- ja alamäkiefektit. Tapauksen 2, liitekuva 9b, aika-matka kuvaajassa nähdään viisi metriä leveän ruhjeen vaikutus saapumisaikoihin. Vaikutus näkyy vain noin 2-3 metrin matkalla, eli neljällä/viidellä geofonilla. Liitekuvassa 9c on esitettytapauksen 3 aika-matka kuvaaja. Siinä viisi metriä leveän kalliokuopan vaikutus saapumisaikoihin on nähtävissä. Vaikutus näkyy geofoneissa vielä painateen jälkeenkin. Tapauksen 4, liitekuva 9d, aika-matka kuvaajassa on esitetty löyhän maakerroksen, tai esimerkiksi turvemättään, vaikutus saapumisaikoihin. Anomalia on maksimissaan jopa 2 ms ja se näkyy yli viiden metrin matkalla. Tapauksen 5, liitekuva 9e, aika-matka kuvaajassa on esitetty saapumisajat tilanteessa jossa pohjavedenpinta on maakerroksessa kallionpinnan yläpuolella. Pohjavedenpinnan vaikutus näkyy linjan päässä ja keskellä tehdyissä rekisteröinneissä. Vaikutusmatka ei ole kovin pitkä, noin viisi metriä. Yksittäistapausten tarkastelu tukee käsitystä, että kalliopainanteet ja ruhjeet on vaikea erottaa toisistaan. Selvää on, että löyhien maakerrosten aiheuttama aikaviive on suurempi kuin kallion rikkonaisuudesta tai muodosta johtuvat anomaliat, ja ne on siten mahdollista tunnistaa. Ohuiden ruhjeidenj a ohuen kerroksen (vesikerros) tunnistaminen vaatii tiheää geofoniväliä, koska niiden vaikutusmatka voi jäädä vain muutamaan metriin. Yleisesti käytetyllä viiden metrin geofonivälillä näiden vaikutus keskiarvoistuu ja ne saattavat jäädä huomaamatta. Samankaltaisen lopputuloksen ovat mm. Dirk Kassenaar ja John Luttinger todenneet artikkelissaan SAGEEPissa vuonna 993 (Kassenaar&Luttinger 993).

8 6. YHTEENVETO Tämän työn tarkoituksena oli koota eri aikoina tehdyt refraktioseismiset mittaukset numeeriseksi karttatiedoksi, interpoloida numeeriset tiedot karttaesityksiksi eri menetelmin, yhdistellä rako- ja rikkonaisuusvyöhykehavainnot sekä numeerisesti mallintaa tyypillisten rikkonaisuusrakennegeometrioiden seismisiä vasteita seismisten mittausten ja tulkintojen varmentamiseksi. Seismisiä mittauksia on tehty Olkiluodossa kuuteen eri kertaan, ensimmäisen kerran jo vuonna 973. Koska uusimpien, mitattu vuonna 2, ja vanhimpien mittausten välillä on lähes 3 vuotta, vaihtelee aineistojen laatu melkoisesti. Kun uusimmissa mittauksissa on toimitettu tuloskuvat ja lähtödata digitaalisena, on vanhimmat paperitulosteina ja osittain atk-listauksina, eikä mittaustuloksia enää ole. Kallionpinnan syvyyden määrittämisen tarkkuus on noin m kun syvyys on alle metriä. Syvyyksillä yli m määritystarkkuus on noin %. Syvyyden määrittämiseen liittyy joitakin epävarmuustekijöitä. Esimerkiksi ohuet pohjaveden alaiset kerrokset ja tiiviit maakerrokset lähellä kallion pintaa jäävät helposti piilokerroksiksi, jolloin tulkittu maakerroksen paksuus jää liian ohueksi. Seismisen nopeuden määrittämistarkkuus on tavanomaisesti kallioperän osalta 2 m/s ja irtomaanopeuden osalta 5 m/s. Erot eri mittausten välillä saattavat johtua ensisaapujan poimintatekniikasta. Joissakin vanhemmissa tuloksissa on saatettu poimia vasta ensimmäinen maksimi eikä sitä kohtaa missä on ensimmäinen viite tasapainon horjumisesta. Myös räjäytyspanosten määrä per linja vaikuttaa tehtyihin tulkintoihin. Vanhemmissa mittauksissa räjäytyksiä on tehty 2-5 per geofoniasetelma, kun uusimmissa panoksia oli 7-9. Panosmäärän lisääminen mahdollistaa maakerroksen paksuuden tarkemman määrittämisen ja kaukopanosten avulla saadaan lisätietoa kalliopinnan muodosta ja seismisen aallon nopeusvaihtelusta. Myös geofonietäisyyden lyhentäminen viidestä metristä jopa kahteen metriin on perusteltua, kun halutaan luotettavasti havaita vesikerros ja kalliopinnan rikkonaisuudet. Eri aikoina tehdyissä töissä tulkitut ruhjeet tai kallion rikkonaisuusvyöhykkeet yhdistettiin. Yhdistämisessä käytettiin kriteerinä matalaa seismistä pintakallionopeutta ja pyrittiin huomioimaan kallionpinnan ja maanpinnan topografia, alueella vallitsevat rakoilun ja liuskeisuuden pääsuunnat ja Olkiluodon kalliomallin 22 maanpintakarttaa sekä käytettiin apuna interpoloituja kallionpinnan seismisen nopeuden karttoja. Yhdistettyjen vyöhykkeiden pituudet vaihtelevat metristä 7 metriin, leveydet vaihtelevat viidestä metristä 9 metriin.

9 VIITTEET Anttila, P., Ahokas, H., Front, K., Hinkkanen, H., Johansson, E., Paulamäki, S., Riekkola, R., Saari, J., Saksa, P., Snellman, M., Wikström, L., Öhberg, A. 999. Final disposal of spent nuclear fuel in Finnish bedrock - Olkiluoto site report. Helsinki: Posiva Oy. 26 s. Raportti Posiva 99-. Cosma, C., Enescu, N., Heikkinen, P., Keskinen, J. 997. VSP-survey in Eurajoki, boreholes OL-KR9 and OL-KR. Helsinki: Posiva Oy. 68 s. Työraportti Patu-96-6e. Geotek Oy 973. Geotekniset maa- ja kallioperätutkimukset, Olkiluodon voimalaitos. Geotek Oy. Työ nro 95. 2.3.973. Thalainen, M. & Lahti, M. 22. Seismiset refraktioluotaukset Eurajoen Olkiluodossa vuonna 2. Helsinki: Posiva Oy. 73 s. Työraportti 22-24. IVO 974. Olkiluoto, Seisminen luotaus (L 3_32... L 3_32) Ja syväkairaus (Sk... Sk2). Imatran Voima Oy. 26..974. MTT-873.4. Kassenaar, D. & Luttinger, J. 993. Practical considerations for GRM refraction surveys in glacial terrains. Proceedings ofthe SAGEEP, San Diego. Lindh, J., Saksa, P. 995. Olkiluodon alueen maa-, kallio- ja pohjavesipintojen kolmiulotteinen mallinnus. Helsinki: Posiva Oy. Zzz s. Työraportti 95-3. Okko,., Front, K., Hassinen, P. 2. Interpretation of geophysicallogging of borehole OL-KR, the Olkiluoto sitein Eurajoki. Helsinki: Posiva Oy. 8 s. Työraportti 2-39. Paulamäki, S. 989. Eurajoen Olkiluodon kivilaji- Ja rakokartoitus. TVO/Paikkatutkimukset. Työraportti 89-25. RockWorks 22. User's manual. RockWare Inc. 32 s. Sandmeier, K.J. 2. Users's manual. K.J. Sandmeier, Karlsruhe. 28 s. Suunnittelukeskus Oy 98. Olkiluoto, Ulkopäänniemi. Seisminen luotaus. Suunnittelukeskus Oy. Työ nro 7777.26.2.98 (muutos 6.3.98) T. Äikäs/rr. Saksa, P., Vaittinen, T., Nummela, J. 22. Tutkimusalueen länsiosan rakenteiden täydentävä tarkastelu, kalliomalli v. 2/2. Helsinki: Posiva Oy. Työraportti 22-XX. 82 s. Valmisteilla. Taanila, P. 975. Olkiluoto, seisminen tutkimus, työ nro 69. Geotek Oy. 6.5.975. RM- 873.4.

2 Taanila, P. & Hytti, K. 978. Olkiluoto, seisminen tutkimus, työ nro 654. Geotek Oy. 2.7.978. RM-873.4. Vaittinen, T., Saksa, P., Nummela, J., Palmen, J., Hellä, P., Ahokas, H. & Keskinen, J. 2. Olkiluodon kalliomalli, täydennetty ja tarkennettu kuvaus v. 2. Helsinki: Posiva Oy. 9 s. Työraportti 2-32.

22 Liite b,522,5,523,,523,5,524,,524,5,525,,56, X ---------------T "' X -------------------F ID Selitykset: Mittaus linjat: -IV973 -- Geotek 73 -- Geotek 75 -- Geotek78 -- Suunnittelukeskus 98 - SMOY2 - tai l Tulkittu ruhjefrakoiluvyöhyke t----:=::::::::=::::::::t---------r-------.._.;;t-t-=---:"t"'c=::::lt--t--,.-ttlt"---r""t"lr;t-t-"h-:::---;-----------r---:--------tt----.::::::::::::----t-- Matalan nopeuden vyöhykkeet: CJ <425 <4 ----------------------------------r------------r------------------------r-+------------------------------------------------+--------+--------- \/),522,5,523,,523,5,524,,524,5,525,,525,5,526, y

+ 23 +.., l + '7 D :- jl.. + + + + - + + + i i ( l l! L: < E, M "' --=L. w :. a; : - å! l ;ll t- 5:; '"-; l. + \_ \ ( +.L- - + Liite 2

------ -- 24 Liite 3 lnterpoloidut kallionopeudet f T --- r,522 5,525,,525,5,526, T - 5,. to 6,. 4,75. to 5,. 4,5. to 4,75..() C\J >< < 4,25. to 4,5. 4,. to 4,25. >< : N (j) l.() -r- -----+----f------+---- ( < -- -,522,5,523,,523,5,524,,524,5,525,,525,5,526,,526,5 y 3,75. to 4,. 3,5. to 3,75. 2,75. to 3,5.

:-..,... f (j.t )'i.. SUOMEN MALMI OY 25 Liite 4 POSIVA KALLION LAATU SEISMINEN NOPEUS Taulukko pohjautuu kokemusperäiseen tietouteen ja soveltuu käytettäväksi vain Suomessa tai alueilla, joilla vallitsevat vastaåvat geologiset Olosuhteet. Nopeus yli & m/s 45-5 m/s 4-45 m/s 35-4 m/s alle 35 m/s Kallion kuvaus Harvarakoinen kallio Vähärakoinen kallio. Harvarakoisessa kalliossa rakorakenteinen vyöhyke ( Ri tai Ri II ). Runsasrakoinen kallio.. Harva- tai vähärakoisessa alliossa murros.. tai ruhjerakenteinen vyöhyke ( Ri tai Ri IV ). Löyhärakenteinen kallio ( Lö ) Tiheärakoinen murrosrakenteinen kallio. Runsasrakoisessa kalliossa ruhjerakenteinen vyöhyke ( Ri tai Ri IV ). Råparakenteinen kallio ( Ra ). Raparakenteinen kallio ( Ra ). Ruhje- tai savirakenteinen kallio ( Ri IV tai Ri V ). Ohjearvoihin sisältyy epätarkkuutta. joka aiheutuu tietojen muuntamisesta rakennusgeologisen kallioluokituksen mukaiseen esitystapaan. Taulukossa ei ole otettu kivilajin vaikutusta huomioon. Seisminen nopeus vaihtelee kivilajista riippuen. Esimerkiksi harvarakoisessa diabaasissa ja gabrossa seisminen nopeus voi olla yli 65 m/s, graniittiluokan kalliossa 55-6 rnls ja hiekka- tai savikivessä noin 39-43 rnls.

26 Liite 5 lnterpoloidut kallionopeudet, nopeusskaalauksen jälkeen,522.5.523,,525,.525,5,526, 4,75. to 5. 4,25.To 4.5. 4,. to 4,2. '3, 75. to 4.. 3,5. to 3. 75. 2, 75. to 3.5. X c ----,.;ltilll "..D 8 --------.a- "..D c r------------+--------+------------------+------------------+------- " "' c r--------------+-------------------------------+------------------+------- "..D ----._----._------------------_.--._------_.--_.._----_.-----,522,5,523,,523,5,524,,524,5,525,,525,5,526, y

27 Liite 6 Suunnattu kallionopeusinterpolointi, suunta 35,---------------------------------------------- ------, i 5,. to 6,. 4,75. to 5,. 4,5. to 4,75. LO >< '- < N ) '- < LO 4,25. to 4,5. r 4,. to 4,25. 3,75. to 4,. 3,5. to 3,75. 2,75. to 3,5...,523,,523,5,524,,524,5,525, y,525,5,526,,526,5

28 Liite 7 Suunnattu kallionopeusinterpolointi, suunta 7,522,5,523, 5,. to 6,. 4,75. to 5,. 4,5. to 4,75. : r---. l() >< < 4,25. to 4,5. 4,. to 4,25. N ---r!-,.. ) r---. < 3,75. to 4,. 3,5. to 3,75.

29 Liite 8 Suunnattu kallionopeusinterpolointi, suunta 4 5,. to 6,. (V') ') r-- ( L.(') >< r--- ( 4,75. to 5,. 4,5. to 4,75. 4,25. to 4,5. 4,. to 4,25. 3,75. to 4,. L.(') ') r--- ( - -' -,522,5,523,,523,5,524,,524,5,525,,525,5,526,,526,5 y 3,5. to 3,75. 2,75. to 3,5.

3 Liite 9 Suunnattu kallionopeusinterpolointi, suunta 7 Suunta 7,524,5,525, 5,. ta 6,. : 4,75. ta 5,. 4,5. ta 4,75. ; LO >< t'--- c.o 4,25. ta 4,5.! 4,. ta 4,25. N (j) t'--- c.o LO 3,75. ta 4,. 3,5. ta 3,75. 2,75. ta 3,5.,522,5,523,,524,,524,5,525,,525,5,526,,526,5 y

-< -u. N t.) b N... b c -l<!... Ut c -Ut rn b c C) - '{;'//:::::::::::::: UI 'tlf'==?+--'-h+;:: Ut X... <.n HH-+.-?HM---- u. -(J ru... b c b ru... Ui... 'UI F----+ X b " A),..., (Q.., m -tt - m r- - ;::;: CD...lt. c

-<... (n '\)... UI b... UI '\) UI X 6,79.4 6,79.6 6,79,8 6,792, 6,792,2 6,792,4 6,792,6 6,792,8 6,793, 6,793.,2 -(n YM-+--.-----------4----- b -UI \) -Ilo. b -b! \) UI -Ut ----++-+----+-L- Ut X 3: Q) Q) ::s ""C ::::s... Q)... ""C cc...... Q) - Q)... ::;: - C'D

flt l'i SUOMEN MALMI OY 33 Liite 2 POSIVA SEISMINEN REFRAKTIOLUOT AUS KALLIOPERÄN HEIKKOUSVYÖHYKKEIDEN LUOKITUS Seismisen tutkimuksen perusteella kallioperässä havaittujen rnahdollisten rakoilu- ja ruhjevyöhykkeiden kohdalle on merkitty luokitus seuraavin perustein: Luokka Luokka II Luokka m Luokka IV Mahdollinen kapea (-3m) leveä rakoliuvyöhyke tai rakotihentymä. Vyöhyke ei välttämättä näy pienenä kallionopeuden arvona, mutta laskee alueellista kallionopeutta. Todennäköinen kapea (IIe 5 m) rakoiluvyöhyke tai erittäin kapea ruhje. Vyöhyke ei välttämättä näy pienenä kallionopeuden arvona, mutta vyöhyke laskee huomattavasti alueellista kalfionopeutta. Rakoilu tai ruhjevyöhyke. Leveys yleensä alle 5m. Seismistä nopeutta ei ole välttämättä voitu määrittää itse vyöhykkeestä. Yleensä yli 5m leveä ja/tai muuten esim. topografisesti voimakas rakoilu.. ruhjevyöhyke. Seisrninen nopeus on yleensä voitu määrittää itse esiintymävyöhykkeestä. Luokituksessa käytetään seuraavia arvosteluperusteita: - kallionopeus.. esiintymäalueen leveys - kallionpinnan topografia ( maanpinnan topografia) - kallionopeuden suhde ympäröivän kallioperän kallionopeuteen - aikamatkakuvaajista tehdyt havainnot Luokitus laaditaan seismisen tulosaineiston perusteella ja se voi siten sisältää useita epävarmuustekijöitä. Luokitusta on pidettävä vain ohjeellisena ja sitä ei voida käyttää esim. ruhjeen leveyden suhteen tarkoissa ennusteissa. Luokitusta ei voi samaistaa VTT:n tiedonannossa no 25 esitettyihin taulukkoihin, joissa on sovellettu rakennusgeologista kallioluokitusta.

... UI ro (A) UI... Cn... ro -<... UI UI -UI ro c.n b X 6,79,.4 6,79,6 6,79,8 6,792, 6,792,2 6,792AOO 6,792,6 6,792,8 6,793, 6,793,2 -UI ro (o) UI... Cn \)... 8 -(n N... (n -Cn ru c.n b -(n.-._._x------- rn (n OOV'J6L'9 oo9'l6l'9 oo8'j6l'9 ooo'a6l'9 ooa'a6l'9 oot'a6l'9 9'a6L'9 ooa'a6l'9 ooo't6l'9 ooa't6l'9 X - -""' c.,... -.,... c D) ""' ""- D) - ::l ""' D) en c c: tn < '< o: =r '< " ""' CD.,... CD.,... - CD

O't ""'-.J \ <.U... ru ' ""'-.J \ <.U... ' ' \() \ "' ' " "' ""'-.J \ f-ä y w Vl - -... CD w C"'

36 Liite 4.,.. OR- 5 5 2 25 3 -- ;d. M ;wr---..l-.l.:::f:e._::::=-... ] ' l8!l -,.,. wm ;, Ia... ""'' ' -,.. ---r -;TT- OO<U ""'' "T - ;!] - -.,. - - - - -.... - - -.. - ' - A. Linjan 25 tulkintakuva (lhalainen&lahti 22) o r---------------------------------------------------------, l o f-----"--- 55 m/s t ------i 3 55 m/s B. Laskentaan käytetty malli

l l l II)... ::::.::.:..::.:. :::: CO Q. c: c l;; :e >< Q) ::::> u; II) :l2 Q) ::... '> CO,..._ CO ('t') N... - - 37 II ---;?'_ ----r::_ 7: J \ \ \ \ \ \ \ \ \ r \ L_... )/ \... Jl A J ' :l..\..l II...-....r--'.,...-----4. 'XI : _,...r-' \\ \! } \ \ \ r----- rr ll II II '/ II ' \ II \ _,...r-'... N (sw] 3.. \ r--- \ \ \ ' II n / ('t') Liite 5