Syväkairaus HH-KR7 Loviisan Hästholmenilla vuonna 1998

Työraportti 98-7 2 Syväkairaus HH-KR7 Loviisan Hästholmenilla vuonna 1998 Tauno Rautio Joulukuu 1998 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN-00100 HELSINKI, FINLAND Tel. +358-9-2280 30 Fax +358-9-2280 3719

Työ raportti 98-7 2 Syväkairaus HH-KR7 Loviisan Hästholmenilla vuonna 1998 Tauno Rautio oulukuu 1998

Työ raportti 98-7 2 Syväkairaus HH-KR7 Loviisan Hästholmenilla vuonna 1998 Tauno Rautio Suomen Malmi Oy Joulukuu 1998 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.

TEKIJÄ ORGANISAATIO: SUOJv.ffiN MALMI OY PL 10 Juvan teollisuuskatu 16-18 02921 ESPOO TILAAJA: POSIVA OY Mikonkatu 15 A 00100 HELSINKI TILAAJAN YHDYSHENKILÖ : URAKOITSIJAN YHDYSHENKILÖ : FM Tauno Rautio Smoy RAPORTTI: TYÖRAPORTTI 98-72 SYVÄKAIRAUS HH-KR7 LOVIISAN HÄSTHOLJv.ffiNILLA VUONNA 1998 TEKIJÄ: Tauno Rautio Geologi, Smoy TARKASTAJA : )_ /'lll \ Pekka Mikkola Toimitusjohtaja, Smoy

SYVÄKAIRAUS HH-KR7 LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA VUONNA 1998 2 TIIVISTELMÄ Loviisan Hästholmen on yksi yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin valituista neljästä alueesta. Tutkimusten avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn polttoaineen loppusijoittamisen Suomen kallioperään. Lopullinen sijoituspaikka valitaan vuonna 2000. Yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) kairasi syksyllä 1998 Loviisan Hästholmenin paikkatutkimuksiin liittyen 815,91 m:n pituisen kairanreiän. Reiän läpimitta on 56 mm. Reiän tunnus on HH-KR 7. 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 208 ml. Työn aikana vettä palautui reiästä määrämittarin kautta noin 155 nt. Työn lopuksi reikä huuhdeltiin pumppaamallanoin 13 ml vettä reiän pohjalta. Reiän taipuma mitattiin Reflex-Maxibor ja Boremac D2 -mittareilla. Maxibor-mittauksen kaltevuuksia on korjattu Boremac-mittauksen kaltevuustulosten perusteella. Korjatun Maxibor-mittauksen mukaan taipuma on 807 m:n syvyydessä vasemmalle 29,4 m ja ylöspäin 41,4 m. Kallionäytteistä määritettiin yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus, kimmomoduli ja Poissonin luku. Yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus oli keskimäärin noin 14 7 MPa, kimmomoduli oli keskimäärin noin 49 GPa ja Poissonin luku 0,21. Kivilajina on rapakivigraniitti, jolla on useita eri muunnoksia. Raot ovat täytteisiä tai tiiviitä. Syvyyden noin302m jälkeen esiintyy näytteen viipaloitumista. Kallion rakoluku on keskimäärin 0,98 kpllm ja RQD-luku 97,5 %. Rikkonaisia, tiheärakoisia osuuksia lävistettiin 12 kpl. Rikkanaisia osuuksia on yhteensä 17,21 m, joka on 2,2 % näytteiden kokonaismäärästä A vainsanat: kairaus, kairanreikä, rapakivigraniitti, rako, tarkkailumittaukset, muodonmuutosominaisuudet, sivusuuntamittaus

3 CORE DRILLING OF DEEP BOREHOLE HH-KR7 AT HÄSTHOLMEN IN LOVllSA ABSTRACT Hästholmen in Loviisa 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 2000. As a part of the investigation programme Suomen Malmi Oy (Smoy) core drilled a 815,91 m deep borehole with a diameter of 56 mm in spring 1998 at Hästholmen. The identification number ofthe borehole is HH-KR7. A set of control measurements and the sampling ofthe flushing water were carried out during the drilling. Both the volume and the conductivity of the 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. Uranine was used as a label agentin the flushing water. The volume ofthe used flushing water was about 208 ml and the measured volume ofthe returning water was about 155 ml. At the end ofthe work the borehole was flushed by pumping about 13 ml ofwater from the bottom ofthe borehole. The deviation of the borehole was measured with the deviation instruments Reflex - Maxibor and Boremac D2. The inclinations of the Maxibor measurement have been corrected based on the inclinations of the Boremac measurement. The results of the corrected Maxibor measurement indicate that the borehole deviates 29.40 m to the left and 41.4 m up at the depth of 807 m. Uniaxial compressive strength, Young's modulus and the Poisson's ratio were measured from the core samples. The average uniaxial compressive strength is about 14 7 :rvn>a, the average Young's modulus is 49 GPa and the average Poisson's ratio is 0,21. The main rock type is rapakivigranite consisting of various types. Fractures are mostly filled or tight. Core discing is found below the depth of 302 m. The average fracture frequency is 0.98 pcs/m. The borehole penetrated 12 broken zones. The totallength of the broken zones is 17.21 m, which is 2.2 % of the total core length. Keywords: core drilling, borehole, rapakivigranite, fracture, control measurements, elastic parametres, deviation measurements

4 SYVÄKAIRAUS Iffi-KR7 LOVIISAN HÄSTHOLNILLA VUONNA 1998 TIIVISTELMÄ 2 ABSTRACT 3 SISÄLLYSLUETTELO 4 1. JOHDANTO 1.1 Yleistä 1.2 Työn tavoite 6 6 6 2. TYÖNKUVAUS 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 8 8 9 10 10 11 12 13 18 3. REIÄN TEKNISET TIEDOT 3.1 Reiän sijainti ja taipuma 3.2 Reiän yläosan rakenne 20 20 21 4.RAKENNUSGEOLOGIA 4.1 Kairauksen vaikutus näytteisiin 4.2 Kivilaatu 4.3 Rakoilu 4.4 Näytteen viipaloituminen 4.5 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet 22 22 22 25 26 27 5.TTTAUSTULOKSET 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 29 29 30 31 32 32 32 6. YHTEENVETO 33

5 7. VIITTEET 8. LIITTEET 8.1 Toteutunut aikataulu 8.2 Kalustoluettelo 8.3 Reiän alkuosan rakenne 8.4 Rapautuneisuusaste 8.5 Rakoluettelo 8.6 Katkossumma, rakoluku ja RQD 8. 7 Näytehukka ja rikkonaisuus 8.8 Nostot 8.9 Suunnatut näytteet 8.10 Laatikkoluettelo 8.11 Kivilajikuvaus 8.12 Näytteen viipaloituminen 8.13 Huuhteluvesinäytteet 8.14 Paluuvesinäytteet 8.15 Taipumamittaustulokset (Maxibor) 8.16 Taipumamittaustulokset graafisesti (Maxibor) 8.17 Taipumamittaustulokset (Boremac) 8.18 Taipumamittaustulokset graafisesti (Boremac) VALOKUVAT 34 35 36 37 38 39 59 74 75 76 79 81 85 87 89 90 96 99 105 108

6 1. JOHDANTO 1.1 Yleistä Posiva Oy aloitti käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoitukseen liittyvän yksityiskohtaisten sijoituspaikkatutkimusten toisen vaiheen vuonna 1997 neljällä tutkimusalueelia Kuhmon Romuvaaras Äänekosken Kivetyssä, Eurajoen Olkiluodossa ja Loviisan Hästholmenilla Yksityiskohtaiset paikkatutkimukset 1993-2000 on jaettu kahteen vaiheeseen, joistajälkinunäinen koskee vuosia 1997-2000. Tutkimukset ovat osa vuosien 1983-2000 monivaiheista sijoituspaikkatutkimusohjelmaa. Niiden avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoittamiseen syvälle Suomen kallioperään. Lopullinen sijoituspaikka valitaan vuonna 2000. Loviisan Hästholmenin paikkatutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) kairasi Posiva Oy:n tilauksen 9747/98/HH mukaisesti syksyllä 1998 815,91 m pituisen tutkimusreiän. Kairatun reiän halkaisija on 56 mm, lähtösuunta on 100,0 astetta, lähtökaltevuus 75,2 astetta. Reikä HH-KR7 sijaitsee noin kahden kilometrin päässä voimalaitosalueelta luoteeseen. Reiän sijaintikartta on kuvassa 1. 1.2 Työn tavoite Kairaustyön tarkoituksena oli kairata noin 800 m pituinen reikä, jolla selvitetään alueella tavattujen rapakivityyppien ja rikkonaisuusvyöhykkeiden jatkumista sekä kallion laatua. Kairaustyön lisäksi työhön kuului kairausnäytteiden geologinen raportointi, näytteiden kalliomekaaniset lujuusmääritykset, reiän tekniset mittaukset, kairauksessa käytettävän veden tarkkailumittaukset, reiän huuhtelu ja taipumamittaukset työn lopuksi sekä loppuraportointi. Tässä raportissa käsitellään reiän HH-KR7 kairaukseen liittyviä töitä ja näytetulostusta. Raportissa mainitut syvyystiedot tarkoittavat reikäpituutta kallionpinnasta lukien ellei erikseen toisin mainita. Suojaputken suun ja kallionpinnan erotus on 0,30 m suojaputken alareunaa pitkin mitattuna. Työn lopussa reiän avoimuus tarkistettiin kairausputkistolla ja reiän todettiin olevan avoin pohjaan saakka.

7 HÄSTHOLMENIN TUTKIMUSALUE Kairanreikien sijainti Koordinaattijärjestelmä: KKJ 3 (projektia: Gauss-Kruger) Saanio & Riekkola Oy 1 A. Öhberg, H. Malmlund SELITYKSET: Kairanreiät ja niiden KR1 maanpintaprojektiot.l.l 1. Kuva 1. Reiän HH-KR 7 sijainti.

8 2. TYÖN KUVAUS 2.1 Kallionäytekairaus Kallionpintaosuudelle porattiin halkaisijaltaan 194/184 mm:n teräsputki 2, 70 m syvyyteen. Tästäjatkettiin 40,50 m:n syvyyteen 165 mm:n teräkoolla. Alkureikä porattiin uppoporauskalustolla 7.10.1998. Reikä pysyi kuivana koko porauksen ajan. Porauksen jälkeen reikään asennettiin halkaisijaltaan 1401130 mm suojaputki, joka sementoitiin kallioon. Kone pystytettiin reiälle ja suoja-/mammutointiputket asennettiin reikään 12.10-13.10.1998. Kairaustyö aloitettiin 13.10.1998. Reiän lopullinen syvyys, 815,91 m, saavutettiin 7.11.1998. Toteutunut aikataulu on esitetty liitteessä 8.1. Reiän llli-kr7 kairauksessa käytettiin hydraulitoimista Diamec 1000 -kairauskonetta, jossa syöttö-, nosto-, puomi- ja pyöritysyksiköt ovat vahvistettuja Reikäkalustona oli T- 56 kalusto, jolloin reiän halkaisija on 56 mm ja näytteen halkaisija 42 mm. Käytetty kalusto on esitetty liitteessä 8.2. Huuhteluveden ja kivijauhon poistamiseksi kairauksen aikana käytettiin mammutointimenetelmää. Menetelmässä pumpataan ilmakompressorin avulla paineistettua ilmaa letkujen kautta reiän laajempaan yläosaan. Ilmaletkuja laskettiin laajennetun reiän pohjaosaan, syvyyteen noin 40 m, kolme kappaletta. Kairaus tapahtui keskeytymättömänä kolmivuorotyönä. Työ kesti ilman aloitus IIopetustöitä yhteensä 609 h. Keskimääräinen kairausteho oli täten 1,27 metriälterämiestunti. Kairaustehot on esitetty taulukossa 1 tavanomaista metri/terämiestunti ( m/tmh) yksikköä käyttäen. Työryhmään kentällä kuului kairaaja ja apumies. Työn vastuuhenkilönä oli projektipäällikkö Tauno Rautio. Kentällä vastaavana työnjohtajana toimi Ville Teivaala. Geologisen raportoinoin työmaalla hoiti geologi Risto Niinimäki ja loppuraportin laati geologi Tauno Rautio. Kairauskaluston kuluminen terien, reikäkaluston ja kairakoneen osalta oli keskimääräistä huomattavasti runsaampaa reiän syvyydestä ja kivilaadusta johtuen. T -56 -terällä kairattiin keskimäärin 22,8 m, kun yleensä T-56 -terällä kairataan keskimäärin 55 m.

9 Taulukko 1. Kairaustehot Syvyysväli, m 40-100 100-200 200-300 300-400 400-500 500-600 600-700 700-815 Teho, m/tmh 1,50 1,61 1,39 1,32 1,37 1,28 1,32 0,88 Huom! Mammutointi- / suojaputkien asentaminen Sivusuuntamittaus (Maxibor), mammutointi /suojaputkien poisto, reiän huuhtelu 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 näytteen alaosaan. K.airausta 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 120 kertaa. Suuntausmerkeistä jouduttiin erilaisten syiden takia hylkäämään 41 kpl. Suunnattua näytettä saatiin yhteensä 579,68 m, jolloin kallionäytteestä saatiin 74,8 % suunnattuna. Yhdellä onnistuneella suuntauksena saatiin keskimäärin 7,56 m suunnattua näytettä. Yhtenäisten suunnattujen osuuksien vaihteluväli oli 0,90 m:stä 101,93 m:iin. Tulokset on esitetty liitteessä 8.9. Epäonnistuneet sunntaukset johtuivat useista syistä. Merkittävin syy merkkauksen epäonnistumiseen oli irtokivet, joiden johdosta suuntausmerkki oli epäselvä, virheellinen tai merkkiä ei ollut jäänyt. Joissain tapauksissa näytteen kanta hioutui ajon aikana, kallio murskautui tai halkesi suuntauksessa, jolloin merkki oli epäselvä tai se oli hävinnyt kokonaan. Lisäksi reikään jäänyt näytekanta on ollut joissain tapauksissa irti merkkausta tehtäessä, jolloin suuntausmerkki on epäluotettava.

2.3 Huuhteluvesi-ja merkkiainejärjestelyt 10 Huuhteluvesi reiän HH-KR7 kairaukseen saatiin Hästholmenin vesijohtoverkostosta, josta se ajettiin lasikuidusta valmistetussa 5 m 3 säiliössä traktorilla kairauspaikalle. Kairauspaikalle tuonnin jälkeen vesi johdettiin merkkiainesäiliöihin suodattimen läpi mekaanisten epäpuhtauksien suodattamiseksi. Suodattimen läpäisy oli 500 1-1m pienemmille hiukkasille. Merkkiainesäiliöinä käytettiin kahta3m 3 lasikuitusäiliötä. Reiän kairauksessa käytettiin ainoastaan merkittyä huuhtelu vettä. Merkkiaineena käytettiin uraniinia eli natriumfluoresiinia. Uraniini on pulverimainen orgaaninen väriaine, joka hajoaa UV -säteilyn vaikutuksesta. Tämän takia merkkiainesäiliöt olivat peitettyinä pressuilla käytön aikana. Merkkiaineen laatu tarkistettiin ennen käyttöä Imatran Voima Oy:n laboratoriossa Vantaalla. Uraniini annosteltiin apteekissa valmiiksi 1,500 g annoksiksi p1emm 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. 2.4 Tarkkailumittaukset Kairauksen 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 oli määrämittari asennettu huuhtelupumpulta 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. Näytteet analysoitiin Imatran Voima Oy:n Loviisan laboratoriossa.

11 Huuhteluvedestä pyrittiin sähkönjohtavuus mittaamaan jokaisesta erästä merkkiaineen sekoittamisen jälkeen. Palautuvasta vedestä otettiin näytteitä kairanksen aikana sähkönjohtavuuden määrittämiseksi. Palautuva vesi sisälsi kivijauhoa, jonka koostumus riippui kivilaadusta Kivijauhon vaikuttaessa veden sähkönjohtokykyyn, otetut vesinäytteet, määrältään 2... 3 dl, suodatettiin 45 fjm:n suodattimella kivijauhon poistamiseksi. Käsiteltyjen näytteiden johtokyky mitattiin Philipsin johtokykymittarilla PW9529, joka antaa tulokset dimensiona ms/m redusoituna +25 C lämpötilaan. Mittari kalibroitiin Imatran Voima Oy:n Loviisan laboratoriossa ennen käyttöönottoa. Sähkönjohtokyvyn mittaus palautuvasta huuhteluvedestä tehtiin koko kairanksen ajan. 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. 2.5 Taipumamittaukset Kairanreiän todellisen sijainnin selvittämiseksi mitattiin reiän pystysuuntainen taipuma ja sivupoikkeama. Mittaukset tehtiin Reflex Maxibor ja Boremac D2 -taipumamittareilla. 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. Maxibor -mittarilla mittaukset ulotettiin reikäsyvyydelle 813,00 mja Boremac D2 -mittarilla 780,00 m maanpinnasta mitattuna. 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 1500 m:n reiässä on+/- 1 aste ja kaltevuuskulman tarkkuus 0,1 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 siihen asennettu keskittäjät mittauksen ajaksi. Mittauksen jälkeen

12 mittaustulokset purettiin ja tietokoneohjelmalla laskettiin jokaisen pisteen sijaintikoordinaatit käyttäen referenssinä aina edellistä tulosta. Lisäksi tulokset piirrettiin graafiseen muotoon. Laitevalmistajan ilmoittama tyypillinen tarkkuus on halkaisijaltaan 46 mm:n ja pituudeltaan 800 m:n reiässä +/- 1 m. Eri menetelmillä havaittiin eroja vuoden 1997 aikana tehdyissä mittauksissa. Tulostusta varten Maxibor-m.ittaustulokset korjattiin työraportin-98-05 (Laurila 1998) suositusten mukaan. Korjauksessa muunnettiin Maxibor-mittauksen kaltevuutta Boremac-mittauksen kaltevuuden perusteella. Tämän jälkeen laskettiin Maxibor-mittauksen sijaintitiedot. 2.6 Huuhtelupumppaus Loppusyvyyden saavuttamisen jälkeen reikä huuhdeltiin merkityllä vedellä. Reikäseinämät huuhdottiin kallion rikkonaisuuksissa mahdollisesti olevien irtokivien ja kivijauhon tiputtamiseksi reiän pohjalle. Huuhtelulaitleena oli toisesta päästään tulpattu kaksoisliitin, jonka kehällä oli 90 asteen välein halkaisijaltaan 5 mm:n reikä. Tällöin vesisuihkut suuntautuivat kohtisuoraan reiän seinämään. Putkistoa laskettiin vesipaineen päällä ollessa hitaasti alaspäin putkistoa samalla pyörittäen. Huuhteluun käytettiin merkittyä vettä noin 9,5 m 3 Reiän huuhtelun jälkeen reikää puhdistettiin pumppaamaila vettä kairausputkiston kautta reiän pohjalta uppopumpun avulla. Pumppaus suoritettiin laskemalla putkisto reikään. Alimmaisena putkistossa oli reikäputki. Putkistoon oli syvyydelle noin 41 m asennettu ns. hetulatulppa estämään veden pääsy reiän yläosasta suoraan pwnpulle. Tulpan yläpuolinen putkisto nostettiin pois reiästä. Reikään laskettiin vaijerin varassa uppopwnppu noin 30 m:n syvyyteen. Pumppaus keskeytettiin useita kertoja ja keskeytysten aikana kairausputkistoa Iiikuteitiin reiässä. Tällä toimenpiteellä pyrittiin seinämille mahdollisesti tarttunut soija saamaan liikkeelle huuhtelupumppauksen aikana, jolloin se poistuisi pwnpatun veden mukana. Pumppu nostettiin pois reiästä putkiston liikuttelujen aikana. Putkistan liikuttelun jälkeen pumppu laskettiin takaisin ja pwnppausta jatkettiin. Huuhtelupumppausta suoritettiin 8.11.1998 klo 10.30 ja 10.11.1998 klo 14.00 välisenä aikana. Pumppujen toimintahäiriöiden ja putkien liikuttelun takia tehokas pwnppausaika oli tällä välillä noin 42 tuntia. Huuhtelu lopetettiin veden ollessa silmämääräisesti kirkasta eli kun vedessä ei ollut enää havaittavissa kivijauhoa. Huuhtelupwnppauksen lopetusvaiheessa veden uraniinipitoisuudeksi mitattiin 55 J.tg/1. Pumppaamalla vettä nostettiin reiästä 12,57 m 3 eli keskimäärin 300 Vh.

13 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: rako luettelo, näytehukka ja rikkonaisuus, suunnatut näytteet, katkossumma, rakoluku ja RQD-luku, petrografia, rapautuneisuusaste ja näytteen viipaloituminen ( core discing). Lisäksi kirjattiin nostot ja laatikko luettelo. Rakoluettelossa esitetään rakojen havainnot juoksevina numeroina. Raon sijaintisyvyys on reikäpituuden mukaisesti 1 cm:n tarkkuudella näytteen keskilinjaan mitattuna. Raon keskikohta voi kuitenkin kaarevalla raolla poiketa paljonkin keskilinjasta, jolloin on käytetty soveltuvaa arvoa. Loppusyvyyttä käytetään, kun havainnot esittävät reikäväliä. Rakojen 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 tukemaa näytelaatikossa. Mikäli näytehukka aiheuttaa, ettei paikkaa ole saatu mitattua varmasti, on se erikseen luettelossa mainittu. Raon laatu kuvataan lyhenteillä: av= avom ti =tiivis tä = täytteinen täha = täytteinen baarniskarako tämu = täytteinen mururako täsa = täytteinen savirako. Rakokulma on esitetty asteina näytteen poikkisuunnan suhteen, jolloin siis näytteen pituusakselia vastaan kohtisuora suunta on 90 ja näytteen pituussuunta 0 o. Korjaamaton rakosuunta ilmoittaa raon kaarlesuunnan asteina myötäpäivää pohjoissuunnasta. Korjaamaton kaade on asteina vaakatasosta. Vastaavasti korjattu kaarlesuunta ja kaade ovat Boremac-mittauksen saadun kaltevuustuloksen perusteella muutetun Maxlbor-taipumamittauksen mukaisesti korjatut kaarlesuunta ja kaade asteina. Rakotäytteen paksuus on ilmoitettu millimetreinä.

14 Rakopinnan väri on ilmoitettu ainoastaan raoista, joilla ylipäätään on jokin kivilajin omasta väristä poikkeava väri, ei pelkkä sävy. Merkittävimpiä poikkeavanvärisiä rakoja ovat täytteiset ja avoimet raot. Myös tiiviillä raoilla saattaa olla väri, mutta useimmiten tiiviin raon eli sellaise johon ei vesi ole päässyt tunkeutumaan, 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 ( ruske vaaleanrusk:e tummanruskea) harm, vhar, thar (harmaa, vaaleanharmaa, tummanharmaa) vihr, vvih, tvih (vihreä, vaaleanvihreä, tummanvihreä) puna, vpun, tpun (punaine vaaleanpunainen, tummanpunainen) Mineraalit on ilmoitettu vain mikäli tunnistaminen on voitu tehdä täysin varmasti. Käytetyt mineraalinimikkeet on ilmoitettu kivilajien petrografisen kuvauksen yhteydessä. Rakopinnan värien sävyt on kuvattu siten, että perusvärin ko ImikirjaUnisen lyhenteen eteen on liitetty sävyn tunnus yhdellä kirjaimella, esim.: prus (punaruskea) Rakopinnan muoto kuvataan lyhentein: tasa (tasainen, tasomainen) (epätasainen) kaar (kaareva) Rakopinnan laatu on kuvattu nelikirjaimisin lyhentein. Kolmiportaisella asteikolla on vastaavuus JRC -lukuihin (Barton & Choubey 1977). kark (karkea; JRC 15-10) pkar (puolikarkea; JRC 7-14) sile (sileä; JRC 0-6)

15 Näytehukka voi aiheutua joko geologisista tekijöistä, usein kallion rapautuneisuudesta ja rikkonaisuudesta tai kairausteknisistä tekijöistä. Näytehukan sijaint 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 10 kpl/m RiiV = ruhjerakenteinen RiV = savirakenteinen Katkossumma rakoluku ja ROD-luku on esitetty reikäpituuden mukaan tasametrien väleille laskettuna. Katkossumma on kaikkien havaittujen näytekatkeamien lukumäärä ko. metrivälillä. Rakoluku on luonnonrakojen lukumäärä vastaavalla metrivälillä. Katkosswnman ollessa rakolukua suurempi on kyseessä näytteenoton yhteydessä tai myöhemmän näytteenkäsittelyn yhteydessä tapahtunut tahallinen tai tahaton näytteen katkeaminen. Rakoluvun ollessa katkossummaa suurempi on näytteessä tiiviitä rakoja, joiden rakopinnat ovat edelleen lujasti toisissaan. RQD-luku esittää yli 10 cm pituisten, luonnonrakojen katkaisemien tai niitä sisältämättömien näytepalojen prosentuaalisen osuuden em. metrivälillä. Luettelo näytteen nostoista esitetään kuten se näytelaatikkoon sijoitettuihin nostopalikoihin on merkitty. Mikäli näytteen mittauksessa on geologin havaitsemana virhe, on nostopalikkaan muutettu oikea syvyys. Näin 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 kairauskerran yhteydessä. Nostot on esitetty liitteessä 8.8. Suunnatuista nävtteistä 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.

16 Laatikkoluettelossa esitetään kunkin näytelaatikon sisältämän näytteen alku- ja loppupäiden näytepituudet. Laatikkoluettelo on esitetty liitteessä 8.1 0. Rapautuneisuusasteesta käytetyt lyhenteet ovat seuraavat: RpO = rapautumaton Rp 1 = vähän rapautunut Rp2 = runsaasti rapautunut Rp3 = täysin rapautunut Mikäli syvyysvälillä on päärapautumisesta poikkeavaa rapautumista, kuten esiid. yksittäisten rakojen ympärillä tai yksittäiset ovoidit, on syvyysvälin päärapautumisaste esitetty ensin ja poikkeavan rapautumisen rapautumisaste on suluissa. 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, lasitnainen hienorakeinen keskirakeinen karkearakeinen suurirakeinen << 1 mm <1 mm 1... 5mm 5... 50 mm >50 mm Rakenne (osasten järjestyneisyysaste) kuvataan termeillä: massamamen, liuskeinen, seoksinen, M L S Liuskeisuusaste on nelijakoinen: suuntaukseton 0 heikko 1 kohtalainen 2 voimakas 3

17 Osasten jä.rjestyneisyysasteen ja liuskeisuusasteen kuvauksessa ovat seuraavat muunnokset mahdollisia: MO, Ml, L2, L3, SO, Sl, S2, S3. 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 a1k = talkki Klor = kloriitti Savi = savimineraalit Kiis = kiisumineraalit Ruos = ruoste Fluo = fluoriitti Core discing-ilmiö, eli näytteen viipaloituminen, on esitetty liitteessä 8.12. 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 tasainen 1 ( = yläpuoli tasainen ja alapuoli kupera )) = yläpuoli kuperaja alapuoli kovera )1 = yläpuoli kuperaja alapuoli tasainen 1) = yläpuoli tasainen ja alapuoli kovera II = yläpuoli tasainen ja alapuoli tasainen )( = yläpuoli kuperaja 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 18 Kiven lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet määritettiin Rock Tester -laitteistolla. Näytteet valittiin kolmenkymmenen metrin välein tai aina, kun kivilaji vaihtuu. Kimmokerroin E, Poissonin luku v ja taivutusvetolujuus (Modulus ofrupture) Smax määritettiin nelipistetaivutuskokeella, jossa uloimmat tuet (L) asetettiin 160 mm etäisyydelle toisistaan ja sisemmät tuet (U) 48 mm etäisyydelle toisistaan. Koejärjestely on esitetty kuvassa 2. u L > 3,5D D :$; U :$; L/3 L Kuva 2. Nelipistetaivutuskoe Kimmokerroin (E) kuvaa jännityksen suhdetta tapahtuvaan muodonmuutokseen. Tätä kuvataan Hooken lailla (kaava 1 ). (2.8.1) cr = jännitys [Pa] Ea = aksiaalinen muodonmuutos Poissonin luku määritetään radiaalisen muodonmuutoksen suhteena aksiaaliseen muodonmuutokseen (kaava 2). (2.8.2) Er = radiaalinen muodonmuutos Ea = aksiaalinen muodonmuutos

19 Yksiaksiaalinen puristusmurtolujuus crc määritettiin epäsuorasti pistekuormituskokeen avulla. Kokeessa noudatettiin ISRM:n ohjeita (ISRM 1981 ja ISRM 1985). Kokeesta saatu pistekuormitusindeksi Isso 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 tarvittavan kuormituksen avulla. Testin tulos tulee hyväksyä ainoastaan, jos murtopinta kulkee molempien kuormituspisteiden kautta. Pistekuormitusluku Is lasketaan kaavalla 3. (2.8.3) P = murtokuormitus D = näytteen halkaisija Pistekuormitusluku on riippuvainen näytteen halkaisijasta ja se korjataan pistekuormitusindeksiksi Isso kaavojen 4 ja 5 avulla. Tulokseen ei näytteen koolla ei ole vaikutusta. (2.8.4) (2.8.5)... + D L > 0,5D ' Kuva 3. Pistekuormituskoe

20 3. REIÄN TEKNISET TIEDOT 3.1 Reiän sijainti ja taipuma Reiän HH-KR7 lähtösuunta on 100,0 astetta ja lähtökaltevuus 75,2 astetta. Reikä- eli näytepituuden 0-pisteenä käytettiin kallionpintaa. Niinpä kaikki mainitut syvyystiedot tarkoittavat reikäpituutta kallionpinnasta lukien ellei erikseen toisin mainita. Reiän koordinaatit ovat taulukossa 2. Eri mittausmenetelmillä tehtyjen mittausten tuloksissa havaittujen erojen vuoksi on lopullista tulostusta varten Maxibor-mittauksen kaltevuus korjattu Boremac-mittauksen kaltevuustulosten perusteella. Tämän jälkeen on laskettu Maxibor-mittauksen mukaiset reiän sijaintitiedot. Lisäksi eroa tuloksissa aiheuttivat laitteistojen asettumistarkkuudet halkaisijaltaan 56 mm:n reikään sekä vähäiset magneettiset häiriöt, jotka vaikuttivat Boremac-tuloksiin. Maxibor-mittaus on esitetty listauksena liitteessä 8.15 ja projektiopiirroksina liitteessä 8.16. Liitteessä 8.16 sivulla 96 oleva kuva esittää reiän taipumaa sivusuunnassa maanpintatasoon projisoituna. Sivuilla 97 ja 98 kuvat esittävät taipumaa sivu- ja pystysuunnissa projisoituna X- ja Y-akseleiden suunnissa. Boremac-mittaus on esitetty listauksena liitteessä 8.17 ja projektiopiirroksina liitteessä 8.18. Liitteessä 8.18 (s. 105) ylempi kuva esittää reiän taipumaa sivusuunnassa maanpintatasoon projisoituna. D-akseli esittää teoreettista taipumattoman reiän maanpintaprojektiota. Alempi kuva esittää reiän pystysuuntaista taipumaa, kaltevuuden muutosta niin, että akseli Z esittää teoreettista taipumattoman reiän kaltevuutta reiän suuntaiselle leikkaustasolle. Projektioiden mittakaava vaihtelee niin, että reiän pituus esitetään aina samana riippumatta sen todellisesta pituudesta. D-akselin pituus on 1.1 * reiän esityspituus. Liitteessä 8.18 (s. 1 06) oleva kuva esittää vastaavaa taipumaa asteina. TH-akseli esittää teoreettista taipumattoman reiän maanpintaprojektiota. Liitteessä 8.18 (s. 107) oleva kuva esittää reiän pystysuuntaista taipumaa metreinä, kaltevuuden muutosta niin, että akseli T esittää teoreettista taipumattoman reiän kaltevuutta reiän suuntaiselle leikkaustasolle. Projektioiden mittakaava vaihtelee niin, että reiän pituus esitetään aina samana riippumatta sen todellisesta pituudesta. Korjattujen Maxibor-mittaustulosten mukaan reikäsyvyydessä 807 m sivusuuntapoikkeamaksi on mitattu 29,4 m vasemmalle ja pystypoikkeamaksi 41,4 m ylöspäin reiän lähtösuuntaan nähden. Kokonaispoikkeama lähtösuunnasta on 6,2 %.

21 Boremac D2 -taipumamittarilla saatiin reikäsyvyydessä 778 m sivusuuntapoikkeamaksi 5,35 m vasemmalle ja pystypoikkeamaksi 37,34 m ylöspäin reiän lähtösuuntaan nähden. Kokonaispoikkeama lähtösuunnasta on 4,9 %. Boremac -mittauksen kaltevuuksilla korjatun Maxibor-mittauksen mukaan lasketut koordinaatit valtakunnallisessa XYZ koordinaatistossa syvyydeltä 807 m on esitetty taulukossa 2. Taulukko 2. Reiän HH-KR7 koordinaatit Pisteen sijainti X y z Lähtöpiste, kallionpinta 669 8313,04 346 2269,07 28,18 Lähtöpiste, putken suu 669 8313,05 346 2268,99 28,47 Loppupiste (807 m) 669 8299,40 346 2515,80-738,80 3.2 Reiän yläosan rakenne Ennen kallionäytekairauksen aloittamista porattiin uppoporauskalustolla alkureikä. Uppoporaus aloitettiin poraamalla kallioon 194/184 mm:n maaputki 2, 7 m syvyyteen. Sen jälkeen porattiin kallioon halkaisijaltaan 165 mm:n reikä 40,50 m:n syvyyteen. Reikään asennettiin halkaisijaltaan 140/130 mm suojaputki, joka sementoitiin kallioon. Tämän jälkeen maaputki katkaistiin kallionpinnan tasoon. Suojaputken (140/130) alapäässä on suppilo, jonka tarkoituksena on helpottaa reikämittauslaitteiston laskemista reikään. Suppilon pohjan halkaisija on 64/57 mm ja se on varustettu oikeankätisellä kierteellä, johon kairauksen aikana suojaputket voitiin ttää. Sementin pääsy putken sisään estettiin varustamalla putki umpinaisella levyllä. Kairausta aloitettaessa levy läpäistiin kairaamalla. Syvyydeltä 40,50 m kairaus tapahtui T-56 kalustolla. Liitteessä 8.3 on esitetty reiän yläosan ja suppilon rakenne. Työn lopuksi reiän yläpäähän vaiettiin teräsbetonilaatta, pinta-alaltaan 1,0 x 1,0 m 2, kallionpinnan päälle. Betonilaatta ankkuroitiin raudoituksilla 194/184 mm:n suojaputkeen ja kallioon. Putken suu suljettiin lukittavalla tulpalla.

22 4. RAKENNUSGEOLOGIA 4.1 Kairanksen vaikutus näytteisiin Näytehukan syntymiseen johtanutta näytteen rikkoutumista tai jauhautumista tapahtui kaikkiaan 1,30 m. Näytehukkaa syntyi sekä kairausteknisistä syistä että rakoilleen kallion jauhautumisen tuloksena. Kairausteknistä näytehukkaa syntyi kolmella eri syvyydellä yhteensä 0,63 m. Syynä näytehukkaan oli näytteen kannanjauhautuminen osan näytteestä jäätyä reikään edellisessä ajossa tai näytteen juuttuminen murtorenkaaseen, jolloin osa näytteestä jauhautui. Rakoilleesta ja löyhästä kalliosta aiheutui näytehukkaa kolmest yhteensä 0,67 m. Näytehukka on esitetty yhdessä kallion rikkonaisuusasteen kanssa taulukossa liitteessä 8. 7. 4.2 Kivilaatu Alueen kallioperä koostuu rapakivigraniitista, jolla on useita muunnoksia. Rapakivigraniitti on eroteltu tasarakeiseen rapakivigraniittiin, pyterliittiin, viborgiittiin, pegmatiittiin ja apliittiin. Kairausnäytteistä tavatut pääkivilajit nimettiin viborgiittiseksi pyterliitiksi ja tasarakeiseksi rapakivigraniitiks jota on myös kutsuttu tasarakeiseksi graniitiksi. Kapeina juonina ja sulkeumina lävistettiin pegmatiittia. Pyterliitille ja viborgiitille ominaisia ovat isot usein pyöreähköt kalimaasälpähajarakeet. Niiden erona on kivessä olevien kehättörnien ja kehällisten ovoidien prosentuaaliset osuudet. Nämä kehät ovat muodostuneet plagioklaasista. Pyterliitissä kehättömien ja viborgiitissa kehällisten ovoidien osuudet ovat yli 50 prosenttia. Lisäksi vaipattornissakin ovoideissa saattoi havaita kehiä, jotka koostuivat kiilteestä ja kvartsista. Pyterliitissä hajarakeet ovat keskimäärin suurempia. Halkaisijaltaan 42 millimetrin näyte on kuitenkin usein liian pieni arvioitaessa kehättörnienja kehällisten ovoidien paljoussuhteita. Pyterliitt jossa ovoidien määrä vaihtelee hetkellisesti viborgiittiseksi, on reiän vallitseva kivilaji. Ovoidien koko vaihtelee, mutta suurimmillaan ne ovat halkaisijaltaan jopa noin 80 mm. Pyterliitin perusmassa on raekooltaan keskirakeista, 1... 5 mm. Rakenteeltaan se on massamaista ja suuntautumatonta, MO. Perusmassa koostuu maasälvistä, kvartsista, kiilteestä, jonkin verran on myös sarvivälkettä. Tasarakeista graniittia esiintyy tasaisesti reiässä muutamien metrien paksuisina välikerroksina pyterliittisessä rapakivigraniitissa. Niiden lisäksi reiässä on muutamia

23 paksumpia lävistyksiä tasarakeista rapakivigraniittia. Merkittävin lävistys tasarakeista rapakivigraniittia on välillä 300,45 m - 409,21 m. Rakenteeltaan kivi on suuntautumatonta. Tasarakeisissa muunnoksissa raekoko vaihtelee hienorakeisesta karkearakeiseen, hienorakeisia osuuksia on kuitenkin vain vähän ja osuudet ovat ohuita välikerroksia pyterliitissä. Rakenteeltaan kivi on massamaista ja suuntautumatonta MO. Tasarakeisissakin muunnoksissa esiintyy paikoin yksittäisiä pieniä ovoideja, eniten niitä on kontaktien lähistöllä. Päämineraaleina ovat maasälvät, kvartsi, biotiitti ja jonkin verran on myös sarvivälkettä Lisäksi esiintyy karkearakeisia pegmatiitteja pahkuina ja juonina. Pegmatiitti on raekooltaan karkearakeista Pegmatiitissa päämineraaleina ovat maasälvät ja kvartsi, lisäksi on paikoin kiilteitä Kivilajien kuvaus syvyyksittäin on esitetty liitteessä 8.11. Kuvassa 4 on esitetty kivilajit ja rakotiheysjakauma graafisesti. Myloniittisia vyöhykkeitä lävistettiin yksi. Lisäksi muutamissa rikkonaisuusvyöhykkeissä esiintyy onteloita. Näytteet ovat pääosin rapautumattomia tai lievästi rapautuneita. Kohtalaisesti tai voimakkaasti rapautuneita osuuksia lävistettiin kuusi kappaletta, jotka enimmäkseen sijaitsevat tiheärakoisten, rikkonaisten tai myloniittiutuneiden vyöhykkeiden yhteydessä. Lievästi rapautuneita vyöhykkeitä on runsaasti. Yleensä niissä esiintyy hematiittiutumista, kloriittiutumista, kiilteiden syöpymistä, ja plagioklaasin samentumista ja muuttumista. Paikoin tosin rapautumattomissakin osuuksissa nähtävissä on plagioklaasikehien ja plagioklaasikiteiden värin samentumista ja talkkiutumista. Liitteessä 8.4 on esitetty kivilajien rapautuneisuusaste.

,,,. 24 40m 100m 200m re. -. '::.:...--......., '..."...'.... '. - -,,...,...,,.... SELITYS KIVD.AJIT D PYTERLIITTI 1 VIBORGIITTI T ASARAKEINEN RAP AKIVI MYLONIITIINEN VYÖHYKE 300m OOm 500 m " \... \,....,. "' " \. /'"",..,... "''\ '\. "'......,,.,..., ''""""""".. ; - ;..;,,._,......... RAKOILU D D.. Harvarakoinen ( < 1 ) Vähärakoinen ( 1-3 ) Runsasrakoinen ( 3-10 ) Tiheärakoinen ( > 10 ) 600m 700m 800m.. '.. 1 ',.,.,,,... \.......:, >, -.... 1..,........;.. ' ' ',.., -t."' \...'' ' ""', ' L, L 1 e e e e e... /' """<.... -<......., ','... '- '. '..-'\ "''\ "\... '.. '....... 1.,....-< ""..--\..... \. 1 Kuva 4. Kivilajit ja rakoilu, kairanreikä HH-KR7.

25 4.3 Rakoilo Rakoilu on täytteistä tai tiivistä. Selvästi avoimia, täytteettömiä rakoja on havainnoitu vain yksi syvyydellä 179,83 m. Täytteisissä raoissa täytemateriaali on yleensä mustaa, harmaata tai valkoista. Täytteisissä raoissa on rakotäytettä usein vain ohuelti silauksena rakojen pinnoilla ja rakojen vastakkaiset pinnat ovat hyvin yhtenäiset. Vain muutamassa raoissa on rakotäytettä yli millimetri, paksuimmillaan täytettä on 20 mm. Osa täytteisistä raoista on näytteessä edelleen -iskostuneena. Myös tiiviillä raolla saattaa olla selvä väri, joten tiiviin ja täytteisen raon välille ei ollut helppo asettaa selkeää rajaa. Suurimmaksi osaksi värin omaavat raot on niiden hyvinkin ohuen rakotäytteen vuoksi luokiteltu täytteisiksi. Raoista ei havaittu hajuhavaintoja tutkimuksen aikana. Savitäytteisiä rakoja havainnoitiin 3 kpl ja murutäytteisiä 27 kpl. Haarniskapintaisia rakoja lävistettiin 28 kpl. Muru- ja savitäytteiset raot ovat lähes kaikki rikkonaisissa, tiheärakoisissa vyöhykkeissä tai vyöhykkeiden lähellä. Haarniskapintaiset raot esiintyivät tasaisemmin, mutta kuitenkin suurin osa niistäkin oli rikkonaisissa, tiheärakoisissa vyöhykkeissä. Yksityiskohtaiset tiedot raoista ovat liitteessä 8.5. Rakopintojen muoto vaihtelee suuresti. Yleisimmät rakopinnanmuodot ovat tasainen ja epätasainen, rakopinnan ollessa puolikarkea, mutta kaikenlaiset muunnokset ovat yleisiä. Kallion rakoluku on matala, keskimäärin rakoluku on vain 0,98 kp1/m. Kallion RQD - luku on keskimäärin 97,5 %. Taulukossa 3 on esitetty keskimääräisen rako- ja RQDluvun vaihtelu syvyysväleittäin. Kuvassa 4 kallion rakoluku ja kivilajit on esitetty graafisesti. Liitteessä 8.6 esitetään rakoluku, katkossumma ja RQD-luku. Taulukko 3. Kallion keskimääräinen rako- ja RQD-luku syvyysväleittäin. Syvyysväli Keskimääräinen rakoluku Syvyysväli Keskimääräinen rako luku m-m ja RQD-luku m-m jarqd-luku kp1/m/% kpl/m/% 40,50-179 0,51/99,7 291-671 0,39199,5 179-200 5,86 182,1 671-676 8,801 70,0 200-238 1,00 198,5 676-784 0,31/99,7 238-240 6,50 180,5 784-802 7,39162,6 240-252 0,33 1 100 802-815,91 0,50198,9 252-291 4,03 191,4

26 Rakosuunnista voimakkaimmin tulevat esille vaaka-asentoisesta loivaan vaihtelevat raot kaikissa suunnissa. Jyrkkäkaateisista rakosuunnista on eniten koillis-lounaissuuntaista rakoilua, joka kaatuu sekä luoteeseen että kaakkoon. Kuvassa 5 on esitetty alapalloprojektiona Boremac-mittauksen kaltevuudella muunnetun Maxibor-taipumamittauksen mukaan korjatut rak:ojen kaadesuunnatlkaateet. N Prosenttikayra: 3 5 Kuva 5. Rakojen kaadesuunnat/kaateet alapalloprojektiona. Rikkonaisia osuuksia lävistettiin 12 kpl. Monet osuudet kuuluvat samaan rikkonaisuusvyöhykkeeseen, mutta jos niiden välillä on ehjempää kiviainesta, on ne luettu omiin osuuksiinsa. Osuudet ovat kaikki pääasiallisesti murrosrakenteisia. Yhdessä osuudessa oli tosin kapea osuus ruhjerakenteista kalliota. Rikkanaisten osuuksien pituudet vaihtelevat välillä 0,31... 3,07 m. Yhteensä rikkanaisia osuuksia on 17,21 m, joka on 2,2 % reiän kokonaisnäytemäärästä. Liitteessä 8. 7 on esitetty kallion rikkonaisuusvyöhykkeet. 4.4 Näytteen viipaloitomineo Näytteen viipaloitumista, core discing -ilmiötä, on havaittu ensimmäisen kerran reikäpituudessa 302,05 m, tasarakeisessa graniitissa. Viipaloitumista esiintyy sekä tasarakeisessa graniitissa että pyterliitissä, mutta sen esiintyminen on yksittäistä ja satunnaista. Voimakkaimmillaan viipaloituminen on reiän loppuosassa reikävälillä noin 769... 779 m, jonka jälkeen viipaloituminen on jälleen satunnaisempaa, usein viipaloitumisväli on

------------------------------------------ 27 metrejä. Varsin usein kyseisessä tapauksessa viipaloituminen on lisäksi usein muodoltaan heikosti kehittynyt ja se voi olla vaikeasti erotettavissa mekaanisesta katkoksesta näytteessä. Osa viipaloitumismurtumien pinnoista sisältää pinnanmuodossaan elementtejä useammastakin tyypistä. Liitteessä 8.12 on esitetty näytteen viipaloituminen. 4.5 Näytteiden lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet Näytteistä määritettiin lujuus- ja muodonmuutosominaisuudet vähintään 30 m:n välein ja pääkivilajin vaihtuessa. Määrityksiä tehtiin 28 kpl. Kivilajeina näytteissä vaihtelevat pyterliitti (24 kpl) ja tasarakeinen graniitti ( 4 kpl). Hajontaa aiheuttaa pyterliitin suuri raekoko ja kivilajille ominainen runsas mikrorakoilu. Kivilajien lujuuksissa on huomattava ero, pyterliitin keskilujuuden ollessa noin 140 :MPa, kun se tasarakeisella graniitilla noin 200 :MPa. Kimmokerroin tasarakeisella graniitilla on keskimäärin nom 60 GPa ja pyterliitti-viborgiitilla kimmokerroin on noin 47 GPa. 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. Tasarakeinen gnnitti 250.00 7 25.00!.. + Kimmokerroin [GPa] /! --.-Puristuslujws [W'a] -.. - Taiwtuslujws [II.Fa]... 200.00 :. e. c g...: 150.00 e i2.. Q..!. ; 100.00.. :II :i'! 1: :II Q. 50.00 ' ' '. i 1............... ' '.' \ 1.... i '..... '... ' '. ". '.................... _;,.... ' 20.00.. 15.00!. :II :II 1i'.. B :II 10.00.; 5.00... 0.00 _.l... J... -l-4----------------------+----.j.. 0.00 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0 Kuva 6. Puristuslujuus ja kimmokerroin syvyyden funktiona

28 Taulukko 4. Laboratoriokoetulosten yhteenveto &,iws E V lsm lss, OCt Cb t<lvii m <Pa Wa NPa NPa NPa NPa 40.8 42.ffi 0.2) 7.21 6Jl5 173.07 145.12 4.00 pjta1iitti-vitxjgitti 70.3 64 O.'Zl 5.17 5.33 124.04 1'0.81 6.83 pjla1iitti-vitxjgitti 00.8 45.55 0.23 4.23 4.83 101.4) 115.83 1Q10 pjla1iitti-vioogitti 12;).1 'Zl. 0.24 5.19 3.78 124.48 00.75 9.41 pjla1iitti-vioogitti 157.9 40.93 0.14 6.18 5.a5 148.22 121.15 11.46 pjla1iitti-vioogitti 183.6 34.00 0.14 4.24 3.00 101.ffi 93.64 4. 9 pjla1iitti-vioogitti 215.5 42.68 0.17 7./lJ 4.72 179.73 113. 1Q11 pjla1iitti-vioogitti 245.0 25 0.2) 7.15 7.54 171.52 181.00 1Qffi pjla1iitti-vioogitti 273.1 00.93 0.33 4.42 6.19 1CB.OO 148.67 6.01 pjla1iitti-vitxjgitti '.JJ2.7 64. 0.23 6.15 9.ffi 147.$ Z9.EB 1224 tasa åeinen gcritti 332.3 55.00 0.17 7.93 9.77 191.49 234.54 16.00 tasa aenen gcriitti.7 ffi12 0.25 7.ffi 9.01 181.g) 216.34 13.2) tasaaenen gcriitti 31>.3 55. 0.18 7.93 7.ö3 191.49 183.00 14. tasa aenen gcriitti 4125 72.93 0.23 7.ffi 1Q35 1EB.61 248.2;) 14.00 pjla1iitti-vioogitti 442.4.ffi 0.17 6.83 7.f!J3 16193 184. 11.16 pjla1iitti-vitxjgitti 400.5 31.78 0.15 5.23 6.71 123.23 161.00 1281 pjla1iitti-vioogitti 4e5.3 51.52 0.16 5.57 5.45 133.8) 131 9 11.23 pjla1iitti-vilxlgitti 524.9 $58 0.24 6.92 6.87 1ffi2) 164.ffi 14.55 pjla1iitti-vitxjgitti 554.6 53.42 0.17 6.53 4.2;) 1$21 102.95 8.91 pjla1iitti-vitxjgitti 583.9 ffi49 0.2) 7.00 7.51 167.97 18117 8.72 pjla1iitti-vitxj9itti 610.7 42.55 0.23 4.73 5.g) 113.61 142.00 7.23 pjla1iitti-vioogitti 640.5 58. 0.2) 5.53 5.00 134.24 122.04 5.ffi pjla1iitti-vitxjgitti fffi7 46.25 0.24 5.S3 4.ffi 142.23 111.83 5.45 pjla1iitti-vitxrgitti Em.8 42.67 022 6.33 5.ffi 151.93 140.68 11.74 pjla1iitti-vitxrgitti 725.5 43.44 0.19 4.81 5.82 115.33 1.57 11.26 pjta1iitti-vitxj9itti 754.9 ZS.43 0.19 6.01 5.49 144.23 131.8) 1Q16 pjta1iitti-vitxrgitti 783.1 38.54 0.28 3.21 4.l5 77.00 104.2;) 6.93 pjla1iitti-vitxrgitti 811.0 48.35 O.'Zl 5.11 5.78 122.70 138.f!J3 5.25 pjla1iitti-vitxrgitti keskiavo 48.93 0.21 6.14 147 9.ffi keski. 11.00 O.a5 1.S5 '31 3.'31 kakki keski.o/c 24>/o 250/o 2.5>/o 2.5>/o 340/o keskiavo 00.35 0.22 8.21 197 14.00 keski. 5.70 0.(15 1.2) 29 1.EB tascraenen gcriitti keski.o/c 9% 22>/o 1SO/o 1SO/o 1J>/o keskiavo 47.00 0.21 5.00 1 9.15 keski. 11.28 O.a5 1.32 3.04 pjla1iitti-vitxjgitti keski.% 24>/o 250/o 2,30/o 2,30/o 330/o

5. TARKKAILUMITTAUSTULOKSET 29 5.1 Huuhteluveden sähkönjohtokyky Kairauksen aikana seurattiin sekä huuhteluveden että reiästä palautuvan veden sähkönjohtavuutta. Huuhteluveden sähkönjohtavuus mitattiin jokaisesta merkkiaine-erästä merkkiaineen sekoittamisen jälkeen. Sähkönjohtavuus vaihteli välillä 10,9... 14,8 ms/m. Tulokset on esitetty liitteessä 8.13. Reiän alkuosalla, reikäsyvyydelle noin 187 m, palautuneen veden sähkönjohtokyky vaihteli välillä 15,2... 28,6 ms/m. Tämän jälkeen, reikäsyvyysvälillä noin 187... 251 m vesi ei palautunut, eikä sähkönjohtavuutta tämän takia voitu mitata. Syvyydestä noin 251 m alkaen vesi palautui jälleen mammutoinnin avulla. Tästä lähtien palautuvan veden sähkönjohtavuus vaihteli hieman, kuitenkin sähkönjohtavuustaso oli korkeammalla kuin reiän alkuosassa Yleensä taso oli välillä 20... 40 ms/m. Korkeimmillaan sähkönjohtavuus oli reiän loppuosassa 57,9 ms/m ja matalammillaan 13,9 ms/m. Mittaustulokset palautuvasta huuhteluvedestä on esitetty graafisesti kuvassa 7. 701 1 1 +------------------------------------------------ 1 50+ 1 -------------------------------------------- E 40 +----------------JH---------------.---f+---tt------+t-------IB-+ as.e 0 EJo+---------------4--++---+-+..!<: -a c.f.l 10+------------------------------------------------ 0+---------------------------------------------- 40 140 240 340 440 540 640 740 Syvyysm Kuva 7. Palautuneen veden sähkönjohto kyky.

1 5.2 Huuhteluveden ja paluuveden määrä 30 Kairauksen aikana käytettiin huuhteluvettä 198,0 ml. Kairauksen lopuksi reiän huuhteluun käytettiin vettä 9,5 ml. Kairauksen aikana vettä palautui reiästä määrämittarin kautta 154,6 ml. Määrämittarin ohi vettä palautui putkien noston ja varsinkin mammutoinnin yhteydessä pieniä määriä. Vettä virtasi paluuvesimittarin ohi arviolta noin 30 ml. Huuhtelupumppauksen aikana vettä palautui 12,57 m 3 Kairauksen aikana vedentulo ylös loppui syvyydellä noin 187 m. Tämän syvyyden jälkeen mitatut paluuvesimäärät ovat mammutoimalla ylös saatua vettä. Aluksi vesi palautui mammutoimalla vain heikost syvyydestä noin 251 m veden palautuminen reiästä mammutoimalla voimistui. Hieman myöhemmin vettä saatiin enemmän ylös kuin määrämittarin läpi mahtui virtaamaan. Kuvassa 8 on esitetty huuhteluveden ja määrämittarin kautta palautuneen paluuveden määrät kumulatiivisesti. - Huutteluvesi - Paluuvesi 250 200 ""s 150 - E "{i; Q > 100 50 0 40 140 240 340 Syvyys m 440 540 640 740 Kuva 8. Käytetyn huuhteluveden ja paluuveden määrät kurnutatiivisesti

------------ ---------- 31 5.3 Huuhteluveden paine Huuhteluveden paine kohosi alussa tasaisesti työn aikana syvyyden lisääntyessä. Reiän alussa pame oli 0,5.MPa kohoten syvyyden lisääntyessä. Ensimmäisessä rikkonaisuusosuudella noin 181 m reikäpituudessa paine aleni hieman tipahtaen nollaan toisen osuuden alussa reikäsyvyydellä noin 188 m Tämän osuuden aikana myös huuhteluveden palautuminen reiästä loppui. Tämän jälkeen huuhteluveden paine kohosi jälleen vähitellen, kuitenkin muutamissa tiheärakoisissa ja runsasrakoisissa vyöhykkeissä paine saattoi vaihdella nopeastikin. Merkittävimmät tälläiset vyöhykkeet olivat reikäväleillä noin 360... 373 m, 485... 490 m, 672... 674 m ja 713... 800 m. Huuhteluveden paineen käyttäytyminen on esitetty kuvassa 9. 4,5 -+-----------------------------r--- 4,0 +--: ------------------------tt----fi i 3,5 ' ----------------------t--jtr---1\---l-- 3,0 +-: -----------------------.. -11---+-J----K----Iif-+-+- Q!! i 2,5+--:------------------1---- 1 c. : = 2,o:----1--+------------------ 1 -g! 1,5+-- 1-1--+------------------------ -= i : ::s : i I,o+-;+------+----r----------------, i 0,0.J....,.-------------------- 40 140 240 340 440 540 640 740 Syvyys m Kuva 9. Huuhteluveden paineen vaihtelu.