Työ r a p o r t t i 9 9 2 2 Kairanreikien HHKR7 ja HHKRB geofysikaaliset reikämittaukset Loviisan Hästholmenilla vuonna 999 Tero Laurila Jalle Tammenmaa Pertti Hassinen Huhtikuu 999 POSIVA OY Mikonkatu 5 A, FIN0000 HELSINKI, FINLAND Tel. +35892280 30 Fax +35892280 379
Työ r a p o r t t i 9 9 2 2 Kairanreikien HHKR7 ja HHKRB geofysikaaliset reikämittaukset Loviisan Hästholmenilla vuonna 999 Tero Laurila Jalle Tammenmaa Pertti Hassinen Huhtikuu 999
Työraportti 9922 Kairanreikien HHKR7 ja HHKR8 geofysikaaliset reikämittaukset Loviisan Hästholmenilla vuonna 999 Tero Laurila Suomen Malmi Oy Jalle Tammenmaa Teknillinen Korkeakoulu Insinöörigeologian ja geofysiikan laboratorio Pertti Hassinen VTT Yhdyskuntatekniikka Huhtikuu 999 Pasivan 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 SUOMEN MALMI OY PL 0 Juvan teollisuuskatu 68 0292 ESPOO TILAAJA POSIVA OY Mikonkatu 5 A 0000 HELSINKI TILAAJAN YHDYSHENKILÖ Dl Eero Heikkinen Fintact Oy URAKOITSIJAN YHDYSHENKILÖ Insinööri Tero Laurila Smoy RAPORTTI TYÖRAPORTTI 9922 KAIRANREIKIEN HHKR7 JA HHKR8 GEOFYSIKAALISET REIKÄMITTAUKSET LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA VUONNA 999 TEKIJÄT \l Ltc { GL..., ( ' Tero Laurila Insinööri, Smoy TARKASTAJA PN\(j\ Pekka Mikkola Toimitusjohtaja, Smoy
GEOPHYSICAL LOGGING OF BOREHOLES HHKR7 AND HHKR8 AT HÄSTHOLMEN IN LOVIISA 999 ABSTRACT Teollisuuden Voima Oy and Imatran Voima Oy are preparing the final disposal of the highlevel nuclear fuel waste into the Finnish bedrock. Posiva Oy carries out the related research and development tasks. Hästholmen in Loviisa is one of the four sites selected for detailed site investigations. The final disposal site will be ehosen in the year 2000. As a part ofthe bedrock investigations Suomen Malmi Oy (Smoy) carried out borehole geophysical logging in boreholes HHKR7 and HHKR8 at the neighbourhood of Hästholmen in Loviisa. The boreholes were core drilled in year 998. The depth ofthe borehole HHKR7 is 85,9 m and the depth ofthe borehole HHKR8 is 00,3 m. The diameter ofboth boreholes were 56 mm. The aim of the borehole geophysical survey was to delineate the features of the bedrock and product information of geological and structural features in the rock at close range around the borehole. Lithological units were characterized by magnetic susceptibility, density and natural gamma radiation. ln indentification of fractured section in the bedrock were used both short and Iong normal resistivity, single point resistant, 3arm caliper and acoustic. Furthermore fluid resistivity and temperature were measured. Before the logging the condition of the both boreholes were checked with a test probe. The logging was carried out upwards beginning from the bottom. Complete borehole was logged from bottom into the casing. In addition to the logging data processing and reporting was made. The results were calibrated and were converted to physical variables. The cable extension was reduced by correlation to geological fixpoints. Keywords: borehole logging, geophysical, rock type,core drilling, fracturing, rapakivi granite, nuclear waste, final disposal
KAIRANREIKIEN HHKR7 JA HHKR8 GEOFYSIKAALISET REIKÄMIT TAUKSET LOVllSAN HÄSTHOLMENILLA VUONNA 999 TIIVISTELMÄ Teollisuuden Voima Oy:n ja Imatran Voima Oy:n ydinjätehuollossa valmistaudutaan käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoitukseen Suomen kallioperään. Posiva Oy huolehtii loppusijoitukseen liittyvistä tutkimus ja kehitystehtävistä. Loviisan Hästholmen on yksi neljästä alueesta, joissa tehdään yksityiskohtaisia paikkatutkimuksia. Lopullinen sijoituspaikka valitaan vuonna 2000. Loppusijoituksen yksityiskohtaisiin kallioperätutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) teki reikägeofysikaalisia mittauksia Loviisan Hästholmenin lähiympäristössä vuonna 998 kairatuissa rei'issä HHKR7 ja HHKR8. Reiän HHKR7 syvyys on 85,9 m ja reiän HHKR8 syvyys on 00,3 m. Molempien reikien halkaisija on 56 mm. Geofysikaalisten reikämittauksien tulokset sisältävät tietoa kallioperän kivilaji ja rakoiluominaisuuksista. Tutkimus kuvaa kairausnäytettä laajempaa tilavuutta reiän välittömässä ympäristössä. Rei'issä mitatut parametrit olivat magneettinen suskeptibiliteetti, radiometrinen yytiheys, luonnon ysäteily, sähköinen ominaisvastus sekä lyhyt että pitkänormaalimenetelmällä, sähköinen maadoitusvastus yksipistemenetelmällä, kolmivartinen kaliiperi, akustinen kokoaaltomuoto, kalliopohjaveden ominaisvastus ja lämpötila. Ennen mittauksia kairanreikien avoimuus tarkastettiin testianturilla. Mittaukset tehtiin koko reiässä pohjasta yläosaan ja ulotettiin lyhyen matkaa suojaputken sisään. Mittausten lisäksi tulokset muokattiin käyttökuntoon syvyyskorjauksin sekä kalibroinnein fysikaalisiksi parametreiksi. Työ on kuvattu ja tulokset esitetty tässä raportissa. Tiedot on lisäksi luovutettu tilaajalle numeerisessa muodossa. Avainsanat: Hästholmen, rapakivigraniitti, ydinjäte, loppusijoitus, reikämittaus, geofysikaalinen, kivilaji, kairanreikä, rakoilu
KAIRANREIKIEN HHKR7 JA HHKR8 GEOFYSIKAALISET REIKÄMIT TAUKSET LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA VUONNA 999 TIIVISTELMÄ ABSTRACT SISÄLLYSLUETTELO........................................................................... JOIIDANTO................................................................................ 2 2. MITTALAITTEET JAMENETELMÄT... 2 2. Wellmacreikämittauslaitteisto.................................................... 2 2.. Veden ominaisvastus ja lämpötila... 2 2..2 Sähköinen ominaisvastus.......................................................... 3 2.. 3 Luonnon gammasäteily ja kallioperän tiheys....................................... 3 2..4 Kaliiperi.......................................................................... 3 2..5 Magneettinen suskeptibiliteetti.................................................... 3 2.2 Akustinen mittalaitteisto............................................................ 3 2.3 Mittauskaapeli... 3 3. KENTTÄTYÖNKUVAUS... 3 4. TULOSTEN KÄSITTELY JA ESITTÄMINEN... 4 4. Menetelmille yhteinen tuloskäsittely.............................................. 4 4.. Ylimääräiset pisteet............................................................... 4 4..2 Alustava syvyyskorjaus... 4 4.. 3 Syvyyskorjaus..................................................................... 5 4.2 Menetelmäkohtainen tuloskäsittely............................................... 5 4.2. Pohjaveden ominaisvastus ja lämpötila.............................................. 5 4.2.2 Suskeptibiliteetti... 6 4.2.3 Kaliiperi........................................................................... 6 4.2.4 Ominaisvastus ja yksipistemittaus... 7 4.2.5 Luonnon gammamittaus.......................................................... 7 4.2.6 Tiheys............................................................................... 8 4.2.7 Akustinen kokoaaltomittaus... 8 5. YHTEENVETO... 9 6. LÄHDEVIITTEET.......................................................................... 9 LIITELUETTELO... 0
2. JOHDANTO Posiva Oy huolehtii korkeaaktiivisen ydinpolttoaineen loppusijoitukseen liittyvistä kallioperätutkimuksista. Yksityiskohtaisia sijoituspaikkatutkimuksia tehdään Kuhmon Romuvaarassa, Äänekosken Kivetyssä, Eurajoen Olkiluodossa ja Loviisan Hästholmenilla. Tutkimukset ovat osa vuosien 9832000 sijoituspaikkatutkimusohjelmaa. Tutkimusten avulla hankitaan tietoa tutkimusalueiden kallioperäominaisuuksista. Lopullinen sijoituspaikka valitaan vuonna 2000. Näihin tutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy (Smoy) teki geofysikaalisia reikämittauksia Loviisan Hästholmenin tutkimusalueelle vuonna 998 kairatuissa rei'issä HH KR7 ja HHKR8. Työ tehtiin Posivan tilauksen 950/99/HH mukaisesti tammihelmikuussa 999. Reiän HHKR7 pituus on 85,9 m ja lähtökaltevuus on 75 astetta. Reiän HHKR8 pituus on 00,3 m ja lähtökaltevuus on 70 astetta. Reikien suojaputki ulottuu 40 metriin ja kairattu läpimitta on 56 mm. Kummassakin reiässä mitattiin yhdeksän eri parametriä. Kairanreiät HHKR7 ja HHKR8 sijaitsevat Hästholmenin tutkimusalueen lähistöllä mantereella. Reikien sijaintikartta on liitteessä. Mittausten tavoitteena oli tuottaa kairanreikien välittömästä ympäristöstä tarkkaa tietoa kivilajeista ja rakoilusta. Tehtävä sisälsi varsinaisten reikämittausten lisäksi tuloskäsittelyn, jossa tehtiin menetelmäkohtainen kaapelikorjaus sekä muunnettiin mittaustulokset fysikaalisiksi arvoiksi. Reikämittaukset akustista kokoaaltomittausta lukuunottamatta teki työnjohtaja Hannu Turpela ja havainnoitsija Antero Saukko. Akustiset kokoaaltomittaukset ja siihen liittyvän tuloskäsittelyn ja raportoinnin teki Dl Pertti Hassinen. Muiden mittausten tuloskäsittelyn teki Dl Jalle Tammenmaa. Työmaan vastuuhenkilönä oli lns. Tero Laurila, joka myös kokosi loppuraportin. 2. MITTALAITTEET JA MENETELMÄT Rei'issä mitattiin yhdeksän eri parametriä. Akustista kokoaaltomittausta lukuunottamatta mittaukset tehtiin ruotsalaisella W ellmacreikämittauslaitteistolla. Akustinen kokoaaltomittaus tehtiin unkarilaisella ELGI:n laitteistolla. Laitespesifikaatiot on esitetty liitteessä 8. 2. W ellmacreikämittauslaitteisto Wellmacreikämittauslaitteisto koostuu kannettavasta kenttätietokoneesta, maanpintayksiköstä, mittaanturiin liitettävästä säätöyksiköstä sekä mittaanturista. Työssä käytettiin seuraavia antureita. 2.. Veden ominaisvastus ja lämpötila Kallion pohjaveden ominaisvastus mitattiin viisielektrodijärjestelmällä. Kullatut elektrodit on asennettu avonaiseen halkaisijaltaan 42 mm muoviputken sisään. Lämpötila mitattiin samaan anturiin asennetulla lämpötilaanturilla, jonka mittauselementtinä on PT 00 vastus. Veden ominaisvastusmittauksessa tulokset muunnetaan ominaisvastusarvoiksi anturissa olevan mikroprosessorin avulla ja tarkennetaan tuloskäsittelyssä
3 lopullisiin arvoihin anturikohtaisella korjauskäyrällä. Lämpötilaarvot on muunnettu asteiksi kalibrointikäyrän avulla. Veden ominaisvastuksen mittauksen lukematarkkuus on 0,0.Om. Lämpötilaarvojen lukematarkkuus on 0,006 celsiusastetta. 2..2 Sähköinen ominaisvastus Sähköinen ominaisvastus pitkä ja lyhytnormaalimenetelmällä ja sähköinen maadoitusvastus yksipistemittauksena mitattiin vastusanturilla, jonka halkaisija on 42 mm. Pitkänormaalissa anturin elektrodiväli on,6 m ja lyhytnormaalissa 0,4 m. Anturin mittausalue on 00 000.Q tai.om. Pitkä ja lyhytnormaalimittauksen tulokset on muunnettu näennäisiksi ominaisvastusarvoiksi ja yksipistemittauksen tulokset vastusarvoiksi anturissa olevan mikroprosessorin avulla. Ominaisvastuksen mittaustarkkuus on Qm. 2..3 Luonnon gammasäteily ja kallioperän tiheys Luonnon gammasäteily mitattiin anturilla, jonka halkaisija on 42 mm. Anturin sisällä on Nai kide, jonka koko on " x,5". Mittausalue on 00 000 cps. Tarkkuus on pyterliitissä 3.4 flr/h kun mittausaika on s. Kallioperän tiheys mitattiin luonnongammaanturilla, jonka päähän oli asennettu Cs37 säteilylähde aktiivisuudeltaan 0 mci. Käytetty mittausaika molemmissa mittauksissa oli s. Mittaustulokset on muunnettu fysikaalisiksi arvoiksi kalibrointikäyrien avulla. 2..4 Kaliiperi Mittaus tehtiin kolmivartisella anturilla, jonka halkaisija on 42 mm. Anturin resoluutio on 0,2 mm. Laitekalibrointi on tehty erillisillä kalibrointiholkeilla ennen ja jälkeen mittauksen. 2..5 Magneettinen suskeptibiliteetti Mittaus tehtiin halkaisijaltaan 42 mm anturilla. Anturin mittausalue on xe5 2 SIyksikköä lukematarkkuuden ollessa kalibrointikertoimien mukaan 7xE6 SI yksikköä. Mittaustulos muunnetaan SIyksiköiksi ennen ja jälkeen mittauksen suoritettavan kalibroinnin avulla. Anturin lämpötilan vakiinnuttua reiässä 5 minuuttia kalibrointimittaus tehdään ilmassa ja anturin kylkeen painettavan kalibrointikappaleen kanssa. 2.2 Akustinen mittalaitteisto Akustinen kokoaaltomuotomittaus tehtiin ELGI:n valmistamaha KAS243anturilla. Laitteessa on kaksi lähetintä ja yksi vastaanotin. Rekisteröinti tehdään kahdella eri lähetinvastaanotinetäisyydellä, ( m ja,5 m). Akustisen lähteen keskitaajuus on 20 khz. Rekisteröinnit on tallennettu erillisellä, PCtietokoneeseen liitetyllä yksiköllä. Rekisteröinnin resoluutio on 2 bittiä ja näytteenoton tarkkuus on 0,00 ms. 2.3 Mittauskaapeli Kaikki anturit laskettiin reikään moottoroidulta kaapelikelalta. Mittaukset tehtiin kevlarpäällysteisellä,00 m pitkällä reikäkaapelilla. Kaapelin halkaisija on 5 mm. Kaapelin tyyppimerkintä on IC00505. Liite 8.3. 3. KENTTÄTYÖN KUVAUS Ennen varsinaisia mittauksia Loviisassa mittalaitteiden toimivuus testattiin VTT:n koe
4 reiällä Espoon Otaniemessä. Varsinaiset mittaukset tehtiin kahdessa osassa siten, että mittaukset Wellmac kalustolla suoritettiin 2025..999 välisenä aikana ja akustinen kokoaaltomuotomittaus tehtiin 57.2.999 välisenä aikana. Wellmaclaitteiston mittaussuunta oli alhaalta ylös ja akustisessa kokoaaltomittauksessa se oli ylhäältä alas. Mittausnopeus oli 4 m/min muilla paitsi kaliiperimittauksella, jolla se oli 2 m/min ja akustisella kokoaaltomittauksella, jolla se oli 3 m/min. Mittaus tehtiin tasaisella nopeudella pysäyttämättä kaapelia. Rekisteröintipisteväli oli 0, m, paitsi akustisessa mittauksessa, jossa se oli 0,05 m ja kaliiperimittauksessa 0,0 m. Lyhyt ja pitkänormaalimittauksissa käytetty kaukomaadoitus tehtiin reiän HHKR7 mittauksissa noin 200 metrin päässä kairauspaikalta sijaitsevaan suohon ja reiän HH KR8 mittauksissa meren lahteen, jonka sijainti kairauspaikasta on noin 200 metriä. Jännitemittauksen vertailuelektrodi asennettiin maahan mitattavan reiän välittömään läheisyyteen. Kentällä suoritetussa tulostarkastelussa ei havaittu puutteita muussa kuin reiän HHKR7 kaliiperimittauksessa. Kaliiperimittauksessa epäiltiin etteivät mittavarret auenneet täydellisesti heti nostettaessa anturia pohjalta ylöspäin vaan vasta ensimmäisen laajan raon kohdalla. Kaliiperimittaus uusittiin välillä 80,35 m 66,74 m. Mittauksen alussa varmistettiin mittavarsien aukeaminen nostamalla ja laskemalla edestakaisin anturia reiän pohjalla kunnes lukema ei enää kasvanut. Tulokset paranivat kuitenkin vain muutaman metrin matkalla reiän pohjalla. Kentällä mittaustyön kuluessa piirrettiin alustavasti syvyyskotjatut ja kalibroidut mittaustulokset profiileiksi laadun varmistamiseksi. Mittaustulokset luovutettiin heti myös toimeksiantoon liittyvissä teknisissä asioissa tilaajan yhteyshenkilönä toimineelle Eero Heikkiselle Fintact Oy: stä tarkistettaviksi. 4. TULOSTEN KÄSITTELY JA ESITTÄMINEN Tulokset on kalibroitu mittausarvoista fysikaalisiksi suureiksi sekä tulokset on luovutettu tilaajan käyttöön numeerisessa muodossa. 4. Menetelmille yhteinen tuloskäsittely 4.. Ylimääräiset pisteet Aluksi tarkastettiin tulostiedostojen syvyysarvojen johdonmukaisuus. Anturit tuottavat tuntemattomasta syystä silloin tällöin säännönmukaisten mittausarvojen väliin mittausrivejä, joiden syvyysarvo poikkeaa kymmeniä satoja metrejä meneillään olevasta metrimäärästä. Nämä rivit karsittiin kokonaan pois. Rivit olivat ylimääräisiä, koska ko. kohdilta ei puuttunut säännöllisen pistevälin rivejä. Lopullinen mittaussyvyys on kaapelin venymisen vuoksi suurempi kuin mittauksen aikana todettu. Lopulliset tulokset on levitetty pitemmälle matkalle ja siksi pisteväli on hieman kasvanut. 4..2 Alustava syvyyskorjaus Mittauksen aikana syvyyttä mittasi itse laite kaapelin kylkeen painetulla juoksu pyörällä. Tämän lisäksi merkittiin paperille kaapelimerkit 0 m:n välein ja vastaava juoksupyörän lukema. Alustavassa syvyyskorjauksessa muutettiin tiedosteihin tallentuneet juoksupyörälukemat kaapelisyvyyksiksi. Samalla kotjattiin kaapelimerkin tarkistuspisteen ja reiän
5 suun välinen ero ja mittaanturin pituus. Alustava syvyyskorjaus oli tarpeellinen, koska siten varmemmin voitiin lopullista syvyyskorjausta varten etsiä geologisia tarkistuspisteitä. Samalla voitiin juoksupyörän lukeman ja kaapelimerkin erotuksen trendistä päätellä miten paljon kaapeli on venynyt. Kaapelivenymät osoittautuivat 36 m:n suuruisiksi reiän pohjalla ja kasvoivat menetelmä menetelmäitä mittauksen aikana. Tämä johtunee siitä, että kireänä kelattu kaapeli ei päässyt mittausten välillä palautumaan. Anturin paino ei tuntunut vaikuttavan venymisen suuruusjärjestykseen. Geologisten tarkistuspisteiden etsimisessä kaapelivenymän ennakkotieto oli tärkeä. 4..3 Syvyyskorjaus Luonnon gammasäteilymittauksen avulla etsttun aluksi geologisia tarkistuspisteitä. Pisteitä kerättiin aluksi mahdollisimman paljon ja niistä piirrettiin käyrä. Käyrästä karsittiin asteittain sellaiset tarkistuspisteet, jotka selvästi eivät kuuluneet jäljelle jäävien pisteiden muodostamaan systeemiin. Tarkistuspisteinä oli suojaputken pää, huomattavat raot ja kivilajikontaktit. Kun luonnon gammamenetelmää varten oli saatu käyrät valmiiksi, tehtiin sama analyysi muillekin menetelmille. Menetelmien, joiden tarkkaa syvyystietoa oli mahdoton saada kuten Fluidin ja lämpötilan, käyrät hahmotettiin muiden menetelmien mukaisesti. Korjatut syvyydet on näin sidottu tarkasti kairausraporttien antamiin arvoihin, jotka kaapelimerkkien kanssa muodostavat systemaattisen sarjan. Siten on kohtuullista väittää, että paikalliset erot suhteellinen tarkkuus kairausraporttien ja reikämittausten välillä johtuvat enemminkin kairasydänten syvyyksien epätarkkuudesta. Tulevissa töissä lienee parasta laskea geologisista tiedoista menetelmittäin ennuste, jota voisi verrata varsinaiseen mittaustulokseen graafisesti varman ja nopean syvyyskorjauksen tekemiseksi. Syvyyskorjauksen jälkeen verrattiin edelleen mittaustuloksia geologisiin tietoihin korjauksen onnistumisen varmistamiseksi. Käyriä vertaamalla voidaan todeta kuinka kaapeli venyy mittauksen aikana. Käyrät on numeroitu mittausjärjestyksessä. Reikä HH KR7 mitattiin reiän HHKR8 jälkeen. Liitteet 9 ja 7. 4.2 Menetelmäkohtainen tuloskäsittely 4.2. Pohjaveden ominaisvastus ja lämpötila Mittauslukemat muunnettiin ohmeiksi ja Celsiusasteiksi laitevalmistajan antamien kalibrointikäyrien avulla. Kalibrointikäyrät ovat KUVAUS. TXT tiedostoissa. Veden ominaisvastus korjattiin +25 C :n tasoa vastaavaksi käyttäen rinnakkain mitattua veden lämpötilaa ja kaavaa P2s=PT (0,48 + 0,02 T). (ABEM Instruction Manual, 980). Tulokset on esitetty liitteessä 7 ja 5. Lopulliset toteutuneet mittaussyvyydet olivat: HHKR7 HHKR7 HHKR8 HHKR8 veden ominaisvastus veden lämpötila veden ominaisvastus veden lämpötila 29,43 82,90 m 29,57 83,04 m 20,57 00,7 m 20,7 00,3 m
6 4.2.2 Suskeptibiliteetti Mittaus aloitettiin laskemalla anturi reikään vesirajan alapuolelle 5 minuutiksi. Näin varmistettiin anturin oikea lämpötila. Anturi nostettiin reiästä ja lukema ilmassa merkittiin muistiin 0arvona. Sen jälkeen anturia liikuttamatta sen kylkeen asetettiin 0,22 SI:n kalibrointikappale ja lukema merkittiin muistiin. Sama toistettiin mittauksen jälkeen. Osoittautui, että nämä toistuvat mittaukset olivat turhia. Yksi mittaus riittää laitteen kalibrointikäyrän kulmakertoimen määrittämiseen. Anturin lämpötila muuttuu ilmaannoston yhteydessä niin paljon, että nollatasoa ei voi määrätä tällä tavalla luotettavasti. Peräkkäisten kalibrointien nollataso poikkesi toisistaan esim. 275 ja 555 Slx0E5. Nollataso oli määrättävä vertaamalla tuloksia reikien HHKR3 ja HHKR5 tuloksiin, jotka saatiin käyttöön Posiva Oy: stä työtä varten. Mittaustulokset muunnettiin alustavasti SIyksiköiksi mittauspaikalla tehtyjen kalibrointien avulla. Sen jälkeen todennäköisesti lämpötilan muutoksesta johtunut käynti poistettiin piirtämällä mittausarvot kuvaruudulle ja sommittelemalla silmämääräisesti paloittain lineaarinen käyrä mittaustuloksiin jonka mukainen käynti sitten poistettiin tuloksista. Liitteet 8 ja 6. HHKR7:n nollatasoa varten laskettiin HHKR3:n tuloksista keskiarvoväliltä 40,6 m 423,3 m. Tasarakeisen rapakivigraniitin (TASRPGR) arvo on hyvin vakaa. Keskiarvo on 60,4 Slx0E5. HHKR7:n välillä 785,63 m792,4 m on TASGR:ksi merkitty kivi ja suskebtibiliteetin taso on vakaa samalla tavalla kuin reiässä HHKR3. Keskiarvoksi saatiin 47,93 Slx0E5. Siten HHKR7:n tasoa on laskettu 47,93 Slx0E5 60,4 Slx0E5 = 4,79 Slx0E5. HHKR7:n tuloksissa 88,93 m 96,4 m ja 304,50 m 405,07 m on häiriö tuloksissa, joka paljastui vasta nollatasoja tutkittaessa. Häiriö on jaksollinen n. 0 5 mittausta/jakso ja sen amplitudi on n. 23 SlxlOE5. Jakso on hieman pitempi kuin kaapelikelan ympärysmitta ja lyhenee maanpintaa lähestyttäessä päinvastoin kuin kaapelikelan ympärysmitta. Lähellä oli suurjännitelinja! Muista mittauksista ei ole löytynyt mitään vastaavaa häiriötä. Liitteet 7. ja 7.2. Lopulliset tulokset liitteessä 7. HHKR8:n tason määrääminen ei ollut näin yksiviivaista. Kivilajivertailut eivät antaneet järkevää tulosta, mitään selvää vakaata kivilajiin sidottua tasoa ei löytynyt. Päädyttiin valitsemaan alin taso HHKR8:sta ja asettamaan se HHKR3:n tason 60,4Six0E5 kanssa yhtä suureksi. Taso valittiin väliltä 43,53 m 43,95 m ja siksi saatiin 09,06 Slx0E5. Näin saatiin arvo 48,92 Slx0E5,jolla laskettiin HHKR8:n tasoa. Liite 5. Lopulliset toteutuneet mittaussyvyydet olivat: HHKR7 HHKR8 4.2.3 Kaliiperi suskeptibiliteetti suskeptibiliteetti 30,56 m 8,87 m 35,44 m 000,74 m Kaliiperimittauksen tulosten normeeraamista varten mitattiin ennen ja jälkeen mittauksen erillinen holkki, jossa oli sarja tunnettuja reikäläpimittoja: 55 mm, 65,96 mm, 75,96 mm, 86,03 mm ja 95,9 mm. Saadut arvot piirrettiin millimetripaperille virheellisten tai epäjohdonmukaisten ei samalle viivalle sattuvien kalibrointimittausten karsimiseksi. Valittiin sopivat arvot ja laskettiin tulosten reikäläpi mitat.
7 Reikää HHKR7 mitattaessa jouduttiin aloitus toistamaan. Tällöin huomattiin, että lähtö oli erilainen. Uusinnassa anturi selvästi avautui nopeammin. Reiän pohjalla oleva liete tms. ja reiän kaltevuus estivät anturia avautumasta heti täyteen reiän halkaisijamittaan. HHKR7 päätettiin mitata uudestaan. Ennen kuin mittaus aloitettiin nostettiin ja laskettiin anturia edestakaisin avoimena reiän pohjalla, niin että varmistuttiin sen täydellisestä avautumisesta. Mitään oleellista ei kokeella kuitenkaan saavutettu. Aivan reiän pohjalla saatiin suurempia reikäläpimittoja, mutta sen jälkeen tulokset olivat samanlaiset. Uusinta keskeytettiin200m mittauksen jälkeen. Liite 7.4. Lopulliset toteutuneet mittaussyvyydet olivat: HHKR7 HHKR7 HHKR8 kaliiperi kaliiperi uusinta kaliiperi 4.2.4 Ominaisvastus ja yksipistemittaus 35,54 m 8,4 m 66,74 m 80,35 m 3,9 m 000,77 m Ominaisvastus ja yksipistemittaus on integroitu samaan anturiin. Ne siis mitattiin yhtä aikaa. Se helpotti osaltaan syvyyskorjauksen tekoa, koska menetelmät antoivat toisiaan tukevia kiintopisteitä. Laite suorittaa itse menetelmäkohtaiset geometriakotjaukset niin, että tulokset ovat suoraan näennäisiä ominaisvastuksia normaalimenetelmissä. Ainoa tarvittava kotjaus oli veden ominaisvastuksesta johtuva kotjaus. Se tehtiin Ari Poikosen julkaiseman käyrästön avulla (Poikonen, A., 983). Kotjaus antoi hyviä tuloksia. Normaalimenetelmien aluksi suuretkin tasoerot hävisivät, niin kuin niiden teoriassa pitääkin. Liitteet 6 ja 4. Lopulliset toteutuneet mittaussyvyydet olivat: HHKR7 HHKR8 HHKR7 HHKR8 HHKR7 HHKR8 LN LN SN SN SPR SPR 4.2.5 Luonnon gammamittaus 3,69 m 80,47 m 30,36 m 999,63 m 3,09 m 809,86 m 29,76 m 999,03 m 30,89 m 809,66 m 29,56 m 998,83 m Käytettyä anturia ei ole kalibroitu antamaan mittausarvoa R/h: ssa. Mittausarvot muunnettiin R/h:ksi vertaamalla pyterliitin antamia arvoja reiässä HHKR5 ja HHKR8. HHKR5 PYTVIB HHKR8 PYTVIB 6m209m 249m 48 m 57,72 95,09 Näin saatiin muunnoskerroin J.tR/h = 3,267 p/s J.tR/h p/s Suomen Malmi Oy: n aikaisemmin käyttämän Rautaruukki Oy: n valmistaman laitteen kalibrointi antaisi 90 J.tR/h, jos pulssimäärä olisi 95 p/s. Laitteiden kidekoko on yhtä suuri " x,5 ", mutta mittauskaista (Me V) lienee kapeampi Rautaruukki Oy: n laitteessa. Kotkan lähellä louhittavan Rosso Marinan (pyterliitti) säteilytaso on taas n. 72 J.tR/h.
8 Luonnon gammasäteilyn taso pyterliitissä on noin 95 p/s ja hajonta säteilyn tilastollisten lakien mukaan neliöjuuri 95:sta. ttrih on 3,267 p/s. Siten pyterliitin säteilytason hajonta on sqr (95/3,267)=7, 7 ttrfh. Tilastollisen virheen suodatus lineaarisella konvoluutiolla vähentää varianssin viidennekseen. Siten lopullinen hajonta on 7,7/sqr (5) = 3,4 ttrih. Tulokset ovat liitteissä 6 ja 4. Lopulliset toteutuneet mittaussyvyydet olivat: HHKR7 HHKR8 4.2.6 Tiheys luonnon gamma luonnon gamma 30,29 m 8,36 m 30,27 m 999,32 m Syvyyskorjauksen jälkeen vähennettiin luonnon gamma tulos tiheysmittauksesta. Laitevalmistaja oli kalibroinut tiheysanturin välille 2,693 3,358 g/cm 3. Ylimääräinen kalibrointipiste, g/cm 3 mitattiin upottamalla anturi veteen. Kalibrointikäyrän jyrkkyys vaadittavalla tiheysalueella siis tunnettiin. Se voitiin todentaa oikeaksi myös Smoyn aikaisemman samanlaiselle anturille suorittaman kalibroinnin tulosten avulla, jotka oli tehty 56 mm reiässä, jonka tiheydet tunnettiin kairasydämistä tehtyjen mittausten perusteella. Tulosten tasokotjaus saatiin asettamalla pyterliitin tiheydeksi 2,665 g/cm 3 reiässä HH KR8 välillä250m 400 m. Tasarakeisen graniitin tiheydeksi saatiin näin samalla oikea arvo 2,627 g/cm 3. Liitteet 6 ja 4. Näin saatua kalibrointia sovellettiin myös reikään HHKR7. Tiheysmittauksessa pyterliitissä saatava pulssimäärä on noin 9000 p/s. Hajonta on noin 95 p/s ja sitä vastaava tiheyden muutos on noin 0,006 g/cm 3.Tulokset on annettu 0,0 g/cm 3 :n tarkkuudella. Lopulliset toteutuneet mittaussyvyydet olivat: HHKR7 HHKR8 tiheysmittaus tiheysmittaus 4.2. 7 Akustinen kokoaaltomittaus 30,37 m 8,36 m 30,46 m 000,44 m Akustisen mittauksen tuloskäsittelyssä on tulostettu profiileina P ja Saaltonopeudet eri lähetinetäisyyksille sekä vaimennukset eri aaltomuodoille. Lisäksi kokoaaltomuoto on esitetty aaltoesityksenä. P ja Saallon poimintatapa oli puoliautomaattinen. Paalto on poimittu ensimmäisestä nousevasta käyrän osasta. Saalto on vastaavasti poimittu ensimmäisestä Saallon maksimista, missä Saalto erottuu. Molemmissa tapauksissa on aloitettu käsin poiminnalla ja jatkettu automaattirutiinilla, joka siirtyy käsinpoimintaan kun poimittu aika poikkeaa liikaa edellisestä. Data on ennen tulkintaa suodatettu 50 khz alipäästösuodattimella. Suodatuksella ei ollut vaikutusta itse mittaussignaaliin. Poimintatarkkuus on periaatteessa +/25 m/s m lähetinvastaanotin välillä. Saapumisaikojen erotuksesta (dt) lasketun nopeuden tarkkuus on huonompi, noin +/00 m/s. Kallion rikkanaisissa kohdissa tarkkuus huononee, koska aaltojen tarkan saapumisajan havaitseminen vaikeutuu.
9 P ja Saaltojen amplitudien vaimeneminen on laskettu integroimalla ensimmäisen aallon saapumishetkestä alkaen Y2 aallonpituutta ja muuntamalla suhde suhteeksi db/m. Putkiaaltojen vaimeneminen on laskettu intergoimalla valitun ikkunan yli ( m lähetinvastaanotinvälit = 700 500 fls ja,5 m välit= 800 600 fls) ja muuntamalla energioiden suhde yksikköön db/m. Putkiaallon vaimenemista voidaan pitää tulkinnan kannalta parhaana edellisistä vaihtoehdoista (Okko, 0. & Hassinen, P., 992). Amplitudin arvon muuntaminen yksikköön db/m on laskettu seuraavasti: amp = 40*log (a2/a). Akustiselle luotaukselle on tehty kenttämittausvaiheessa kaapelin syvyysmerkkeihin perustuva matkakorjaus. Mittausaineiston käsittelyvaiheessa oli käytettävissä tiheysaineisto, johon tulosten syvyysarvot sidottiin. Näin ollen akustisen luotauksen syvyystarkkuus on yhtä hyvä kuin muidenkin menetelmien. 5. YHTEENVETO Suomen Malmi Oy: n tekemien geofysikaalisten reikämittausten tavoitteena oli tuottaa Loviisan Hästholmenin tutkimusalueelia kairanreikien välittömästä ympäristöstä tarkkaa tietoa kivilajien ja rakoilun kuvailemiseksi sekä tueksi muille kyseisissä rei'issä tehtäville mittauksille. Toimeksianto sujui suunnitellusti sekä kenttätöiden että tuloskäsittelyn osalta lukuunottamatta reiän HHKR7 kaliiperimittauksen koeuusintaa. Uusinnana ei saatu parempia tuloksia. 6. LÄHDEVITTTEET POIKONEN A., 983. Suitability of certain borehole geophysical methods for structural and hydrogeological studies of finnish bedrock in connection vith disposal of nuclear waste. Nuclear Waste Comission on Finnish Power Companies, Report YJT8306. 65 p. OKKO, Olli & HASSINEN, Pertti, 992. Akustinen luotaus kallion rakennetutkimuksissa. Valtion teknillinen tutkimuskeskus, VTT Julkaisuja 762. 69 p. ABEM Instruction Manual, 980
0 LIITTEET Sivu LIITE. KAIRANREIKIEN HHKR7 JA HHKR8 SIJAINTI 2 LIITE 2. PWAVE VELOCITY, HHKR7 36 2. väli 20220 m :000 3 2.2 väli 220420 m :000 4 2.3 väli 420 620 m :000 5 2.4 väli 620 820 m :000 6 LIITE 3. SWAVE VELOCITY, HHKR7 720 3. väli 20220 m :000 7 3.2 vali 220 420 m :000 8 3.3 väli 420 620 m :000 9 3.4 väli 620 820 m :000 20 LIITE 4. WAVE ATTENUATION, HHKR7 224 4. väli 20220 m :000 2 4.2 väli 220 420 m :000 22 4.3 väli 420 620 m :000 23 4.4 väli 620 820 m :000 24 LIITE 5. SONIC W A VEFORM, HHKR7 25 LIITE 6. LIITE 7. LIITE 8. TffiEYS, LUONNON GAMMA, LYHYT NORMAALI (SN), PITKÄ NORMAALI (LN) JA YKSIPISTE (SPR), HHKR7 2630 6. väli 0200 m :000 26 6.2 väli 200 400 m :000 27 6.3 väli 400 600 m :000 28 6.4 väli 600 800 m :000 29 6.5 väli 800 000 m :000 30 KALIIPERI, VEDEN OMINAISV ASTUS, VEDEN LÄMPÖTILA JA SUSKEPTmiLITEETTI, HHKR7 335 7. väli 0200m :000 3 7.2 väli 200400 m :000 32 7.3 väli 400 600 m :000 33 7.4 väli 600 800 m :000 34 7.5 väli 800 000 m :000 35 SUSKEPTmiLITEETTIKÄ YNNIN POISTAMINEN, HHKR7 36 LllTE 9. SYVYYSKORJAUSKÄYRÄ, HHKR7 37
LllTE 0. PWAVE VELOCITY, HHKR8 3842 0. väli 20220 m :000 38 0.2 väli 220 420 m :000 39 0.3 väli 420 620 m :000 40 0.4 väli 620 820 m :000 4 0.5 väli 820 000 m :000 42 LllTE. SWAVE VELOCITY, HHKR8 4347. väli 20220 m :000 43.2 väli 220420 m :000 44.3 väli 420 620 m :000 45.4 väli 620 820 m :000 46.5 väli 820 000 m :000 47 LllTE 2. WAVE ATTENUATION, HHKR8 4852 2. väli 20220 m :000 48 2.2 väli 220 420 m :000 49 2.3 väli 420 620 m :000 50 2.4 väli 620 820 m :000 5 2.5 väli 820 000 m :000 52 LllTE 3. SONIC WA VEFORM, HHKR8 53 LllTE 4. LllTE 5. TIHEYS, LUONNON G, LYHYT NORMAALI (SN), PITKÄ NORMAALI (LN) JA YKSIPISTE (SPR), HHKR8 5458 4. väli 0200 m :000 54 4.2 väli 200 400 m :000 55 4.3 väli 400 600 m :000 56 4.4 väli 600 800 m :000 57 4.5 väli 800 000 m :000 58 KALIIPERI, VEDEN OMINAISV ASTUS, VEDEN LÄMPÖTILA JA SUSKEPTffiiLITEETTI, HHKR8 5963 5. väli 0200 m :000 59 5.2 väli 200 400 m :000 60 5.3 väli 400 600 m :000 6 5.4 väli 600 800 m :000 62 5.5 väli 800 000 m :000 63 LllTE 7. SYVYYSKORJAUSKÄYRÄ, HHKR8 64 LllTE 6. SUSKEPTffiiLITEETTIKÄ YNNIN POISTAMINEN, HHKR8 65 LllTE 8. LAITEESITTEITÄ 6678 8.8. WELLMAC LI LOGGING SYSTEM 6676 ABEM GeoScience 8.2 SONIC SONDE KAS243 77 8.3 MOOTTOROITU KAAPELIKELA IC00505 78
2 LIITE l HÄSTHOLMENIN TUTKIMUSAlUE Kairanreikien sijainti.l. Koordinaattijärjestelmä KKJ 3 (projektia: GaussKruger) 7.4.999 Saanio & Riekkola Oy H. Malmlund SELITYKSET: Kairanreikä ja sen KR maanpintaprojektia 0.l..... T 200 400 :60
3 LIITE 2. Loviisa, Hästholrnen, KR7 20 Pwave velocity (tl), km/s Pwave velocity (t2), km/s Pwave velocity (dt), km/s 3 4 5 6 3 4 5 6 2 3 4 5 6 30 40 50 60 70 80 90 00 0 tj () '0 c< 20?" a 30 40 50 60 70 80 90 200 20 220 SCALE :000 VTT, YHDYSKUNTATEKNIIKKA
4 LIITE 2.2 Loviisa, Hästholrnen, KR7 220 Pwave velocity (tl), km/s Pwave velocity (t2), km/s 2 3 4 5 6 J 4 5 6 Pwave velocity (dt), km/s 2 3 4 5 6 230 240 250 260 270 280 290 300 30 t::l (!) '0 ("+' 320?" B 330 340 350 360 l t i ': 370 380 390 400 40 420 SCALE : 000 VTT, YHDYSKUNTATEKNIIKKA