Resistivitet og tunnelkartlegging, Eller; hvordan gikk det egentlig? Ringveg Vest Bergen Terje Kirkeby, Vegdirektoratet Teknologidagene 2013, Trondheim 21-24.okt
Ganske kort om Resistivitet Bruker berggrunnens evne til å lede strøm for å lage en 2D-modell av resistivitetsfordelingen mot dypet. Basert på at de vanligste bergartsdannende mineralene er dårlige ledere, mens områder med tettere oppsprekking med vann og evt. leire leder strømmen bedre (lavere resistivitet/motstand). Legges ut kabler med en rekke elektroder påkoblet, strøm sendes ned i bakken og spenningstapet registreres. Det hele styres fra PC. Går ikke inn i detaljer her mht kabelutlegg, metode og tolkninger av dataene, men det konstrueres en 2D-modell som passer best mulig med de faktiske, målte verdiene. Viktig at berggrunnen generelt har høy motstand, slik at en får en god kontrast til mer ledende (svakhets)soner. Kan «se» omtrent 80 meter ned i grunnen, skal også være mulig å antyde en sones fall, dessuten en forholdsvis billig og rask metode. Mer ledende mineraler/bergarter kan lukes vekk ved IP-inversjon. Lovende metode, men ikke feilfritt, supplement til andre metoder.
Fv.557 Ringveg Vest Bergen Sotra Flesland
Fv.557 RINGVEG VEST BERGEN, 2.BYGGETRINN
Øygardskomplekset (granittiske gneiser, båndete gneiser, amfibolitt) Lille Bergnesbue (gneiser, skifere, amfibolitt)
13 N 12 4 5 7 8 10 Granittiske gneiser, innslag av amfibolitter og båndete gneiser i nord. Bare begyggelse i sør, ellers skog, bergknauser og myr/tjern Et 3000 meter langt måleprofil, omtrentlig langs de to hovedløpene, fra profil 6250 til forbi nordre påhugg på profil 8820. Noen strekninger også dekket av refraksjonsseismikk.
HELE strekningen med resistivitetsmålinger profil 6500 7000 7500 8000 8500 Mange antatte sprekke- og svakhetssoner på strekningen Registrert ved Flyfoto/kart og kartlegging i felt Refraksjonsseismikk Resistivitet Ikke nødvendigvis overensstemmelse mellom metodene Men hvordan så det ut på stuff?
SØRLIGSTE del av strekningen 4 5 6 7 8/F
4 6 5 a b c d 7 8 9
4 5 5 4 A B C
6a 6c ca.2000 Ωm D E 6d 3300 m/s alle 3800 m/s 500-1000 Ωm 3900 m/s 6b ca. 2000 Ωm 5 Sone 5: Både resistivitet, seismikk og kart/felt viser at det er noe her. Sprekkesone med noe leire, smalner inn fra sørvest mot nordøst (foto). Litt mer vann (>10 liter/minuttet mot før <5 liter). Sonen/hovedsprekkene faller steilt mot sør, som antydet på resistiviteten.
Sone 5, med MWD-tolkning foto2 foto1
Sone 5 i løp 11 nordg., v.side siste salve
Sone 5 i løp 11 nordg., v.heng siste salve
Sone 5 i løp 12 sørg., v.side
Sone 5 i løp 12 sørg., heng siste salve
6-sonene fra MWD-tolkningen, med rød seismikk og blå resistivitet (grå linjer fra kart/felt) vann 6-sonene: Både kart/felt, resistivitet og seismikk viser at det er noe her også, men ikke nødvendigvis sammenfallende. Viser seg å være sprekkesoner med noe leire (foto). Vann måles kun i inj.hull før injeksjon, mest <5 liter/min fra alle hull, men minst 50 liter/min på én stuff (vann). Mer?
7100 7 Mulig svakhetssone 7 SV-NØ fra kart/flyfoto (og resistivitet som antyder steilt sør, men ikke noe fra seismikken). Men slakt fallende, ujevn skifrig sone (blotning i kløft ved pil) passer med svake partier ved 6950. Mulig sone lenger nord fra georadar på myra (langsgående søkk NV-SØ) og seismikk, men ikke resistivitet. Allikevel en smal sone SSV-NNØ, se mwd en. Ingen partier med svekket berg på noen av stedene (overdekning 30m).
8 F >3000 Ωm >3000 Ωm 9 >3000 Ωm 2700 m/s 3800 m/s 2700 m/s 3500 m/s 7400 FOTO Flere soner er antydet fra kart/felt, seismikk og resistivitet, men ikke nødvendigvis på samme sted Så mwd borparametetrolkning fra drivinga. Ingen svakhetssoner av betydning, bare sporadisk nede i bergklasse D ca. 30-75 meter bergoverdekning. Bilde av sonen ved 7505.
11-7505 12-7505
NORDLIGSTE del av strekningen 10 12 13
12 9 10
begge innenfor 1000-2000 Ωm 10 Sone 10 (forkastning): 10 Både resistivitet, seismikk og kart/felt viser en svakhetssone her. MWD inn. Forkastningssone, varierende fra bred/oppsprukket til smalere sleppesoner (bilder). Varierende men sterk oppsprukket, noe leire, men mye vann. < 4-5m bred. Sonen står med steilt fall mot sør (ca. 70 o ), og ikke vertikalt/nordlig fall.
begge innenfor 1000-2000 Ωm FOTO driveretning sone 10 Mye vann, på det meste over 2 m3 pr. minutt fra 30-38 stk. injeksjonshull (lengde 24m), mest vann etter passering av sonen.
Løp 11, pel 7840 Båndet gneis, bergklasse B/C, før sonen
Løp 11, profil 7833, på veg inn i svakhetssone 10: Et forkastningsplan kommer fram i venstre hjørne. Øket oppsprekking i den rødlige gneisen inn mot planet.
løp 11, pel 7826 midt i svakh.sone 10. Meste av bevegelsen/deformasjonen i smale slepper/soner. Noe leire. Forholdsvis tørt grunnet forinjeksjon.
Profil 11-7822: Sonen ut i høyre vegg/vederlag. Spilingen blottlagt.
begge innenfor 1000-2000 Ωm FOTO driveretning sone 10 Mye vann, på det meste over 2 m3 pr. minutt fra 30-38 stk. injeksjonshull (lengde 24m), mest vann etter passering av sonen.
12-7825 (før sone 10) sørg. løp (12)
Løp 12, pel 7801 midt i svakhetssone 10. Bredere sone (4-5m) med generell oppsprekking, leire. Var vann, men tørt grunnet injeksjon.
Pel 12-7795: Sonen ut i høyre side. Merkbar forbedring i bergmassen.
Soner: Antatt hovedsone 12 i dette området, men også sprekker/sprekkesoner nesten parallelt tunnel. Begge deler rett stemmer. (MWD). Sone 12 hadde derimot steilt/moderat fall mot sørøst, ikke vertikalt/nordlig fall. Forkastning, breksjiert med stein, grus, leire i det sentrale delen (mektighet 0,5-1,5m). 12 12 J K 3300 m/s 12 < 500 Ωm I
Forkastning med 0,5-1,5m sentralsone. Steilt fall inn i stuffen. Tørt, eller bare lite vann. Oppknust i alle fraksjoner; stein, grus, leire.
Soner: Antatt hovedsone 12 i dette området, men også sprekker/sprekkesoner nesten parallelt tunnel. Begge deler stemmer. Sone 12 hadde derimot steilt/moderat fall mot sørøst, ikke vertikalt/nordlig fall. Forkastning, breksjiert med stein, grus, leire i det sentrale delen (mektighet 0,5-1,5m). Hele sonen totalt mindre enn 10 meter mektig. Lite vann, bare 5-15 liter/min fra inj.hullene. 12 12 J K 3300 m/s 12 < 500 Ωm I Rundt profil 8100: Oppsprekking nær parallelt tunnelen, men kun én, smal sone påtruffet i løp 12 (se mwd) Få sprekker og lite leire, men mye vann, opptil 1000-1500 liter/min fra inj.hull i dette området. I, J, K ikke merket i tunnelen (men 50-100m o.d.)
Hvor ble det av sone 12? (kommet 30m forbi). Uoppmerksom, for fort fram. Inn i sonen med full 5m-salve, mistet profilet.
Srøyting med E1000 Spiling, fjellband, radielle bolter. Ny sprøyting. Profilet gjenopprettet med 3m-salve.
sone 12 J >3000 Ωm 500-1000 Ωm K driveretning 12 3300 m/s 3000 m/s
Bortsett fra ved påhugg øverst til høyre (neste ark) er det ingen spesielle soner eller partier med oppsprukket berg. Det er heller ikke påvist noe med resistivitet, utenom ved påhugg. Høy borsynk ved 8600 skyldes større innslag av amfibolitt, mykere enn gneisen ellers. Lite vann, ingen spesielle stabilitetsvansker på strekningen.
foto 13 (<500 Ωm) 13(?) L (<500 Ωm) 13
Pel 12-8816: Steil, smal sone med svelleleire skiller mellom mørk gneis og rød, oppsprukken gneis.
En slags konklusjon: Kan sammenligne feltkartlegging, refraksjonsseismikk og resistivitet med driving av en flere km lang to-løps tunnel som krysser et ti-talls forventete svakhetssoner. De største sonene er påvist ved alle metoder, om enn ikke alltid helt på samme sted. Både resistivitet og seismikk indikerer flere mindre soner som ikke sees verken i tunnel eller på feltkartleggingen. Ikke alltid overenstemmelse mellom metodene, seismikk kan varsle en sone, resistiviteten ikke, og vise versa. Grundig feltkartlagging/terrenganalyse gir mest, men både resistivitet og seismikk gir viktig tilleggsinformasjon, særlig i tilfelle overdekning/bebyggelse. Problemer å finne mindre soner, men det kunne ikke feltarbeide heller. Stadig utviklingspotensiale.
NGU / Vegdirektoratet arbeider med en veileder for bruk av resistivitetsmålinger, med bl.a.: når antas metoden å fungere best? hvordan bør målingene utføres? hvordan bør data prosesseres og visualiseres? hvordan skal data tolkes? hvordan dokumentere arbeidet? krav til forberedelser for å sikre høy datakvalitet.