Práce byly realizovány celkem čtyřmi institucemi a zahrnovaly komplexní geologickou, petrologickou a petrofyzikální charakteristiku, stanovení základních hydrogeologických parametrů podzemních vod, spektrální analýzu vrtných jader, seismický monitoring, stanovení transportních charakteristik hornin nebo také analýzu geomechanických a geotechnických parametrů horninového masivu. Na základě integrace širšího souboru geologických dat byl vytvořen 3D strukturně-geologický a geomechanický model PVP Bukov.
Výzkumné práce poskytly ucelený soubor poznatků nezbytných pro následnou realizaci experimentů zaměřených na dlouhodobou bezpečnost a technickou proveditelnost budoucího hlubinného úložiště. Navíc tyto práce umožnily získat cenná data, která jsou k dispozici krátce po otevření horninového masivu důlním dílem.
Dle výsledků těchto prací je pracoviště situováno v monotónním komplexu metamorfovaných hornin - migmatitů, migmatitizovaných pararul a amfibolitů, které byly postiženy obvyklými křehkými i duktilními deformačními událostmi porovnatelnými s ostatními podobnými horninovými komplexy v Česku. Byly studovány produkty alterací, žilné výplně a charakter křehkých poruch. Stáří horninového prostředí bylo stanoveno na 340 milionů let, hlavní křehké struktury pak ukazují rozpětí věků na 287-307 Ma a 250-256 Ma. Hlavními minerály, které tvoří puklinové a zlomové výplně jsou kalcit, chlorit, hematit, slídy, kaolinit, smektit nebo illit.
Hydrogeologický výzkum zahrnoval práce na povrchové lokalitě a práce v podzemním díle. Data z povrchových měření byla použita ke korelacím s hydrogeologickými údaji z podzemních prostor. Hydrogeologická monitorovací síť obsahovala 3 monitorované vrty a 6 pramenů na povrchu a 36 monitorovaných bodů v podzemí. Hydrogeochemická studie objasnila složení, původ a věk a vztahy přítomných vod.
Hydrogeologický výzkum přinesl řadu důležitých informací o charakteru a časových změnách proudění a chemického složení podzemních vod v puklinovém prostředí pevných hornin v hloubkách odpovídajících plánovanému hlubinnému úložišti.
Byla vybudována hydrogeologická monitorovací síť, která umožňuje dlouhodobé sledování režimu podzemních vod v okolí důlního díla. Režim podzemní vody zde není stacionární, v průběhu času dochází k výrazným změnám. Obecně v průběhu ražby a úpravy prostoru PVP Bukov docházelo k poklesu vydatnosti přítoků podzemní vody, u některých přítoků byl tento pokles pozvolný (pokles vydatnosti o 25 % původní hodnoty v průběhu tří let), jinde výrazný (pokles o 80 % původní hodnoty).
Hydrogeologická charakterizace umožnila popsat i obecné trendy vývoje chemizmu podzemních vod v krystaliniku českého masivu. V mělčích částech krystalinika se přirozeně vyskytuje podzemní voda typu Ca-HCO3, v hlubších částech převažuje typ Na-HCO3. V dole Rožná je hloubkové rozhraní mezi těmito typy v hloubce cca 600 m (12. patro, úroveň PVP Bukov). Vlivem oxidace při ražbě se u vod mění poměr síranů a uhličitanů ve prospěch síranů, míra této změny závisí na geologických poměrech důlního díla (např. přítomnosti pyritu) a charakteru konkrétního přítoku. V geologicky pestrém, ložiskovém prostředí Rožné se v prostoru dolu nevyskytují podzemní vody typu Ca-HCO3 (s výjimkou čerstvě vyraženého PVP Bukov), pouze vody Ca-SO4. Výsledky výzkumu původu a stáří vod založené na stanovení obsahů tritia, freonů, a stabilní izotopů kyslíku, vodíku a síry ve vodách v podzemní výzkumné laboratoři ukazují směs vody starých od 200 do 9 tisíc let.
Na vybraných průzkumných vrtech bylo provedeno skenování a hyperspektrální analýza vrtného jádra. Byly rozlišeny základní minerály, zóny zvýšené alterace, mylonitové zóny a četnost křehkého porušení jádra. Na půlených jádrech z vrtů byla provedena také spektrální analýza za využití obrazové analýzy vzhledem k radianci a reflektanci daných minerálů.
Studium transportních parametrů hornin bylo zaměřeno na posouzení vlastností hornin ve vztahu k migraci radionuklidů v horninovém prostředí, tj. k procesům difúze a sorpce a jejich ovlivnění vlastnostmi horniny (složení, hustotní parametry a struktura). V rámci této části byly zkoumány transportní vlastnosti hornin, které se mohou vyskytnout na lokalitě Kraví hora či v jiných kandidátních lokalitách pro hlubinné úložiště. Na vzorcích hornin byly provedeny série difúzních testů s použitím radionuklidů 3H, 36Cl a 125I, a dále byla sledována sorpce vybraných radionuklidů (Cs, Sr, U, Se) na drcených vzorcích hornin. Získané výsledky prokázaly minimální propustnost krystalinického horninového prostředí.
Jednalo se o stanovení základních geotechnických parametrů horninového prostředí, a to jak vlastního důlního díla, tak průzkumných vrtů. Dále byly stanoveny mechanické, materiálové a technologické vlastnosti hornin v podzemí a na povrchu, a proběhlo ověření chování svorníkové výztuže. Pro testy byly využity vzorky odebrané při ražbách, z vrtů a povrchových výskytů. Kvalita horninového masivu byla určena na základě jader z průzkumných vrtů (index RQD), a dále určením indexových horninových klasifikací RMR a Q. Dle klasifikace RMR se podstatná část hodnocených profilů důlních děl PVP nachází v kategorii „dobré“ kvality horninového masivu.
Cílem bylo získat informace o napěťovém stavu a deformačním chování horninového masivu pomocí in-situ měření. Získaná data byla použita pro posouzení kvality horninového masivu, stanovení deformací podzemních důlních děl a stanovení indukovaných napětí v horninovém masivu v průběhu výstavby podzemní laboratoře. Měření napěťového stavu bylo realizováno pomocí hydraulického štěpení stěn vrtu, tzv. hydrofracturingu. Tato metoda umožňuje přímé měření napětí v oblastech dostupných jádrovými vrty. Metodou lze odvodit velikost a orientaci hlavních napětí.
Další analýza napěťového stavu horninového masívu, která však umožňuje stanovení celého tenzoru napjatosti a monitorování jeho změn v souvislosti s antropogenními zásahy do horninového masivu, byla prováděna v jádrových vrtech za pomoci speciální kuželové tenzometrické sondy. Dále byly také zkoumány přetvárné vlastnosti horninového masívu pomocí zařízení Goodman Jack.
Opakovaná konvergenční a tenzometrická měření byla realizována na čtyřech stanicích, které byly instalovány v průběhu výstavby PVP Bukov. Cílem opakovaných konvergenčních a tenzometrických měření bylo časoprostorové zhodnocení vývoje vzájemné interakce horninového masivu v blízkém okolí ražených podzemních chodeb laboratoře. Konvergenční metoda je založena na přesném měření vzdáleností mezi nainstalovanými body na konvergenčních profilech.
Konvergenční měření prokázala, že v případě důlních děl s profilem 9,2 m2 dosahovaly průměrné hodnoty konvergencí přibližně -1,5 mm (s maximy cca -2,5mm), a důlní díla o profilu 14,5 m2 pak vykazovaly maximální konvergence až -6,0 mm při průměrné hodnotě měření okolo -3,0 mm.
Tenzometrická měření byla realizována pomocí měřicích svorníků s osazenými tenzometrickými čidly, které monitorují změny jeho silového namáhání.
Účelem měření bylo stanovení velikosti vibrací (maximální hodnoty rychlosti kmitání) vyvolaných ražbou důlních děl PVP Bukov v 12. patře dolu Rožná. K měření byla použita digitální seismická aparatura, která byla nainstalována na 9. patře dolu Rožná poblíž jámy B1.
Z pohledu hodnocení vlivu vibrací na stabilitu důlního díla byly projevy zhodnoceny jako velmi slabé a nemohly poškodit důlní objekty. U 90 % trhacích pracích nebyla překročena hodnota 0,1 mm.s-1. Ustálený charakter záznamů trhacích prací prováděných při ražbě podzemního pracoviště prokázal, že nedochází k uvolňování kumulované energie při realizaci trhací práce. Také analýzy záznamů po skončení trhacích prací neprokázaly následné uvolnění kumulované energie z horninového masivu formou seismického jevu.
Na základě použitých metod byl vyhotoven 3D strukturně geologický model. Model zohledňuje 2 úrovně:
Pro lepší posouzení geologických podmínek byl vytvořen 3D model okolí PVP Bukov založený na nově získaných datech z podzemí, archivních datech a nově vytvořené geologické mapě. Celé podzemní pracoviště bylo vizualizováno ve 3D za využití laserscanu a podzemních dokumentací litologie, struktur, umístění vrtů, odběrů vzorků a bodů monitorovacích sítí.
Na základě 3D strukturně-geologického modelu a dalších získaných dat byl sestaven 3D geomechanický model PVP Bukov. Model byl určen pro numerické analýzy za účelem zhodnocení vlivu provedeného podzemního díla na stabilitu horninového masivu a stanovení pravděpodobného dosahu deformací od raženého díla.
Výsledky provedených analýz byly porovnávány s výsledky provedených konvergenčních měření. V tomto směru byla konstatována dobrá shoda vypočtených a měřených deformací horninového prostředí.
