MENU

Komplexní geologická charakterizace

2013 - 2017
Řešitelé: Česká geologická služba; Ústav Geoniky Akademie věd ČR v.v.i.; ÚJV Řež, a. s.; SG Geotechnika, a.s.
Tento dílčí projekt byl realizován v rámci projektu Výzkumná podpora bezpečnostního hodnocení hlubinného úložiště, který je součástí přípravy hlubinného úložiště v ČR. Cílem projektu bylo multidisciplinární zhodnocení horninového prostředí v prostoru budovaného pracoviště během výstavby.

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.

 

Geologické mapování, mineralogická, petrologická, petrofyzikální, a geochronologická charakterizace horninového prostředí

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.  

a – migmatitizovaný amfibolit, b – amfibolit, c – hydrotermálně alterovaný amfibolit

 

Hydrogeologické mapování

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.

Mapa dokumentovaných a monitorovaných přítoků podzemních vod do PVP Bukov

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.

 

Spektrální analýza vrtného jádra

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.

 

Ukázka hyperspektrálních obrazových dat

 

Stanovení transportních charakteristik horninového prostředí PVP Bukov

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.

 

Geotechnické a geomechanické parametry a kvalita horninového masivu

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.

 

Měření napěťově-deformačního stavu horninového masivu in-situ

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.

Zařízení Goodman Jack

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.

 

 

 

Konvergenční a tenzometrická měření

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.

Schéma konvergenční stanice

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.

Schéma tenzometrické stanice

Tenzometrická měření byla realizována pomocí měřicích svorníků s osazenými tenzometrickými čidly, které monitorují změny jeho silového namáhání.

 

Seismické projevy trhacích prací

Seismická aparatura

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.

 

 

3D strukturně-geologický model

Na základě použitých metod byl vyhotoven 3D strukturně geologický model. Model zohledňuje 2 úrovně:

  1. detailní strukturní model PVP Bukov včetně jeho přístupových částí, který využívá data získaná během ražeb (např. strukturní mapování, geologická mapa)
  2. globální, který vizualizuje struktury širšího okolí pracoviště včetně zpracované archivní dokumentace dolu Rožná.

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.

 

3D geomechanický model

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.

O cookies

Cookies jsou malé soubory, do kterých webové stránky mohou ukládat informace o vaší aktivitě a preferencích. Používají se například aby si prohlížeč zapamatoval Vaše přihlášení, nebo aby se uložila Vaše volba v tomto okně. Cookies také využívají různé marketingové nástroje za účelem personalizace reklamy či analýzy zájmů uživatele.

Nutné pro funkci

Tyto cookies jsou potřeba pro správnou funkci tohoto webu.
NázevPopis
pll_languagePoužíváme k udržení informace o jazyku.
cookie_cnsntPoužíváme k uložení nastavení soukromí.
wordpress_, wordpress_logged_in_Používáme k identifikaci přihlášeného uživatele.

Sledování návštěvnosti

Pro sledování návštěvnosti používáme nástroje poskytované třetími stranami. Veškerá nasbíraná data jsou anonymizována, vaše osobní údaje sbírány nejsou.
NázevPopis
Google AnalyticsTento nástroj používáme k vyhodnocování návštěvnosti našeho webu. Nastavuje cookies, podle kterých od sebe rozeznává uživatele, a to bez jejich přímé identifikace.
Souhlasím