Association Analysis of Petrophysical and Rock Mechanical Data from ONKALO EDZ Study Area in ONK-TKU-3620, Olkiluoto, Finland

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112252421
Title: Association Analysis of Petrophysical and Rock Mechanical Data from ONKALO EDZ Study Area in ONK-TKU-3620, Olkiluoto, Finland
Author: Kiuru, Risto
Other contributor: Helsingin yliopisto, Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta, Fysiikan laitos
University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics
Helsingfors universitet, Matematisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2016
Language: eng
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2017112252421
http://hdl.handle.net/10138/163024
Thesis level: master's thesis
Discipline: Geophysics
Geofysiikka
Geofysik
Abstract: Physical and mechanical properties of drill core specimens were determined as a part of investigations into excavation damage in the dedicated study area in ONK-TKU-3620. The main goal of this study was to find indicators of excavation damage in the form of anomalous physical properties linked to increased porosity or lower mechanical strength. Geophysical indicators are desired for their ease, speed and cost-effectiveness. The secondary goal was to find associations between dynamic and static elastic properties, to allow estimation of rock mechanical properties using geophysical measurements. The parameters most sensitive to the presence of (saline) pore space fluid showed depth dependencies. Resistivity showed abnormally low values in the first 0.2 m, and an increase with depth in the first 0.7 m from the study area surface. S-velocity, shear impedance, shear modulus and Young's modulus all showed abnormally low values in the first 0.2 m from the study area surface. In addition to clear depth dependencies, other indicators of excavation damage were found. Specimens in the first 0.7 m from the study area surface showed increased proportion of high (> 0.5 %) porosity values. Combinations of high porosity/shallow depth, low resistivity/shallow depth, high porosity/low resistivity, low IP/shallow depth and low IP/high porosity also seem to separate anomalous specimens. S-velocity, P/S -ratio, Poisson's ratio and all three impedances in respect to depth separated anomalous specimens. Abnormally high S-velocity in respect to other elastic properties also seemed to separate anomalous specimens. On one of the anomalous specimens, the presence of an EDZ feature was confirmed by Posiva geologist. This specimen could be identified based on S-velocity, P/S -ratio, Poisson's ratio and all three impedances. Best indicators for excavation damage based on this study would appear to be resistivity, S-velocity, shear impedance, shear modulus and Young's modulus. Most of the other elastic parameters in conjunction with other parameters could be used to identify anomalous specimens. The results support the use of electrical and seismic methods to identify excavation damage. Estimation of static elastic properties based on dynamic elastic properties does not appear possible based on this study. The views and opinions presented here are those of the author, and do not necessarily reflect the views of Posiva.Kairanäytteiden fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia tutkittiin osana louhintavauriotutkimuksia ONKALOn louhintavaurion tutkimusalueella (ONK-TKU-3620). Tutkimuksen tavoitteena oli löytää louhintavaurion indikaattoreiksi anomaalisia fysikaalisia ominaisuuksia, jotka olisivat yhteydessä korkeaan huokoisuuteen tai matalaan lujuuteen. Tutkimuksen toissijainen tavoite oli löytää yhteyksiä dynaamisten ja staattisten elastisten ominaisuuksien välillä, jotta geofysikaalisia mittauksia voitaisiin käyttää kalliomekaniikan parametrien estimointiin. Syvyysriippuvuus havaittiin suolaiselle saturaatiovedelle herkissä parametreissa. Ominaisvastusarvot olivat epätyypillisen matalia ensimmäiset 0.2 m tutkimusalueen pinnasta, ja kasvoivat ensimmäiset 0.7 m. S-nopeus, S-nopeuden impedanssi, liukukerroin ja kimmokerroin olivat epätyypillisen matalia ensimmäiset 0.2 m tutkimusalueen pinnasta. Syvyysriippuvuuksien lisäksi löydettiin muita louhintavaurion indikaattoreita. Näytteet ensimmäisten 0.7 m syvyyksiltä olivat muita todennäköisemmin huokoisuudeltaan suuria (> 0.5 %). Yhdistelmät korkea huokoisuus/pieni syvyys, matala ominaisvastus/pieni syvyys, korkea huokoisuus/matala ominaisvastus, matala IP/pieni syvyys sekä matala IP/korkea huokoisuus erottelivat anomaalisia näytteitä. S-nopeus, P/S -suhde, Poissonin luku, sekä kaikki kolme impedanssia suhteessa syvyyteen erottelivat anomaalisia näytteitä. Epätyypillisen korkea S-nopeus suhteessa muihin elastisiin parametreihin erotteli myös anomaalisia näytteitä. Yhdessä anomaalisista näytteistä oli Posivan geologin havaitsema EDZ piirre. Tämä näyte erottui S-nopeuden, P/S -suhteen, Poissonin luvun ja impedanssien perusteella. Tämän tutkimuksen perusteella, parhaat louhintavaurion indikaattorit ovat ominaisvastus, S-nopeus, S-nopeuden impedanssi, liukukerroin ja kimmokerroin. Useimpia elastisia parametreja pystyttiin käyttämään yhdessä muiden parametrien kanssa anomaalisten näytteiden erottamiseen. Tulokset tukevat sähköisten ja seismisten menetelmien käyttöä louhintavaurion tunnistuksessa. Staattisten elastisten parametrien arviointi dynaamisten perusteella puolestaan ei tämän tutkimuksen perusteella vaikuta mahdolliselta. Tässä työssä esitetyt näkemykset ja mielipiteet ovat kirjoittajan, eivätkä välttämättä vastaa Posivan näkemystä.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Pro_Gradu_Kiuru.pdf 32.53Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record