Snimanje orijentacije pukotina u stijenama pomoću bušotinske kamere: brza, povoljna i precizna metoda za. kvantifikaciju stijenske mase

Autor: dr.sc. Ivica Pavičić, mag.ing.geol., poslijedoktorand

Jedan od ciljeva geoloških istraživanja je na temelju podataka s površine terena, rekonstruirati geološke odnose u podzemlju. Prilikom provođenja takvih istraživanja posebno je važno prikupiti čim više podataka s površine kako bi i rekonstrukcija odnosa u podzemlju bila realnija i preciznija. Podaci o orijentaciji pukotinskih sustava mogu se prikupiti na više načina: iz jezgri bušotina, pomoću optičkog ili akustičnog televiewer-a, karotažnih mjerenja, usmjerenih jezgri bušotine, te pomoću mjerenja bušotinskom kamerom. Najprecizniji način mjerenja orijentacija pukotina i pukotinskih sustava bio bi mjerenjima na izdancima, u zasjecima i usjecima, kamenolomima ili na površini terena bez vegetacije. Kada takva mjerenja nisu dostupna, jedina alternativa su mjerenja u bušotinama.

Područje istraživanja nalazi se na istočnoj strani poluotoka Pelješca nedaleko od mjesta Osobjava. Kako je područje istraživanja bilo pokriveno gustom vegetacijom te je dio terena bio nepristupačan, a mjerenja optičkim ili akustičnim televiewerom preskupo (cijena uređaja je nekoliko desetaka tisuća eura), posebno za preliminarna istraživanja prije otvaranja samog kamenoloma, bilo je potrebno razviti novu metodologiju prikupljanja podataka o orijentacijama pukotina. Tim znanstvenika s RGN-a (dr.sc. Ivica Pavičić i prof.dr.sc. Ivo Galić) te Perica Vukojević, mag.ing.geol. iz tvrtke Hidrogeo-projekt d.o.o. osmislili su inovativni način snimanja orijentacije diskontinuiteta u bušotinama pomoću bušotinske kamere. Rezultati ovih istraživanja objavljeni su 2020-e godine u znanstvenom časopisu Applied Sciences: Fracture System and Rock-Mass Characterization by Borehole Camera Surveying: Application in Dimension Stone Investigations in Geologically Complex Structures

Slika 1. Grafički sažetak – snimke kanala bušotine te iz njih derivirane orijentacije jednog od setova diskontinuiteta.

Na temelju lokacija bušotina, šest ih je predodređeno je za snimanje diskontinuiteta pomoću bušotinske kamere. Za snimanje je korištena bušotinska kamera sa vertikalnom i bočnom kamerom od kojih obje imaju zapis prostorne orijentacije (Slika 1 i 2). Kamera je na lokaciju dovezena terenskim vozilom te je pomoću stativa centrirana iznad bušotine. Nakon svih pripremnih radnji i provjera, kamera se pomoću vitla spušta u bušotinu. Svaki diskontinuitet je trodimenzionalno tijelo karakterizirano smjerom i kutom nagiba. Kut nagiba se još dodatno provjerava na jezgrama bušotina za veću preciznost. Svaka se pukotina tako mjeri ručno, u četiri točke (Slika 2 i 5) te se navedeni zapis crta u stereografsku projekciju kako bi se dobila orijentacija diskontinuiteta (Slika 4). Na vertikalnoj kameri odredi se okvirno pružanje i smjer nagiba koji se dodatno preciznije definiraju na bočnim kamerama (Slika 2). Sva se mjerenja snimaju kako bi se interpretacija mogla kasnije dodatno provjeriti u uredu.

Slika 2. A) Odnos presjeka kanala bušotine i stijenskog diskontinuiteta B) Bušotinska kamera; C) Vertikalna snimka kanala bušotine D, E, F, G) Bočna snimka kanala bušotine i traga pukotine (Pavičić et al., 2020).

U uvjetima gdje je nemoguće prikupiti dovoljno podataka s površine terena, snimanje bušotinskim kamerom te interpretacijom rezultata (Slika 4) dobiva se čvrsta osnova za donošenje odluka za daljnje planove ulaganja i metodu eksploatacije arhitektonsko-građevnog kamena.

Snimanjem pomoću bušotinske kamere moguće je vizualizirati stijenske mase u kanalu bušotine te izmjeriti karakteristike pukotina. Ostvareni rezultati i su zaključci su sljedeći: (1) Snimanjem bušotinskim kamerom omogućuje brzo, učinkovito i relativno jeftino geološko istraživanje pukotinskih sustava i stanja stijenske mase; (2) statistički parametri raspodjele pukotina, orijentacija pukotina i svrstavanje i setove, P₁₀, razmak pukotina, Volumetric Joint Count (Jv…) (Slike 3 i 4)…

 Tablica 1. Ciljevi i mogućnosti metode snimanja diskontinuiteta bušotinskom kamerom.

Slika 3. Prikaz dijagrama raspodjele veličine bloka u stijenskoj masi i tipovi blokovitosti stijenske mase (Palmstrom, 2001)

Slika 4. A) Setovi diskontinuiteta dobiveni mjerenjima bušotinskom kamerom te korelacija sa položajem unutar geološke strukture u svrhu definiranja parametara eksploatacije potencijalnog kamenoloma na Pelješcu (Pavičić et al., 2020)

Predstavljeni pristup mjerenja diskontinuiteta u bušotinama, je inovativna, relativno brza te povoljna metoda koja rezultira zadovoljavajućim ulaznim podacima o stanju stijenske mase, orijentaciji slojevitosti i pukotinskih sustava, preliminarnoj raspodjeli veličine bloka, što je vrlo važno u donošenju odluka u inicijalnoj fazi otvaranja kamenoloma ili drugog tipa radilišta. Metodologija je primjenjiva u velikom spektru geoznanosti i njima srodnim disciplinama: geotehnika, građevinarstvo, hidrogeologija (vodonosnici sa sekundarnom poroznosti), inženjerska geologija (odroni, ceste, vijadukti, mostovi tuneli itd.) gdje je poznavanje pukotinskih sustava ključno u planiranju i projektiranju daljnjih radova.

Slika 5. Terenske snimke provedenih mjerenja.

Reference:

1. Palmström, A. Measurement and characterizations of rock mass jointing. In In-Situ Characterization of Rocks; CRC Press/Balkema: Leiden, The Netherlands, 2001; pp. 1–40.
2. Pavičić, Ivica, Ivo Galić, Mišo Kucelj, and Ivan Dragičević. 2021. "Fracture System and Rock-Mass Characterization by Borehole Camera Surveying: Application in Dimension Stone Investigations in Geologically Complex Structures" Applied Sciences 11, no. 2: 764. https://doi.org/10.3390/app11020764

Dr.sc. Ivica Pavičić, mag. ing. geol. je poslijedoktorand na Zavodu za geologiju i geološko inženjerstvo na Rudarsko-geološko-naftnom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu. Doktorirao je 12.7.2018. godine s doktorskim radom pod nazivom Geneza, prostorna raspodjela i kvantifikacija poroznosti Žumberačkih gornjotrijaskih dolomita.

E-portfolio https://moodle.srce.hr/eportfolio/view/view.php?id=32388

ResearchGate https://www.researchgate.net/profile/Ivica-Pavicic-2

Google Scholar https://scholar.google.hr/citations?user=nAhx3kYAAAAJ&hl=hr&oi=ao

CROSBI https://www.bib.irb.hr/pretraga?operators=and|Pavi%C4%8Di%C4%87,%20Ivica%20%2833346%29|text|profile