Tutkimusassistentti Kai Nyman (oik.) ja geologi Juha Majaniemi tekivät maatutkamittauksia Hannusjärvellä. Tulokset kertoivat rakojen ja ruhjeiden sijainnista kalliossa. Kuva: Marit Wennerström, GTK

Tieto kallioperän heikkousvyöhykkeiden sijainnista vähentää yllätyksiä rakentamisessa

Teksti: Timo Hämäläinen

Kallioperän heikkousvyöhykkeiden sijainti saadaan selville entistä tarkemmin, kun geofysiikan tulkintatulokset yhdistetään geologiseen aineistoon. Vyöhykkeiden tarkka sijaintitieto auttaa rakennusprojektien hallinnassa.

GTK:n tutkijat selvittivät, kuinka maastossa käytettävät geofysikaaliset menetelmät soveltuvat kallioperän heikkousvyöhykkeiden tutkimiseen kaupunkiympäristössä. Aiemmin vastaaviin tutkimuksiin on yleensä käytetty geologisen aineiston lisäksi lentogeofysikaalista aineistoa.

– Geologisissa tutkimuksissa kallioperää tutkitaan kairausnäytteistä ja kohteista, jotka ovat paljastuneet maapeitteen alta. Geofysiikan mittaukset täydentävät kuvaa kohteiden välillä ja niiden ulkopuolella, geofyysikko Taija Huotari sanoo.

Tieto heikkousvyöhykkeiden tarkasta sijainnista auttaa rakennuskohteen suunnittelussa ja urakoiden arvioinnissa.

– Kallioperän heikkousvyöhykkeiden tutkiminen jo kohteen suunnitteluvaiheessa vähentää mahdollisia yllätyksiä rakennusvaiheessa, sanoo erikoisasiantuntija, geologi Marit Wennerström.

Huotari ja Wennerström arvioivat, että tutkimuksia tarkentamalla rakennuttajat ja urakoitsijat voisivat saavuttaa säästöjä rakennusprojektin kustannuksissa ja samalla tarkentaa urakan aikataulua.

– Pienellä panostuksella voidaan saavuttaa lisähyötyjä, sillä geologisten ja geofysikaalisten tutkimusten osuus hankkeiden kokonaiskustannuksista on varsin pieni, Wennerström toteaa.

Mittauksia kaupunkiympäristössä

Espoon kaupungin ehdotuksesta tutkimus- ja testauspaikoiksi valikoitui kolme kohdetta: Länsi Metro Oy:n metrotunneliosuudet Hannusjärvellä ja Finnoossa sekä Helsingin seudun ympäristöpalvelut HSY vesihuollon jätevedenpuhdistamon rakennushanke Blominmäessä.

GTK:lla oli valmiina geologista tietoa tutkimuskohteiden kallioperästä ja heikkousvyöhykkeistä. Nyt tarkoituksena oli testata käytännössä, miten heikkousvyöhykkeiden sijainti voidaan saada esiin maastogeofysiikan menetelmillä.

Käytössä oli erilaisia maastogeofysiikan menetelmiä, kuten sähköisiä monielektrodivastusluotauksia, sähkömagneettisia maatutka-, EM31- ja max-min -mittauksia sekä magneettisia ja painovoimamittauksia.

Tutkijat kokeilivat myös uudenlaisia mittaustapoja. Esimerkiksi Blominmäellä magneettiset mittaukset tehtiin tavanomaista tiheämmällä linja- ja pistevälillä.

Tutkijat pääsivät samalla testaamaan, miten geofysiikan mittauksia voidaan tehdä kaupunkiympäristössä, jossa on paljon erilaisia mittaustyötä rajoittavia tekijöitä ja häiriölähteitä, kuten kaapeleita, putkia ja sähkölinjoja.

– Sähköistä luotausta ei esimerkiksi voi tehdä vilkkaasti liikennöityjen asfalttiteiden yli ilman erikoisjärjestelyjä. Tällöin yleensä valitaan jokin muu menetelmä. Mittauksiin pitää myös saada lupa tontin omistajilta, mikä vaatii oman aikansa ja järjestelynsä, Huotari kertoo.

Geofysiikan mittaustulokset varmennettiin vertaamalla niitä muihin havaintoihin ja tutkimustuloksiin. Metrotyömaalla maanpinnalta tehdyt mittaukset voitiin todentaa metrotunnelin kallioseinämien kartoitustuloksista.

Blominmäellä geofysiikan tutkimukset koostuivat erilaisista reikä- ja petrofysiikan mittauksista sekä magneettisista ja vastusluotausmittauksista. Blominmäellä geofysiikalla havaitut heikkousvyöhykkeet havaittiin myös kairasydämissä rikkonaisina kivilajeina.

Valikoima eri menetelmiä

Geologisten tutkimustulosten yhdistäminen maastogeofysiikan mittauksiin kiinnostaa erityisesti Pohjoismaissa. Huotarin mukaan GTK on menetelmien integroinnissa kärkijoukossa.

– Testasimme kussakin kohteessa montaa eri menetelmää. Perinteisesti kehitetään ja käytetään yleensä vain yhtä geofysiikan menetelmää kerrallaan.

GTK:lla on tutkijoiden mukaan jo valmiudet tarjota asiakkaille monipuolinen yhdistelmä geologisia ja geofysikaalisia tutkimusmenetelmiä. Sopivat menetelmät räätälöidään asiakkaan tarpeiden ja kohteen mukaan.

GTK jatkaa menetelmäintegroinnin kehitystyötä Suomen Akatemian rahoittamassa GECCO-projektissa sekä omarahoitteisessa projektissa, jossa kehitetään yhdyskuntarakentamisen 3D-mallinnusta.

Esimerkki monielektrodiluotaustulkinnasta Hannusjärven alueelta. Tulkinta antaa viitteitä mahdollisesta ruhjeesta kalliossa. Tulkinta: Taija Huotari, GTK

GTK vahvistaa geofysiikan osaamista Suomessa

Teksti: Timo Hämäläinen

GTK käynnisti syksyllä kaksivuotisen ohjelman, jonka avulla se pyrkii varmistamaan geofysikaalisen huippuosaamisen säilymisen Suomessa.

– Geofysiikan koulutus on vähentynyt merkittävästi Suomessa. Lisäksi moni GTK:ssa työskennellyt geofysiikan osaaja on siirtynyt tai siirtyy lähitulevaisuudessa eläkkeelle. Ohjelman avulla haluamme turvata osaajien riittävyyden tulevaisuudessa, sanoo geofysiikan sovellukset -yksikön päällikkö Heikki Forss.

Huippuosaamisen varmistamiseksi GTK rekrytoi uuden tutkimusprofessorin kansainvälisellä haulla. Tutkimusprofessorin nimi julkaistaan kevään kuluessa. Lisäksi erikoistutkijan tehtävä tulee hakuun myöhemmin tänä vuonna.

– Palkkaamme myös aiempaa enemmän opiskelijoita kesätöihin. Osa heistä voi tulla myös ulkomailta.

Yhtenä keskeisenä toimenpiteenä GTK vahvistaa yhteistyötä Helsingin ja Oulun yliopistojen sekä ulkomaisten kumppanuusyliopistojen kanssa. GTK tukee opinnäytetöitä ja kehittää yhteisiä tutkimushankkeita.

– Olemme perustamassa tutkimusaihepankkia. Keräämme sinne kiinnostavia aiheita, jotka sopivat esimerkiksi opinnäytetöihin gradu-, tohtori- tai postdoc-tason tason tutkimusten kohteiksi.

GTK tukee entistä enemmän oman henkilöstön kouluttautumista ja opintoja. Ensimmäiset kaksi geofyysikkoa ovat jo aloittaneet jatko-opinnot väitöstyöhön tähtäävässä ohjelmassa.

Lisäksi käytössä on strategisen osaamisen turvaamiseksi GTK:n sisäistä rahoitusta, jonka avulla tutkijat voivat syventää osaamistaan vierailemalla ulkomaisissa tutkimuslaitoksissa ja yliopistoissa tai he voivat kutsua huippututkijoita vierailulle Suomeen.

Geologi Marit Wennerström ja geofyysikko Taija Huotari ovat selvittäneet geofysikaalisten menetelmien käyttöä kaupunkiympäristössä. Kuva: Olli Häkämies