Slate layers in a cave

Geologinen 3D-mallinnus – koska kivetkin kiinnostavat

Kirjoittaja Ville-Matti Seppä
31/01/2022

Geologinen 3D-mallinnus – koska kivetkin kiinnostavat

Onko kivilajilla, kallion rakenteilla tai kiven ominaisuuksilla merkitystä kalliorakennusprojekteissa? Miksi geologiaa edes pitäisi 3D-mallintaa, eivätkö perinteiset tasokartat riitä?

Geologinen tiedonkeruu, varsinkin kallionäytekairaus, on kallis tutkimusmenetelmä. Siksi on tärkeää ymmärtää, mitä tutkimustuloksilla on mahdollista saavuttaa ja millaisia rajoituksia valittuun tutkimusohjelmaan sisältyy.

Geologia on lähtökohtaisesti tiedettä, jossa muuttujina ovat ajan lisäksi tilavuus ja geometriat. Geologian ymmärtäminen vaatii tilavuudellista hahmotuskykyä, sillä geologian ongelmat ja ratkaisut ovat kolmiulotteisia. Kun geologia on 3D-mallinnettu, se voidaan helposti liittää osaksi muiden suunnittelualojen työnkulkua.

Geologinen malli
3D-malli, johon on yhdistetty tietoa monesta eri lähteestä

Projektin alkuvaiheessa tehty mallinnus on hyödyksi myös lisätutkimusten ohjelmoinnissa. Nykyiset mallinnustyökalut mahdollistavat tehokkaan työskentelyn, jossa geologin aikaa ei enää kulu ”viivojen piirtämiseen”. Säästynyt aika pystytään käyttämään varsinaiseen mallintamiseen ja geologisten rakenteiden tulkintaan. Implisiittinen mallintaminen, jossa pintoja ja tilavuusmalleja luodaan automaattisesti olemassa olevan datan perusteella, on tullut vahvasti osaksi jokaisen pätevän geologin työkalupakkia.

Projektin edetessä ja tietomäärän karttuessa on mallia helppo päivittää. Maastosta tai tunnelityömaalta kerätty uusi kartoitustieto viedään osaksi geologista mallia ja pienin askelin malli tarkentuu. Uusi yksittäinen pistetieto liittyy osaksi geologista tulkintaa, jonka avulla aikaisemmat havainnot saavat joko vahvistusta osakseen tai sitten mallia pitää muuttaa vastaamaan uutta kartoitushavaintoa. Kaiken olemassa olevan tiedon tulisikin tukea sitä tulkintaa joka mallinnukseen on geologiasta tehty.

Miten geologisen lähtödatan luotettavuutta arvioidaan?

Geologinen tulkinta, laboratorioanalyysi tai kenttämittaus muuttuu vallitsevaksi totuudeksi siinä vaiheessa, kun se on merkitty suunnitteludokumentteihin. Tästä syystä mallien tekijöillä ja lähtötiedon tarkastelijoilla on oltava hyvä käsitys siitä, minkälaista aineistoa ollaan käsittelemässä.

Usein kaiken datan ajatellaan olevan samanarvoista laadultaan ja tarkkuudeltaan. Näin ei kuitenkaan aina ole. Alkuperäinen data tai osa käytössä olevasta tiedosta on voinut esimerkiksi käydä läpi koordinaattimuunnoksen. Tällöin mahdollisuus jäännösvirheeseen on aina olemassa. Tämän takia alkuperäiset koordinaatit tulisi aina tallentaa osaksi käytettävää tietokantaa.

Osa käytetystä lähtötiedosta voi myös olla kymmenien vuosien takaa. Onko tämä tieto yhtä luotettavaa tarkkuudeltaan ja laadultaan kuin tänä vuonna kerätty? Kairasydänloggauksessa ja maastokartoituksessa on lisäksi aina inhimillisen virheen riski. Geologin tekemä havainto on myös usein subjektiivinen. Varsinkin lyhyissä projekteissa olisikin suositeltavaa, että esimerkiksi loggausta hoitaisi vain yksi geologi. Näin pienennetään mahdollisuutta ristiriitaisiin tulkintoihin, jotka johtuvat eri henkilöiden tekemistä subjektiivisista havainnoista.

Teknisiin apuvälineisiin ei pidä myöskään sokeasti luottaa, esimerkiksi käsi-gps voi tallentaa pisteen kauaksikin todellisesta sijainnista. Tärkeää olisikin, että lähtötiedon kerääminen olisi hyvin kaavamaista ja standardisoitua. Lisäksi kaikelle tuotetulle lähtötiedolle pitää aina suorittaa laadunvarmistus.

Geologinen tulkinta vaatii edelleen geologia – ohjelmisto ei tee tulkintaa

Vaikka nykyaikaiset ohjelmistot ovat tehneet mallintamisesta helppoa ja nopeaa, on laadukkaan mallin tekeminen edelleen kiinni malintavan geologin näkemyksestä ja tulkinnasta. Pelkästään nappia painamalla ei laadukasta mallia saa tehtyä. Hyvässä mallissa kaikki kerätty aineisto tukee sitä tulkintaa, jonka geologi on esimerkiksi kallioperän ruhjeisuudesta tai kallionlaadusta tehnyt.

3d-malli
3D-mallin elementtejä yhdistettynä vaakaleikkaus- ja pystyleikkauskuviin

Mallinnusohjelmalla tehty tulkinta on aina 3D-tulkinta. Tasokartalle piirretty tulkinta ruhjeesta ei anna läheskään samanlaista ymmärrystä rakenteista kuin 3D-malli, josta voidaan havainnollisesti nähdä, miten esimerkiksi kallion rakenteet ja ruhjeet on tulkittu jatkumaan. Tarvittaessa 3D-tulkinnat pystytään aina liittämään osaksi 2D-aineistoa tai toisinpäin.

Hyvä geologinen malli luo tarvittavan perustan onnistuneelle rakennushankkeen toteutukselle. Voidaankin vaivatta sanoa, että hyvin tehty geologinen malli tuottaa helposti enemmän lisäarvoa mille tahansa projektille kuin minkä verran sen tekemisestä aiheutuu kustannuksia.

Kirjoittaja

Ville-Matti Seppä - Osastopäällikkö, geologia ja kaivossuunnittelu

Ville-Matti Seppä

Osastopäällikkö, geologia ja kaivossuunnittelu

Ota yhteyttä: Ville-Matti Seppä

AFRY huolehtii yksityisyydensuojastasi pitämällä henkilötietosi turvassa. Käsittelemme henkilötietoja tietosuojaselosteemme mukaisesti noudattaen aina soveltuvia lakeja ja säännöksiä.