by apex geoservices ltd - environmental protection … · glanbia doc no ie0310818-22-rp-0001 issue...

42
Glanbia Doc No IE0310818-22-RP-0001 Issue A Project Purple 2 05 July 2012 ATTACHMENT 3 SUMMARY REPORT ON GEOPHYSICAL SURVEY BY APEX GEOSERVICES LTD.

Upload: duongdung

Post on 19-Jul-2018

212 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Glanbia Doc No IE0310818-22-RP-0001 Issue A Project Purple 2 05 July 2012

ATTACHMENT 3

SUMMARY REPORT ON GEOPHYSICAL SURVEY

BY APEX GEOSERVICES LTD.

AGL12083_01

REPORT ON THE

GEOPHYSICAL SURVEY

AT

PROJECT PURPLE

FOR

IGSL

APEX Geoservices Limited Kilanerin Gorey Co. Wexford T: 0402 21842 F: 0402 21843 E: [email protected] W: www.apexgeoservices.com

17TH MAY 2012

       

AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012  

 

 

PRIVATE AND CONFIDENTIAL

THE FINDINGS OF THIS REPORT ARE THE RESULT OF A GEOPHYSICAL SURVEY USING NON-INVASIVE SURVEY TECHNIQUES CARRIED OUT AT THE GROUND SURFACE. INTERPRETATIONS CONTAINED IN THIS REPORT ARE DERIVED FROM A KNOWLEDGE OF THE GROUND CONDITIONS, THE GEOPHYSICAL RESPONSES OF GROUND MATERIALS AND THE EXPERIENCE OF THE AUTHOR. APEX GEOSERVICES LTD. HAS PREPARED THIS REPORT IN LINE WITH BEST CURRENT PRACTICE AND WITH ALL REASONABLE SKILL, CARE AND DILIGENCE IN CONSIDERATION OF THE LIMITS IMPOSED BY THE SURVEY TECHNIQUES USED AND THE RESOURCES DEVOTED TO IT BY AGREEMENT WITH THE CLIENT. THE INTERPRETATIVE BASIS OF THE CONCLUSIONS CONTAINED IN THIS REPORT SHOULD BE TAKEN INTO ACCOUNT IN ANY FUTURE USE OF THIS REPORT.

PROJECT NUMBER AGL12083

AUTHOR CHECKED REPORT STATUS DATE

EURGEOL SHANE O`ROURKE P.GEO., M.SC (GEOPHYSICS)

EURGEOL PETER O’CONNOR P.GEO., M.SC (GEOPHYSICS), DIP.

EIA MGT. V.01 17TH MAY 2011

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

1 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

          CONTENTS  

1.  EXECUTIVE SUMMARY ................................................................................................................ 3 2.  INTRODUCTION ............................................................................................................................ 4 

2.1  Survey Objectives ....................................................................................................................... 4 2.2  Site Background ......................................................................................................................... 4 

2.2.1  Topography ............................................................................................................................................... 4 

2.2.2   Geology .................................................................................................................................................... 4 

2.2.3   Soils & Vulnerability ................................................................................................................................. 6 

2.2.4   Trial Pits ................................................................................................................................................... 6 

2.3  Survey Rationale ........................................................................................................................ 7 3.  RESULTS & INTERPRETATION ................................................................................................... 8 

3.1  Seismic Refraction Profiling ....................................................................................................... 8 3.2  MASW Results........................................................................................................................... 8 3.3   Conductivity Mapping .............................................................................................................. 10 3.4  2D Electrical Resistivity Tomography (ERT) ........................................................................... 11 3.5  Discussion ............................................................................................................................... 11 3.5.1  Overburden ............................................................................................................................... 11 

3.5.2   Bedrock .................................................................................................................................................. 12 

3.5.3   Bedrock Depth ....................................................................................................................................... 12 

3.5.4   Fault ....................................................................................................................................................... 13 

4.  RECOMMENDATIONS ............................................................................................................... 14 5.  REFERENCES ............................................................................................................................ 15 6.  APPENDIX A: DETAILED METHODOLOGY ............................................................................. 16 

6.1  Seismic Refraction Profiling ..................................................................................................... 16 

6.1.1   Principles ............................................................................................................................................... 16 

6.1.2   Data Collection ...................................................................................................................................... 16 

6.1.3   Data Processing ..................................................................................................................................... 16 

6.1.4   Relocation .............................................................................................................................................. 16 

6.2  MASW ...................................................................................................................................... 16 

6.2.1   Principles ............................................................................................................................................... 16 

6.2.2   Data Collection ...................................................................................................................................... 17 

6.2.3   Data Processing ..................................................................................................................................... 17 

6.2.4   Relocation .............................................................................................................................................. 18 

6.3  Electrical Resistivity Tomography (ERT) ................................................................................. 18 

6.3.1   Principles ............................................................................................................................................... 18 

6.3.2   Data Collection ...................................................................................................................................... 18 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

2 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

6.3.3   Data Processing ..................................................................................................................................... 19 

6.3.4   Relocation .............................................................................................................................................. 19 

6.4  Ground Conductivity Mapping ................................................................................................. 19 

6.4.1   Principles ............................................................................................................................................... 19 

6.4.2   Data Collection ...................................................................................................................................... 19 

6.4.3   Data Processing ..................................................................................................................................... 20 

6.4.4   Relocation .............................................................................................................................................. 20 

7.  APPENDIX B: MASW RESULTS ................................................................................................ 21 8.  APPENDIX C: DYNAMIC MODULI ............................................................................................. 25 9.  APPENDIX D: SEISMIC REFRACTION PLATES ....................................................................... 29 10.  APPENDIX E: DRAWINGS .......................................................................................................... 30 

 

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

3 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

1.    EXECUTIVE SUMMARY 

APEX Geoservices Limited was requested by IGSL, on behalf of PM Group, to carry out a geophysical  investigation as part of  the ground  investigation at  the Project Purple  site near Belview, Co. Kilkenny. 

The objectives of the survey were to assess the depth to bedrock and the weathering and excavatability of the bedrock, and to identify the type of bedrock & overburden, as well as any possible karst development and soft zones. 

The investigation consisted of Seismic Refraction Profiling, MASW Profiling (Multichannel Analysis  of  Surface  Waves),  Conductivity  Mapping  and  2D  Electrical  Resistivity Tomography (ERT).  

The site comprised 20Ha of grassland with a wetlands area in the north‐east of the site, with the rock type comprising rhyolitic volcanics and grey slates.  Karst features will  not be an issue in this rock type.  

The results  indicate that overburden comprises mainly sandy gravelly clay, with silt/clay in the north‐east and some sand/gravel pockets.  Overburden is generally firm‐very stiff / medium dense – very dense throughout. 

MASW  Profiling  indicates  firm‐very  stiff  material  in  the  area  of  the  main  building footprint.  

The proposed building  footprint  is  located  across  the  transition  from  shallow  volcanic bedrock in the south to deeper meta‐siltstones and shales in the north.    

Bedrock has been interpreted as thin (0.5‐1.0m) moderately siltstone/slate (which will be marginally  rippable  to  requiring  breaking/blasting)  and  slightly  weathered‐fresh siltstone/slate (requiring breaking/blasting) in the area of the buildings and the north and east of the site.  Rhyolite has been in interpreted in the south and west of the site.    

Bedrock  depth  has  been  interpreted  as  1.5‐2.5m  in  the  south  of  the  field  with  the planned main building, falling to 11m bgl in the north of this field.  The remainder of the site includes a zone of shallow rock (0.5‐3.5m bgl) in the centre of the site, surrounded by deeper (3.5‐6.0m) rock, with rock >6.0m bgl throughout the north of the site. 

The  excavation  of  the  building  footprint  will  encountered  changing  overburden  and bedrock  condition  from  south  to  north.  Permeabilities  of  the  volcanic  and metamorphosed  rocks,  where  encountered,  are  likely  to  be  higher  than  the shale/mudstones.   

A possible NE‐SW fault with an offset to the SE has been interpreted through the centre of the site. 

 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

4 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

2.    INTRODUCTION 

APEX Geoservices Limited was requested by IGSL., on behalf of PM Group, to carry out a geophysical  investigation as part of  the ground  investigation at  the Project Purple  site near Belview, Co. Kilkenny. 

2.1     Survey Objectives 

The objectives of the survey were to: 

1. Assess the depth to bedrock and the weathering and excavatability of the bedrock 

2. Identify the type of bedrock 

3. Provide information on the type and thickness of the overburden 

4. Estimate the overburden stiffness values  

5. Identify any karst zones or fissure/fault zones in the bedrock. 

2.2     Site Background 

The site is located 700m north‐west of Belview Port, Co. Kilkenny, and comprises gently undulating grassland.   A wet marshy area  is present  in  the north‐east of  the  site.   An industrial zone  is planned to be built on site.   The site  is surrounded by roadway to the north, east  and west  and by  grassland  to  the  south.   The  river  Suir estuary  is  located 500m south of the site.    

2.2.1      Topography 

The topography of the site slopes gently from approx. 30 mOD in the north of the site to approx. 15.5mOD in the south of the site.    

2.2.2   Geology 

The GSI Bedrock Geology map for the area indicates that the site is mainly underlain by rhyolitic  volcanic  and  grey  and  brown  slates  of  the  Campile  Formation,  with  felsic volcanics of  the Campile Formation  in  the south‐west of the site.   A  fault runs  through the site from SW‐NE.  There are no karstic weathering features in these rock formations. 

 

 

 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

5 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

 Fig.2.1. Geological map for the site.  

Fig.2.2. Soils map for the site.  

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

6 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

2.2.3   Soils & Vulnerability 

The Teagasc soils map for the area shows that the site comprises Devonian sandstone till, with the wetlands area comprising alluvium.   The vulnerability  for the area  (Figure 2.3) ranges from low in the north‐east to high in the south‐west.    

 

2.2.4   Trial Pits 

No. 36 trial pits have been opened by the client on site and the results have been made available to assist with the geophysical interpretation. 

The  results generally  indicate overburden comprising  firm‐very stiff sandy/silty gravelly clay with occasional lenses of coarse gravel or sandy silt/clay. 

No. 18 trial pits were conducted  in the field where the main building  is planned (Figure 12083_01), and these have been opened to 4.0m bgl without reaching bedrock with the exception of four trial pits  in the south of the field which recorded probable weathered rock (metamorphosed mudstone/siltstone) at 2.5‐3.1m bgl. 

 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

7 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

TP24 (metamorphosed mudstone/siltstone at 1.5m bgl) to the south of the planned main building) and TP22 (metamorphosed mudstone/siltstone at 2.5m bgl) at the main gate to the east, also recorded bedrock. 

Five of the remaining trial pits recorded probable weathered rock (rhyolite volcanic rock) in the west of the site at 1.7‐2.3m bgl. 

2.3     Survey Rationale 

Seismic Refraction Profiling measures the velocity of refracted seismic waves through the overburden and rock material and allows an assessment of the thickness and quality of the materials  present  to  be made.  Stiffer  and  stronger materials  usually  have  higher seismic velocities while soft, loose or fractured materials have lower velocities.  Readings are  taken  using  geophones  connected  via  multi‐core  cable  to  a  seismograph.    This method will allow us to profile the depth to the top of the bedrock, along profiles across the site. 

Electrical  Resistivity  Tomography  (ERT)  soundings  will  image  the  resistivity  of  the materials  in  the  subsurface  along  a  profile  to  produce  a  pseudo‐section  showing  the variation in resistivity to 30m bgl.  Each pseudo‐section will be interpreted to determine the material type along the profile at  increasing depth, based on the typical resistivities returned for Irish ground materials.       

Conductivity Mapping measures the same geophysical property as ERT, and  in this case materials with  a  low  resistivity will have  a high  conductivity.   Conductivity mapping  is carried out using an EM31 Conductivity Meter, which is carried across the ground in set pattern, to provide conductivity values for the materials from 0 – 6.0m bgl.   

The MASW method  is  used  to  estimate  shear‐wave  (S‐wave)  velocities  in  the  ground material to indicate possible soft zones.  Overburden material with an S‐wave velocity of <175 m/s  is generally classified as soft.   The depth of  investigation  for this method will depend on the source type and geophone spacing.    In this survey an effective depth of investigation of 1.3‐18.9m bgl was achieved.  

 

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

8 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

3.    RESULTS & INTERPRETATION 

3.1    Seismic Refraction Profiling 

Four seismic refraction spreads (Profiles S1‐S4) were recorded throughout the site.  Each of the profiles was 46m in length and has a depth of investigation of approx. 16m. 

The seismic data has outlined four velocity layers and has been generally interpreted on the following basis: 

Layer Seismic 

Velocity (m/s) Average Seismic Velocity (m/s) 

 Thickness (m)         Interpretation  Stiffness/Rock Quality  Excavatibility 

1  229‐641  347  0.6‐1.6  Overburden Soft‐Firm / Loose‐Medium Dense 

Diggable 

2  735‐1159  954  0.1‐3.6  Overburden Firm‐Stiff / Medium 

Dense‐Dense Diggable 

 

3  1333‐2135  1656  0.9‐13.4 

Overburden Stiff‐very Stiff / 

Dense‐Very Dense Diggable 

 

Highly‐Moderately Weathered Bedrock 

Fair Marginally Rippable – Break/Blast 

4  2782‐3454  3066   Slightly Weathered – 

Fresh Bedrock Good  Breaking/Blasting

3.2    MASW Results 

MASW processing has been carried out for Profiles S1‐S4. 

The processed shear wave velocities  (Fig.3.1) range from 207 – 798 m/s (average of 490 m/s) for material interpreted as overburden,  with a corresponding Gmax (Fig.3.2) of 91 – 1272 MPa (average of 565 MPa).  These velocities generally indicate overburden which is firm‐very stiff / medium dense–very dense (Figure 3.3), and do not indicate the presence of soft zones. 

For the field which is planned to comprise the main building, the velocity profiles indicate that the overburden material to the south of the field (Profiles S1 & S4) is generally stiffer than the material to the north (Profiles S2 & S3).   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

9 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

 

 

  

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Dep

th (m

)

Fig.3.1 Shear wave Velocity, Vs (m/s)

S1

S2

S3

S4

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 1000 2000 3000 4000

Dep

th (m

)

Fig. 3.2 Calculated Gmax Values (MPa)

S1

S2

S3

S4

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

10 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

Fig.3.3.  Shear‐wave velocity and corresponding soil cohesion. 

3.3     Conductivity Mapping 

The conductivity  results are  indicative of  the bulk conductivity of  the ground materials from 0‐6.0m bgl and have been generally interpreted as follows: 

Conductivity (mS/m) 

Interpretation 

1.0 – 4.5  0.5‐3.5m of sandy gravelly CLAY followed by bedrock 

4.5 – 6.0  3.5‐6.0m of sandy gravelly CLAY followed by bedrock 

6.0 – 10.0  >6.0m of sandy gravelly CLAY

10.0 – 12.0  >6.0m of SILT/CLAY

12.0 ‐ 16.0  Influenced By Metal

 

These results are discussed in Section 3.5.1 below.   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

11 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

3.4    2D Electrical Resistivity Tomography (ERT) 

2‐D  ERT  Profiles  R1‐R7  have  been  acquired  across  the  site  (Drawing  12083_01).    The profiles have been interpreted on the following basis (Drawing 12083_01): 

Resistivity (Ohm.m) Interpretation

80 ‐ 250   Sandy gravelly CLAY

250 ‐ 806   clayey SAND/GRAVEL

160 ‐ 320  SLATE

250 ‐ 320   Weathered SILTSTONE

320 ‐ 1280   SILTSTONE

250 ‐ 320   Weathered RHYOLITE

320 ‐ 1280   RHYOLITE

Note that Profiles R8 and R9 are influenced by services and have not been interpreted. 

3.5    Discussion 

3.5.1  Overburden  

Material with resistivities of 80‐250 and 250‐806 Ohm‐m has been  interpreted as sandy gravelly clay and clayey sand/gravel respectively. 

Sandy gravelly clay is by far the most abundant soil type throughout and this is confirmed by the trial pits.  Occasional lenses of clayey sand/gravel have also been interpreted. 

The conductivity results confirm that sandy gravelly clay is abundant throughout.  A zone of silt/clay (>6.0m thick) has been interpreted from the conductivity results in the north‐east of the site  in the wetlands area, which coincides with the zone of alluvium on the Soils map above. 

Layer  1  for  the  seismic  refraction  results  indicates  soft‐firm  /  loose‐medium  dense overburden  from 0.6‐1.6m bgl  (in the area of the planned main building where seismic refraction profiling has taken place). 

Layer 2 indicates firm‐stiff / medium dense‐dense overburden to a depth of 0.9‐4.6m bgl. 

Layer 3  indicates stiff‐very stiff / dense–very dense overburden followed by moderately bedrock.  

 

 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

12 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

3.5.2   Bedrock 

Bedrock with a resistivity of 160–320 and 320‐1280 Ohm‐m in the north and east of the site has been interpreted as slate and siltstone respectively.  Near‐surface material in the north and west of the site has been interpreted as weathered siltstone. 

Bedrock with a resistivity of 250–320 and 320‐1280 Ohm‐m  in  the west of  the site has been interpreted as weathered rhyolite and rhyolite respectively. 

This subdivision of the bedrock types is based on the resistivity results, the trial pit results and the geological map for the site. 

Moderately weathered siltstone/slate has been interpreted for Profiles R2 and R3 in the area of the planned main building.   This material has been  interpreted for the southern part  of  this  field with  a  thickness  of  approx.  0.5‐1.0m.    The  seismic  refraction  results indicate that this material will be marginally rippable to requiring breaking blasting. 

Slightly weathered to fresh siltstone has been interpreted as underlying this material and this will require breaking / blasting upon excavation. 

Slightly weathered  to  fresh slate has been  interpreted at  slightly greater depths  in  the north of this field (Profiles R1‐R3), and this material will also require breaking / blasting upon excavation. 

Weathered rhyolite has been interpreted for Profiles R5‐R7 in the south and west of the site, with a thickness of approx. 0.5‐3.5m.  The results for Profiles R6 and R7 indicate that zones of variable weathering of the rhyolite will be present in the south and west of the site.    This may  result  in  the  development  of  corestones  (fresh  unweathered  bedrock alongside zones of completely weathered bedrock).   One of  these areas  is  targeted  for further investigation below.  

Slightly weathered to fresh rhyolite has been interpreted as underlying this material. 

3.5.3   Bedrock Depth 

Overall bedrock depth in the area of the planned main building is interpreted to increase to  the north  (Drawing 12083_04), with bedrock depth at 1.5‐2.5m  in  the  south of  the field and up to 11m in the north of the field. 

The conductivity results (and Profiles R4‐R7) may be used to  indicate the depth to rock across the remainder of the site.  These results (Drawing 12083_03) indicate that a zone of shallow rock  is present  in  the centre of the site, with rock depth  interpreted as 0.5‐3.5m bgl.  This is surrounded to the north and south by an area with an interpreted rock depth of 3.5‐6.0m bgl.  The northern one‐third of the site is then interpreted to comprise bedrock which  is  >6.0m bgl  (and up  to  11m bgl,  see  above).   A  small  area of deeper bedrock is also interpreted for the far south of the site.       

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

13 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

Due  to  the very similar  resistivities between slate and sandy gravelly clay confirmatory drilling is required to confirm the bedrock depth in the north of the field where the main building is located. 

The  excavation  of  the  building  footprint  will  encountered  changing  overburden  and bedrock  condition  from  south  to  north.  Permeabilities  of  the  volcanic  and metamorphosed  rocks,  where  encountered,  are  likely  to  be  higher  than  the shale/mudstones.   

   

3.5.4   Fault 

As noted on Fig 2.1 SW‐NE fault are present on the GSI map running through the site and enclosing a wedge of volcanic bedrock. The geophysics and trial pit data indicate that the volcanic rock is more extensive in the south and centre of the site and a possible SW‐NE fault  has  been  interpreted  running  along  the  north‐western  side  of  the  volcanics.  An offset of this possible fault to the SE is also shown on Maps 12083_03 and 12083_04.      

 

  

 

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

14 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

4.    RECOMMENDATIONS 

The  following boreholes  (Drawing 12083_03)  are proposed  to  confirm  the geophysical results.  The report should be revised after the completion of the direct investigation. 

      Borehole             Easting            Northing Target / Depth 

PBH1  264760.0  113202.4  Rock depth / type.  To 25m 

PBH2  264702.0  113130.4  Rock depth / type.  To 10m 

PBH3  264772.6  112981.8  Possible fault.  To 15m 

PBH4  264971.2  112933.9  Possible completely weath. rock. To 15m 

PBH5  264559.6  112821.3  Possible completely weath. rock. To 15m 

PBH6  264760.0  113250  Rock depth / type.  To 20m 

 

Where bedrock excavation is proposed a detailed assessment of excavatability should be carried out combining the results of the geophysical survey, rotary core drilling, strength testing, and trial excavation pits using a high powered excavator.  

 

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

15 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

5.    REFERENCES 

Bell F.G., 1993;  

‘Engineering Geology’, Blackwell Scientific Press. 

Campus Geophysical Instruments, 2000;  

‘RES2DINV ver. 3.4 Users Manual’, Birmingham, England. 

Hagedoorn, J.G., 1959;  

‘The  plus  ‐  minus  method  of  interpreting  seismic  refraction  sections’,  Geophysical Prospecting, 7, 158 ‐ 182. 

Palmer, D., 1980; 

‘The Generalized Reciprocal Method of seismic refraction interpretation’, SEG. 

Redpath, B.B., 1973; 

‘Seismic  refraction  exploration  for  engineering  site  investigations’, NTIS, U.S.  Dept.  of Commerce 

Soske, J.L., 1959; 

‘The blind zone problem in engineering geophysics’, Geophysics, 24, pp 359‐365. 

KGS, 2000, Surfseis Users Manual, Kansas Geological Survey. 

Park, C.B., Miller, R.D., and Xia, J., 1998;  

Ground roll as a tool to image near‐surface anomaly:SEG Expanded Extracts, 68th Annual Meeting, New Orleans, Louisiana, 874‐877. 

Park, C.B., Miller, R.D., and Xia, J., 1999;  

Multi‐channel analysis of surface waves (MASW): Geophysics, May‐June issue. 

 

 

 

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

16 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

6.    APPENDIX A: DETAILED METHODOLOGY 

6.1    Seismic Refraction Profiling 

6.1.1   Principles 

The seismic refraction profiling method measures the velocity of refracted seismic waves through the overburden and rock material and allows an assessment of the thickness and quality of the materials present to be made. Stiffer and stronger materials usually have higher  seismic  velocities while  soft,  loose or  fractured materials have  lower  velocities.  Readings are taken using geophones connected via multi‐core cable to a seismograph.  

6.1.2   Data Collection 

Four seismic spreads were recorded on the 2nd May 2012 using a Geode high‐resolution 24 channel digital seismograph with geophone spacings of 2m.  The source of the seismic waves was a sledgehammer. 

6.1.3   Data Processing 

The recorded data was interpreted using the ray‐tracing and intercept time methods, to acquire depths to  layer boundaries and the P‐wave velocities of these  layers, using the FIRSTPIX and GREMIX programs. 

GREMIX  interprets  seismic  refraction data  as a  laterally varying  layered earth  structure.    It incorporates the slope‐intercept method, parts of the Plus‐Minus Method of Hagedoorn (1959), Time‐Delay Method, and  features the Generalized Reciprocal Method  (GRM) of Palmer  (1980). Up to  four  layers can be mapped, one deduced  from direct arrivals and three  deduced  from  refractions.    Phantoming  of  all  possible  travel  time  pairs  can  be carried out by adjusting reciprocal times of off shots.   

6.1.4   Relocation 

All data were referenced using a Pro‐XS Differential GPS system with c.20mm accuracy.  

6.2    MASW 

6.2.1   Principles 

The Multi‐channel Analysis of  Surface Waves  (MASW)  (Park et al., 1998, 1999) utilizes Surface  waves  (Rayleigh  waves)  to  determine  the  elastic  properties  of  the  shallow subsurface  (<15m). Surface waves carry up  to  two/thirds of  the seismic energy but are usually considered as noise  in conventional body wave reflection and refraction seismic surveys. 

The  penetration  depth  of  surface  waves  changes  with  wavelength,  i.e.  longer wavelengths  penetrate  deeper. When  the  elastic  properties  of  near  surface materials vary with depth, surface waves then become dispersive, i.e. propagation velocity changes with frequency. The propagation (or phase) velocity is determined by the average elastic 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

17 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

property of the medium within the penetration depth. Therefore the dispersive nature of surface waves may be used  to  investigate  changes  in elastic properties of  the  shallow subsurface.  

The MASW  method  employs  the  multi‐channel  recording  and  processing  techniques (Sheriff  and Geldart,  1982)  that  have  similarities  to  those  used  in  a  seismic  reflection survey and which allow better waveform analysis and noise elimination. To produce a shear wave  velocity  (Vs) profile  and  a  stiffness profile of  the  subsurface using  Surface waves the following basic procedure is followed: 

(i)  A point source (eg. a sledgehammer) is used to generate vertical ground motions, 

(ii)  The  ground  motions  are  measured  using  low  frequency  geophones,  which  are disposed along a straight line directed toward the source, 

(iii)  the  ground  motions  are  recorded  using  either  a  conventional  seismograph, oscilloscope or spectrum analyzer, 

(iv)  a  dispersion  curve  is  produced  from  a  spectral  analysis  of  the  data  showing  the variation of Surface wave velocity with wavelength, 

(v)  the  dispersion  curve  in  inverted  using  a modeling  and  least  squares minimization process  to produce a subsurface profile of  the variation of Surface wave and shear wave velocity with depth, 

(vi)  a stiffness‐depth profile (shear modulus, G) can be derived from elastic theory. 

6.2.2   Data Collection 

The  recording equipment consisted of a Geode 24 channel digital  seismograph, 24 no. 10HZ vertical geophones, hammer energy source with mounted trigger and a 24 take‐out cable, with a 2m geophone spacing.     Fieldwork was carried out on  the 2nd May 2012. Weather conditions were generally fair to good. Overall data quality was good.  

1D MASW  Data  was  acquired  during  the  acquisition  of  the  above  seismic  refraction spreads S1‐S4, with an additional shot at 1m off each end of each spread.   

6.2.3   Data Processing 

MASW  processing  was  carried  out  using  the  SURFSEIS  processing  package  developed  by Kansas Geological Survey  (KGS, 2000). SURFSEIS  is designed  to generate a  shear wave  (Vs) velocity profile.  SURFSEIS data processing involves three steps:  (i)  Preparation of the acquired multichannel record. This involves converting the data file into the processing format. (ii)  Production of a dispersion curve from a spectral analysis of the data showing the variation of Raleigh wave phase velocity with wavelength. Confidence  in the dispersion curve can be 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

18 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

estimated through a measure of signal to noise ratio (S/N) which is obtained from a coherency analysis.  Noise  includes  both  body waves  and  higher mode  surface waves.  To  obtain  an accurate dispersion curve the spectral content and phase velocity characteristics are examined through an overtone analysis of the data. 

(iii)          Inversion of the dispersion curve is then carried out to produce a subsurface profile of the variation of shear wave velocity with depth.  

The shear wave velocities were then converted into shear modulus values using the formulae: (1)       

G = Vs2 *ρ/1000000 

 Where    G   =   Shear Modulus (MPa) 

        Vs  =   Shear Wave Velocity (m/s)         ρ  =   Density (kg/m3)  

The  Vp  velocities  were  combined  with  the  shear  wave  velocity  data  to  calculate Poissons  ratio,  dynamic Bulk modulus  and  Youngs Modulus  for  each  of  the  layers outlined by the P‐wave data analysis using the formulae in Davies & Schulteiss, 1980 as follows: 

(2)        u=(Vp/Vs)²‐2 / 2((Vp/Vs)²‐2) (3)        E = 2Vs

2 ρ(1 +u)/1000 where      E   =   Youngs Modulus (GPa)         Vs  =   Shear Wave Velocity (m/s)         ρ  =   Density (kg/m3)         u  =   Poisson’s ratio and  (4)    B   =   E/3(1‐2 u) where      B   =   Bulk Modulus (MPa)     E   =   Youngs Modulus (MPa)     u  =   Poisson’s ratio 

6.2.4   Relocation 

All data were referenced using a Pro‐XR Differential GPS system with c.20mm accuracy.  

 

6.3    Electrical Resistivity Tomography (ERT) 

6.3.1   Principles 

This  surveying  technique makes use of  the Wenner  resistivity  array.  The  2D‐resistivity profiling method  records a  large number of  resistivity  readings  in order  to map  lateral and vertical changes  in material types.   The 2D‐resistivity profiling method  involves the use  of  1‐64  electrodes  connected  to  a  resistivity meter,  using  computer  software  to control the process of data collection and storage. 

6.3.2   Data Collection 

Profiles R1‐R9 were  recorded using a Tigre  resistivity meter,  imaging  software,  two 32 takeout multicore cable and up to 64 stainless steel electrodes.  Saline solution was used 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

19 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

at the electrode\ground  interface  in order to gain a good electrical contact required for the  technique  to  work  effectively.  The  recorded  data  were  processed  and  viewed immediately after  the survey.   The  initial results  for Profiles R8‐R9  indicated  that  these profiles were influences by an underground service.     

6.3.3   Data Processing 

The  field  readings  were  stored  in  computer  files  and  inverted  using  the  RES2DINV package (Campus Geophysical Instruments, 1997) with up to 5 iterations of the measured data carried out for each profile to obtain a 2D‐Depth model of the resistivities. 

The inverted 2D‐Resistivity models and corresponding interpreted geology are displayed on  the  accompanying drawings.   Distance  is  indicated  along  the horizontal  axis of  the profiles. Profiles have been contoured using the same contour intervals and colour codes. 

6.3.4   Relocation 

All data were referenced using a Pro‐XR Differential GPS system with c.20mm accuracy.  

 

6.4    Ground Conductivity Mapping 

6.4.1   Principles 

This is an electromagnetic technique used to investigate lateral variations in overburden material and to assist with the indication of the depth to bedrock. 

This method operates on the principle of  inducing currents  in conductive substrata and measuring the resultant secondary electro‐magnetic field. The strength of this secondary EM  field  is  calibrated  to  give  apparent  ground  conductivity  in  milliSiemens/metre (mS/m).   Readings over material such as organic waste and peat give high conductivity values while readings over dry materials with a low clay mineral content such as gravels, limestone or quartzite give low readings. 

The EM31 survey technique determines the apparent conductivity of the ground material from 0‐6m bgl depending on the dipole mode used. Depending on the dipole mode used, the measured conductivity  is a  function of  the different overburden  layers and/or  rock from 0 to 6m below ground level.  

6.4.2   Data Collection 

The  EM31  equipment  used was  a  GF  CMD‐4  conductivity meter  equipped with  data logger.  This  instrument  features  a  real  time  graphic  display  of  the  previous  20 measurement  points  to monitor  data  quality  and  results.    Conductivity  and  in‐phase values were  recorded  one  each  side  of  the  roadway which  surrounds  the  TMF.  Local conditions and variations were recorded. 

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

20 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

6.4.3   Data Processing 

The  conductivity  and  inphase  field  readings were downloaded,  contoured  and plotted using  the  SURFER  8  program  (Golden  Software,  2008).  Data  which  was  affected  by metallic  objects  was  removed.    Assignation  of  material  types  and  possible  anomaly sources was carried out, with cross‐reference to other data. The contoured conductivity data are displayed on Drawing 12083_02‐04. 

6.4.4   Relocation 

All  data were  referenced  using  a Garmin  handheld  system with  sub  3m  accuracy.  All positions are given in Irish National Grid coordinates.  

 

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

21 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

7.  APPENDIX B: MASW RESULTS   

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

22 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

23 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

24 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

25 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

8.  APPENDIX C: DYNAMIC MODULI 

S1 Calculation of static and dynamic moduli

Depth Vs Vp density Poissons Shear* Youngs

* Bulk* Youngs** ratio Mod. Mod. Mod. Mod.

(m bgl) m/sec m/sec kg/m^3 MPa GPa GPa MPa Dynamic Dynamic Dynamic Static Gmax Emax

1.473 216 923.1617 2000 0.471 93.32 0.275 1.580 4.74 2.228 216 923.1617 2000 0.471 93.32 0.275 1.580 4.74 2.228 489 923.1617 2000 0.305 477.50 1.247 1.068 57.55 3.171 489 1823.075 2000 0.461 477.50 1.396 6.011 69.33 3.171 619 1823.075 2000 0.435 765.64 2.197 5.626 146.61

4.35 619 1823.075 2000 0.435 765.64 2.197 5.626 146.61 4.35 603 1823.075 2000 0.439 726.06 2.089 5.679 134.90

5.824 603 1823.075 2000 0.439 726.06 2.089 5.679 134.90 5.824 823 3267.585 2700 0.466 1826.73 5.357 26.393 637.86 7.666 823 3267.585 2700 0.466 1826.73 5.357 26.393 637.86 7.666 1032 3267.585 2700 0.445 2872.78 8.300 24.998 1313.93 9.969 1032 3267.585 2700 0.445 2872.78 8.300 24.998 1313.93 9.969 1601 3267.585 2700 0.342 6922.74 18.580 19.598 4965.95

12.461 1601 3267.585 2700 0.342 6922.74 18.580 19.598 4965.95

* from Davies & Schulteiss, 1980. ** converted to static equivalent using empirical correlation from Heerden, 1987.

Soil density taken as 2000kg/m3 Rock density taken as 2700kg/m3

 

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

26 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

S2 Calculation of static and dynamic moduli

Depth Vs Vp density Poissons Shear* Youngs

* Bulk* Youngs** ratio Mod. Mod. Mod. Mod.

(m bgl) m/sec m/sec kg/m^3 MPa GPa GPa MPa Dynamic Dynamic Dynamic Static Gmax Emax

1.319 230 983.0992 2000 0.471 105.81 0.311 1.792 5.83 2.235 230 983.0992 2000 0.471 105.81 0.311 1.792 5.83 2.235 297 983.0992 2000 0.450 175.95 0.510 1.698 13.18

3.38 297 1653.055 2000 0.483 175.95 0.522 5.231 13.68 3.38 492 1653.055 2000 0.451 484.06 1.405 4.820 70.11

4.811 492 1653.055 2000 0.451 484.06 1.405 4.820 70.11 4.811 414 1653.055 2000 0.467 343.07 1.006 5.008 40.41

6.6 414 1653.055 2000 0.467 343.07 1.006 5.008 40.41 6.6 496 1653.055 2000 0.451 491.54 1.426 4.810 71.84

8.836 496 1653.055 2000 0.451 491.54 1.426 4.810 71.84 8.836 745 2873.233 2700 0.464 1498.36 4.387 20.292 458.83

11.631 745 2873.233 2700 0.464 1498.36 4.387 20.292 458.83 11.631 860 2873.233 2700 0.451 1995.81 5.791 19.629 725.47 15.125 860 2873.233 2700 0.451 1995.81 5.791 19.629 725.47 15.125 1267 2873.233 2700 0.379 4334.35 11.957 16.511 2399.51 18.906 1267 2873.233 2700 0.379 4334.35 11.957 16.511 2399.51

* from Davies & Schulteiss, 1980. ** converted to static equivalent using empirical correlation from Heerden, 1987.

Soil density taken as 2000kg/m3 Rock density taken as 2700kg/m3    

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

27 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

S3 Calculation of static and dynamic moduli

Depth Vs Vp density Poissons Shear* Youngs

* Bulk* Youngs** ratio Mod. Mod. Mod. Mod.

(m bgl) m/sec m/sec kg/m^3 MPa GPa GPa MPa Dynamic Dynamic Dynamic Static Gmax Emax

1.892 207 366.2775 2000 0.265 85.71 0.217 0.154 3.21 1.892 335 1017.212 2000 0.439 224.15 0.645 1.771 19.41 3.206 335 1017.212 2000 0.439 224.15 0.645 1.771 19.41 3.206 482 1017.212 2000 0.356 463.91 1.258 1.451 58.39 4.848 482 1017.212 2000 0.356 463.91 1.258 1.451 58.39 4.848 331 1017.212 2000 0.441 218.97 0.631 1.777 18.71

6.9 331 1017.212 2000 0.441 218.97 0.631 1.777 18.71 6.9 532 1017.212 2000 0.311 566.78 1.487 1.314 76.94

9.466 532 1017.212 2000 0.311 566.78 1.487 1.314 76.94 9.466 771 3100.353 2700 0.467 1605.27 4.710 23.813 515.87

12.673 771 3100.353 2700 0.467 1605.27 4.710 23.813 515.87 12.673 790 3100.353 2700 0.465 1686.78 4.943 23.704 558.67 16.682 790 3100.353 2700 0.465 1686.78 4.943 23.704 558.67 16.682 866 3100.353 2700 0.458 2024.09 5.901 23.254 748.33

* from Davies & Schulteiss, 1980. ** converted to static equivalent using empirical correlation from Heerden, 1987.

Soil density taken as 2000kg/m3 Rock density taken as 2700kg/m3    

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

28 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

 

S4 Calculation of static and dynamic moduli

Depth Vs Vp density Poissons Shear* Youngs

* Bulk* Youngs** ratio Mod. Mod. Mod. Mod.

(m bgl) m/sec m/sec kg/m^3 MPa GPa GPa MPa Dynamic Dynamic Dynamic Static Gmax Emax

1.269 213 340.1254 2000 0.176 91.05 0.214 0.110 3.14 1.919 213 892.03 2000 0.470 91.05 0.268 1.470 4.54 1.919 409 892.03 2000 0.367 334.66 0.915 1.145 34.54 2.731 409 892.03 2000 0.367 334.66 0.915 1.145 34.54 2.731 678 892.03 2000 3.746 678 892.03 2000 3.746 797.631 892.03 2000 5.015 797.631 892.03 2000 5.015 875.509 3847.05 2700 0.473 2069.59 6.096 37.200 789.50 6.601 875.509 3847.05 2700 0.473 2069.59 6.096 37.200 789.50 6.601 969.485 3847.05 2700 0.466 2537.73 7.441 36.576 1097.14 8.583 969.485 3847.05 2700 0.466 2537.73 7.441 36.576 1097.14 8.583 1540.984 3847.05 2700 0.404 6411.51 18.009 31.411 4716.56

10.729 1540.984 3847.05 2700 0.404 6411.51 18.009 31.411 4716.56

* from Davies & Schulteiss, 1980. ** converted to static equivalent using empirical correlation from Heerden, 1987.

Soil density taken as 2000kg/m3 Rock density taken as 2700kg/m3    

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

29 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

9.  APPENDIX D: SEISMIC REFRACTION PLATES 

 

 

 

   

  Geophysical Investigation,  Project Purple for IGSL     

30 AGL12083 Project Purple Geophysical Report      May 2012     

10.  APPENDIX E: DRAWINGS 

The information derived from the geophysical investigation is presented in the following drawings:  12083_01     Geophysical Location Map        1:2500   @ A3    12083_02     Conductivity Results        1:2500   @ A3    12083_03     Main Conductivity Interpretation      1:2500   @ A3    12083_04     Buildings Conductivity Interpretation    1:1000   @ A3    12083_05     Interpreted Resistivity Sections      1:1000   @ A1