Characterization of Bedrock for Geo-Environmental Site Assessment

Branko Marjanovic, John G. Agar, Tai T. Wong

In the proceedings of: GEO2010 Calgary: 63rd Canadian Geotechnical Conference & 6th Canadian Permafrost Conference

Session: W3-D

ABSTRACT: The City of Calgary and its immediate vicinity are underlain by a few metres to some 80 m of unconsolidated sediments overlying siltstone, sandstone and shale bedrock strata. In this geologic setting, it is quite common to begin a phase II environmental site investigation using auger drill rigs. One inherent problem with using auger rigs is that they can penetrate weathered bedrock and even some distance into intact bedrock without the logging technician always noticing the changes in stratigraphy. Consequently, monitoring wells have been installed with screens straddling the soil overburden and bedrock strata, potentially resulting in cross-contamination and improper assessment of hydraulic properties with exaggerated estimates of the vertical extent of impacts. To overcome this deficiency, boreholes can be advanced using diamond coring where bedrock is encountered. Diamond coring techniques permit better characterization of the bedrock with respect to fracturing and discontinuity by evaluating total core recovery and rock quality designation (RQD). During diamond coring, the borehole is usually cased thus minimizing potential vertical cross-contamination. Downhole geophysical methods can provide additional indicators for stratigraphic changes and enable the proper location of screen intervals for monitoring wells. Two case histories will be presented to illustrate the use of diamond coring drilling and downhole geophysical methods in the subsurface investigation and remediation process.

RÉSUMÉ: La ville de Calgary et ses environs proches reposent sur une couche de sédiments inconsolidés d'environ 80 m d'épaisseur, eux même sur un substratum rocheux de siltstone, grès et schiste. A cause de cette séquence géologique il est courant de commencer une Etude Environnementale de Site de Phase II en utilisant une foreuse à tarière. Un problème inhérent à l'utilisation de ce type de foreuse c'est que le substratum rocheux, altéré ou non, peut être atteint sans que le technicien en charge du log géologique ne s'aperçoive du changement de stratigraphie. En conséquence des puits de contrôle ont été installés avec leur section crépinée à cheval entre les sédiments inconsolidés et le substratum rocheux, pouvant potentiellement mener à une contamination croisée. Ce type d'installation peut également conduire à une estimation erronée des propriétés hydrauliques ainsi qu'à une estimation exagérée de l'étendue verticale de la pollution. Pour parer à cette faiblesse, le trou de sonde peut être avancé en utilisant une foreuse à diamant lorsqu'un substratum rocheux est présent. Lors de l'utilisation d'une foreuse à diamant le trou de sonde est généralement tubé afin de minimiser les risques de contamination croisée. Les méthodes géophysiques en puits, telles la mesure de conductivité électrique ou la diagraphie gamma (log gamma naturel) peuvent fournir des informations complémentaires au niveau des changements stratigraphiques et permettent un choix approprié de l'intervalle à crépiner pour les puits de contrôle. Deux exemples vont être présentés afin d'illustrer l'utilisation d'une foreuse à diamant ainsi que les méthodes géophysiques pour l'investigation de subsurface ainsi que pour la remédiation de site.

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