Engineering geology of the ramu 1 hydro-electric project in Papua New Guinea

Summary

The Ramu 1 Hydro-electric Scheme is located in the Eastern Highlands of Papua New Guinea. The scheme forms the first stage of a three-stage project to harness the Ramu River as it descends from the Highlands through the Ramu Gorge to the Ramu Valley, a drop of 760 m in 11 km. The Ramu 1 Scheme utilises the upper 225 m of head and has a maximum potential of 75 megawatts.

Most of the excavations for the Ramu 1 Hydro-electric Scheme are located in a basal marble layer and overlying interbedded shale — siltstone — greywacke sequence of the Omaura Greywacke (Oligocene). Within the project area these two units form a disharmonic fold in which the marble represents a uniform and flat dipping layer, and the interbedded shale — siltstone — greywacke sequence has been deformed into a southeast-plunging anticline with small secondary chevron folds on the flanks. Both rock types have been intruded by Miocene dolerite of the Akuna Igneous Complex. The different structural styles of the two units are reflected in the form of the dolerite intrusions, which followed the main tension directions in both rock types. In the marble the dolerite occurs predominantly as sills on bedding planes and gently dipping fractures. In the shale — siltstone — greywacke it forms dykes along near-vertical joints oriented either parallel or at right angles to the fold axis.

The rock conditions encountered during construction of the scheme are directly related to the structural geology of the area. Excavation problems were caused by the solution and collapse of cave structures in the marble located in particular along bedding planes and dolerite sills; by block and wedge-failures along bedding planes and dolerite dykes in the shale — siltstone — greywacke; and by densely fractured or crushed rock in the vicinity of the contact between the two rock units.

Résumé

L’ouvrage hydroélectrique Ramu 1 est situé dans la province montagneuse de l’est de la Papouasie Nouvelle-Guinée. Il constitue la première de trois réalisations visant à exploiter, sur le fleuve Ramu, une dénivellation de 760 m en 11 km (Gorges du Ramu, entre les montagnes et la vallée du Ramu). L’ouvrage Ramu 1 utilise les 225 m supérieurs de la dénivellation; sa puissance maximale est de 75 mégawatts.

Pour la plupart, les excavations pour l’ouvrage hydroélectrique Ramu 1 sont situées dans une couche de marbre et dans la séquence sus-jacente qui, sous le nom de Omaura Greywacke (Oligocène), est en fait une alternance d’argilites, d’aleurolites et de grauwackes. Dans la région de l’ouvrage, ces deux unités forment un pli disharmonique où le marbre constitue une couche à pendage uniformément subhorizontal, et où la séquence d’argilites, d’aleurolites et de grauwackes interstratifiées a été déformée et constitue un anticlinal déversé vers le sud — est avec de petits plis secondaires en chevrons sur les flancs. Au Miocène, des venues doléritiques, que l’on rattache au Complexe igné d’Akuna, firent intrusion dans ces deux formations; mais, celles-ci ayant des styles structuraux différents, les intrusions doléritiques prirent des formes différentes en suivant les directions principales de tension des roches encaissantes. Dans le marbre, la dolérite se présente surtout en sills suivant les plans de stratification et les fractures de faible pendage. Dans la séquence argilite—aleurolite—grauwacke, elle forme des dykes en suivant des cassures subverticales orientées parallèlement ou perpendiculairement à l’axe du pli.

L’état des roches rencontrées au cours de la construction de l’ouvrage est directement lié à la géologie structurale de la région. Il y eut des problèmes d’excavation, dus: — à la dissolution des roches et à l’effondrement de cavités situées, en particulier, le long de plans de stratification et de sills de dolérites dans le marbre; — à la rupture en blocs et en coins le long des plans de stratification de la formation d’argilites, aleurolites et grauwackes et le long des dykes de dolérite; — et à la présence de roches très fracturées ou broyées près du contact entre les deux formations.