高放废物地质处置地下实验室新场候选场址三维地质建模

在新场研究区现有资料分析和解译的基础上,对岩体单元和断裂分别进行建模,然后将两个模型合并进行插值计算,建立了高放废物地质处置地下实验室新场候选场址的三维地质模型。基于模型开展了一系列三维剖切、任意开挖、钻孔设计等可视化分析应用研究,全面真实地揭示了候选场址周围深部地质环境特征,并筛选出半径约1km的区域用作地下实验室的候选场址,为我国高放废物地质处置项目的后续工作中地质分析与工程设计提供有益参考和技术支持。     

高放废物地质处置新场岩体三维地质模型构建与应用

我国高放废物地质处置经过30多年研究,已初步确定新场为地下实验室推荐场址。开展新场岩体三维地质建模研究,一方面能够充分利用已有资料准确地表达各种地质现象,直观再现地质单元的空间展布及其相互关系;另一方面可以挖掘隐含的地质信息,方便地质分析和工程决策,这在地下实验室研究阶段非常重要。在对新场已有资料综合分析和解译的基础上,建立了岩体的三维地质模型,直观地再现了新场岩体地质环境特征;并基于地质建模结果,开展了钻孔设计等工程应用,取得了较好的效果。本研究可为我国高放废物地质处置后续工作中地质分析与工程设计提供有益参考和技术支持。     

高放废物地质处置算井子地段地质条件适宜性研究

在算井子地段开展地表地质特征、深部地质特征研究和三维地质建模等,初步查明了该地段花岗岩体的岩性和构造分布特征,得出如下认识:算井子地段主体岩性为花岗闪长岩,出露面积约176 km~2,深度超过2 km,花岗岩体呈岩基状产出,总体呈NE—SW向分布,与研究区主构造线方向一致。花岗岩岩性单一,岩体深部完整性好,岩石蚀变程度低。研究区共有9条断裂,基本发育在岩体里面,倾角较陡。花岗岩岩体内可筛选出一面积大于31 km~2岩块,岩性单一、容积足够大、完整性好,或可用作为未来高放废物处置库的候选场址。总体上,算井子地段作为高放废物地质处置预选地段,地质条件适宜性较好。     

花岗岩体钻孔中结构面的分布规律——以深圳大亚湾花岗岩体为例

结构面对工程岩体的强度及其稳定性起着关键作用。在工程选址时常会首先考虑花岗岩作为其地基或围岩,而钻孔揭露的是目标深度岩体最直接的数据。以广东深圳的大亚湾花岗岩体为例,结合地质背景,研究钻孔方向上结构面的分布规律。钻孔方向上花岗岩结构面主要为构造结构面和表生结构面。首先,对比沿钻孔方向花岗岩体中结构面与地表结构面的倾向与倾角,在同一场址区,受到同一构造作用影响,钻孔中与地表节理的产状分布类似。其次,研究沿钻孔方向结构面的间距（直接影响岩体的RQD值）,通过间距分组和回归分析,发现结构面间距与其频数具有明显的幂函数关系,且该关系式与RQD值相关。     

高放废物地质处置库花岗岩体预选研究

简要介绍了应用遥感技术结合地质研究,优选高放废物地质处置库花岗岩体的思路和方法。以北山外围地区为例,通过遥感数据处理,遥感影像解译,岩体地质特征分析,岩体预选准则的建立,在野外勘查的基础上,预选了若干有利的花岗岩体。为优选高放废物地质处置库场址提供决策依据。     

地球物理勘探技术在地质处置库选址中的应用

简要介绍了我国高放废物地质处置库选址的发展趋势,说明深部断裂构造、岩体的空间形态以及局部不良地质体是当前处置库选址的主要地质问题,综合论述了高放废物处置库选址中采用的地球物理勘探技术,介绍了重磁勘探、地震勘探、电磁法勘探及地面γ能谱测量等地球物理勘探技术,并且以甘肃北山新场预选区岩体为例,说明地球物理勘探技术解决的主要地质问题以及存在的不足。结果表明,该技术在探测处置库预选区花岗岩深部地质构造特征方面具有明显的优势,为处置库场址的稳定性和完整性评价提供参考。     

甘肃西部地区高放废物处置库场址预选调查

本文根据高放废物处置库场址选择的基本要求，对区域地质及深部构造特征、新构造运动及地震分布规律进行了调查，确定北山南带地区为稳定区。在稳定区内根据处置库有利围岩的出露情况，结合岩体工程地质特征分析，初步选出了４个以花岗岩为主体的场址预选区。经综合分析，认为在４个场址预选区中，以Ｉ号预选区的条件最优，其次是Ⅱ号预选区，再次是Ⅲ号和Ⅳ号预选区。场址区的最后确定尚待进一步调查和论证。     

甘肃北山花岗岩岩体结构面粗糙度系数（JRC）研究

岩体结构面表面形态研究对岩石工程结构体强度及变形特征研究评价具有重要的指导意义.文章评述了现有岩体结构面粗糙度系数(JRC)的各种测定方法及存在的问题,分析了在高放废物处置库预选场址甘肃北山花岗岩地区,用"简易纵剖面仪"进行地表岩体及钻孔岩心裂隙结构面JRC的测量结果.     

基于数字钻孔影像的深部结构面类型识别及发育特征研究

深部岩体中不同类型的结构面对地下水封洞库的稳定性和水封条件产生不同的影响效应,开展深部岩体中结构面类型识别与发育特征研究具有非常重要的意义.结合黄岛地下水封洞库工程,基于数字钻孔影像技术,从曲线的形状、宽度、颜色、交错关系以及曲线周围岩石岩性等方面分析了洞库区深部发育的4类结构面的钻孔影像特征,并以ZK8中120m～-...     

地下水封洞库深部岩体结构面连通性研究

地下水封洞库工程是我国正在大力实施的战略石油储备重点工程,研究建库裂隙岩体的连通性是评价水封效果的关键。结合地下水封洞库工程的岩体特征,以钻孔电视成像技术为手段,通过分析影像中结构面位置、地质特征等,建立不同钻孔间结构面连通的条件,并分析了钻孔ZK11和ZK12,ZK12和ZK14的变质分异结构面的几何连通性;以洞库区钻孔地下水位的陡降与施工巷道开挖的相关关系,建立了巷道地下水排泄与钻孔水位下降的水力联系,分析了结构面的水力连通性;通过几何连通和水力连通的综合分析,确定了深部岩体结构面的连通性。研究结果表明,施工巷道开挖引起钻孔地下水位的显著下降,两者存在明显水力联系;变质分异结构面(J)在钻孔ZK12、ZK11和①号施工巷道0+379.424m处满足位置连通、结构面特征连通和水力连通,为连通性结构面;结构面(J′)在钻孔ZK12和ZK14处满足位置连通和结构面特征连通,不满足水力连通,为非连通性结构面。这对地下工程深部岩体结构面连通性的研究具有参考和借鉴价值。     

我国高放废物深地质处置战略规划探讨

本文探讨我国高放废物地质处置的战略规划，提出我国高放废物处置库的开发可参考采用“三步曲”式的技术路线，即处置库选址和场址评价一特定场址地下实验室研究一处置库建设。处置库的选址和场址评价工作可与地下实验室研究的相关工作结合。以2040年前后建成处置库为目标，把工作划分为4个阶段，即选址和场址评价阶段、场址确认和地下实验室建设阶段、现场实验和示范处置阶段及处置库建设阶段，规划出各阶段的工作目标和工作内容。论证各项工作内容之间的逻辑关系，指出选址和场址评价是基础、基础研究和地下实验室研究是支撑、性能评价是“指挥棒”、设计并建造出符合标准的处置库是目标。将选址工作划分为预选地段对比、预选场址对比和场址确认3个阶段。按此规划设想，我国将在2015年以前确定处置库和地下实验室的场址，并开始建造地下实验室。2025年左右建成地下实验室，2040年建成处置库。     

基于分布式光纤温度示踪探测裂隙岩体地下水渗流特征

认识深部裂隙岩体中的地下水渗流特征(流速、渗流路径等),是深部地质工程开发建设的重要前提。近年来,分布式光纤测温技术作为识别深部裂隙岩体地下水渗流特征的有效方法,在国外开展了大量的研究,但在国内鲜少见在实际场地开展的相关工作。本研究以我国首个地下实验室场址甘肃北山新场花岗岩岩体中的两个钻孔(BSQ02及BSQ03)为试验对象,开展基于分布式光纤测温(Fiber-Optic Distributed Temperature Sensing,FO-DTS)的现场温度-水力试验,实现了对钻孔地下水温度的高精度、连续性观测。通过分析现场试验获取的钻孔温度-深度剖面随时间的变化,推断BSQ02在试验过程中存在外源地下水的流入,然后结合钻孔柱状图对钻孔中的入流导水裂隙进行了定位;基于现场观测数据建立了钻孔的渗流-传热耦合数值模型,反演估算出钻孔中地下水平均流速为0.01 m·s-1,通过裂隙流入地下水温度小于钻孔中原地下水温度,两者之间的温度差为0.7 ℃,通过裂隙流入的地下水流速为1×10-5 m·s-1,获取了地下水的渗流特征。该项工作可为基于分布式光纤测温技术的裂隙介质地下水渗流规律研究提供借鉴与指导。     

大亚湾中微子地下实验室场地的工程地质条件评价

中微子实验目的是测定中微子混合角13,这是当前国际粒子物理、核物理、天体物理和宇宙学中一个急待解决的关键问题。目前研究中微子振荡一个国际前沿是利用反应堆中微子实验测量中微子混合角13。其地下实验室对场地工程地质条件和环境要求极高。大亚湾核电站的功率高,反应堆紧邻位于排牙山南麓实验预选场址;浑厚的花岗岩山体地下空间可屏蔽宇宙线本底,能提高混合角13量测精度。本文通过地形测绘、工程地质调查、综合地球物理勘探、钻探、孔内测试(地应力、钻孔电视和声波)和室内实验,系统分析研究了场址区工程地质条件,得出场区地层岩性和构造断裂不发育,燕山期花岗岩体完整,强度高,地应力不高,地下水主要赋存于裂隙中,岩体渗透系数很小的结论。拟选4个实验厅位置的岩体均属Ⅰ～Ⅱ类围岩,连接隧道的围岩81%属Ⅰ～Ⅲ类。工程地质条件评价结果说明,大亚湾中微子地下实验室可望成为世界上投资少精度最高的测量13理想场址。     

基于超声波钻孔电视的深部岩体结构面特征研究

深部岩体结构面特征是岩体质量评价的基础数据之一.利用超声波钻孔电视对甘肃北山芨芨槽花岗岩体的BS15^#、BS16^#钻孔进行测量,获得了深部岩体结构面的数量、密度、产状、优势方向组和结构面宽度等数据,并与岩心编录结果进行对比分析.分析结果表明超声波钻孔电视在深部岩体结构面研究中具有良好效果,但也存在一些不足,需要结合其他资料综合分析才能更好地发挥作用.     

高放废物处置北山预选区地表岩体结构与岩体质量相关性及其应用研究

岩体工程质量是影响高放废物地质处置（HLW）工程长期稳定性和安全性的关键因素,也是处置库场址比选的重要依据。在地表岩体节理调查统计的基础上,采用RMR(relative metabolic rate)分级方案,探讨北山高放废物处置预选区内以花岗岩为主体围岩的岩体质量与岩体结构的对应特征,建立结构面间距D与RMR岩体质量总评分值之间的定量关系,对北山预选区芨芨槽地表岩体质量分布进行研究。研究结果表明,RMR与D值的点群分布具有扇形发散的正相关特征,随D值的增大,RMR亦呈增长趋势,但低级序岩体结构与岩体质量比高级序岩体表现出更好的对应关系。研究认为,选用RMR与D的点群中心线对应的线性方程评价花岗岩候选区的岩体质量可达到快速评价岩体质量、查明各级岩体空间分布特征的目的,同时也便于对不同候选场区进行大范围岩体质量对比。分析结果显示,北山芨芨槽预选地段BS16钻孔周边3 km2范围内主要以Ⅰ、Ⅱ级岩体为主,岩体质量总体较好且分布相对较为均匀。     

高放废物处置库芨芨槽预选场址深部地下水同位素研究

深地质处置是目前国际上普遍接受的高放废物安全处置方案.对于这种方案而言,安全处置高放废物的前提是选择适宜的场址,而场址的适宜性在很大程度上取决于其水文地质条件.高放废物处置库场址需要低渗透岩体作为处置库围岩,对于低渗透岩体而言,经典和传统的水文地质研究方法受到了很大的限制,而同位素技术与其他水文地质方法结合时,却能发挥出良好的作用.本文以目前我国高放废物处置库预选场址之一的芨芨槽场址为例,重点讨论了同位素方法在花岗岩体场址水文地质研究中的应用.根据钻孔不同深度的地下水环境同位素(δD、δ18O、3H和14C)组成特征,结合场址水文地质条件,识别了区内地下水的来源,揭示了控制地下水运移交替速率的主要因素.结果表明,该区深部地下水14C年龄高达8000 a左右,说明其交替、运移十分缓慢,但同时也含有少量的氚,说明地下水以侧向补给的“老水”为主,接受当地大气降水入渗补给的“新水”所占比例很小.此外,通过地下水14C年龄与取样段岩芯采取率的对比,认识到对于区内的花岗岩体而言,决定地下水交替、运移速率的主要因素是裂隙的发育程度,而不是深度.     

高放废物地质处置北山预选区旧井和新场花岗岩填隙方解石同位素地球化学

为了探讨高放废物地质处置甘肃北山预选区旧井和新场预选地段的古地下流体来源、成因、化学演化历史以及水-岩相互作用,文章系统研究了该地段花岗岩填隙方解石的产出特征及其碳、氧、锶同位素的组成特征。测试结果表明,旧井和新场方解石的δ13 C组成均较稳定且为负值(分别为-11.6‰~-5.7‰和-9.9‰~-5.1‰);δ18 O分别为-0.7‰~19.7‰和10.9‰~21.9‰,旧井方解石具有更宽的δ18 O取值范围。87 Sr/86 Sr也略有差异,旧井为0.708584~0.718749,新场为0.708838~0.732967,二者随深度增加而呈明显的降低趋势。研究表明,北山预选区地下流体来源及成因较复杂,浅部地下水受大气降水的影响较大,深部流体则主要源于地下咸水,为低温流体蚀变成因。花岗岩裂隙中的水-岩反应强度总体较弱,地下水环境相对稳定。相比较而言,新场岩体深部的地球化学环境更稳定,更有利于高放废物的长期处置。     

甘肃白银郝泉沟金矿控矿构造研究

深入研究郝泉沟金矿床的控矿构造特征，以指导其深部及外围地质找矿，增加地质储量，为矿山的可持续发展奠定基础。二云斜长花岗岩岩体内节理、断裂发育，可划分为成矿前及成矿构造。控矿构造主要为NNE向断裂，具有明显的双重结构面特征，金矿体严格受其控制。它们是由花岗岩的成矿前构造经多期次、多阶段构造运动和热液交代作用形成。     

基于重磁联合反演的宁芜盆地钟姑矿田深部地质结构解析及成矿预测

宁芜盆地是长江中下游成矿带中重要的金属矿集区之一,以中生代火山岩和铁矿床广泛发育为特征。近年来,随着找矿深度的不断加深,深部找矿的难度不断加大,成本越来越高,急需利用地球物理方法推断深部地质构造,为深部找矿提供依据,以减少勘探风险。为了解宁芜盆地南段钟姑矿田的深部构造、岩体、地层的空间展布,本文基于区域重磁数据,并以地表地质、钻孔地质等信息为约束,开展深部地质结构的反演研究,厘定了地层及岩体的展布,并结合已知矿床的重磁组合方式和控矿地质要素,基于重磁反演结果在钟姑矿田内圈定了两处有利靶区,为下一步找矿工作提供参考。     

高放废物地质处置阿拉善预选区巴彦诺日公地段目标深度岩体质量预测

高放废物地质处置阿拉善预选区巴彦诺日公地段位于阿拉善地块东部,主要由二叠纪侵入的花岗岩构成,地壳次稳定。通过踏勘,确定了2个钻孔,布置了若干条物探剖面。以这2个钻孔为中心,在17km×17km范围内进行了工程地质测绘,获得了地表结构面分布特征。地表岩体质量以III级岩体为主,地表以下3m~4m处多为I级和II级岩体。根据钻孔岩芯编录和力学试验数据,对岩芯质量进行评价,岩芯整体质量较好,以Ⅰ级和Ⅱ级岩体为主。对比岩体质量和测井数据,发现岩体质量与岩体的物理参数具有明显的相关性。通过和CSAMT剖面上对应位置的对比,建立了岩体质量与电阻率的关系。结合地表岩体质量、钻孔岩芯质量和物探剖面,对目标深度岩体进行了预测：目标深度（600m深左右）岩体质量以Ⅰ级岩体为主,局部有Ⅱ级岩体和Ⅲ岩体。