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.     

铀矿床作为高放废物处置库天然类似物的国内外研究进展

铀矿床具有目前国际上开发的高放废物深地质处置概念的相似特征，对其开展天然类比研究，是认识核素在地质环境中迁移行为的一种有效方法。本文阐述了高放废物深地质处置库天然类似物的一般概念及天然类比研究拟解决的科学问题。重点介绍了30年来国内外在天然类比研究中取得的主要成果、认识以及国内外研究进展。     

高放废物地质处置与岩石力学研究

高放废物处置库是一个特殊的深部地下工程,涉及大量的岩石力学问题。笔者简述了我国高放废物处置的技术路线和主要进展,探讨了处置库选址、设计、建造、性能评价中的主要岩石力学问题。     

高放废物处置库北山预选区地下水同位素组成特征及其意义

在高放废物处置库选址中,场地水文地质条件的认识极为重要,因为任何从处置库释放出来的放射性物质都将通过地下水搬运向人类生存环境或生物圈迁移.甘肃北山地区是我国高放废物处置库的重要预选区之一,位于我国西北甘肃省西北部.为了认识预选区的水文地质条件,从水文地质角度评价其作为高放废物处置库场地的适宜性,在过去的10 a,在该区开展了同位素水文地质调查工作.野外调查和氢、氧稳定同位素分析结果表明,研究区地下水主要源自大气降水补给.浅部地下水主要由现代区内降水补给形成,而深部地下水则可能由地质历史时期降水补给形成;浅部地下水系统具有相对开放性特征,水循环交替能力较强,而深部地下水系统具有相对封闭性特征,水循环交替能力较弱.     

考虑温度影响的花岗岩蠕变全过程本构模型研究

以北山花岗岩为研究对象,采用MTS815岩石力学试验系统开展不同温度条件下的蠕变特性试验研究。考虑温度对花岗岩特征参数的影响,结合岩石蠕变破坏过程中的损伤演化规律,提出了一种新的高温损伤流变元件。通过将高温损伤流变元件代替经典西原模型中Newton元件的方法,构建了能够描述不同温度条件下花岗岩蠕变全过程的本构模型。分析了不同温度条件下花岗岩单轴蠕变试验结果,确定了模型参数,获得了温度对花岗岩蠕变关键参数的影响规律。通过对花岗岩高温蠕变模型进行参数敏感性分析,揭示了弹性模量、黏性系数等关键参数对花岗岩蠕变特性的影响规律,并验证模型在不考虑温度及损伤的影响条件下可退化为经典西原模型。研究表明,建立的花岗岩高温蠕变本构模型可以准确地描述花岗岩典型蠕变全过程的3个阶段,尤其是加速蠕变阶段。黏性系数受损伤的影响越大,花岗岩的稳定蠕变阶段越短,越容易发生加速蠕变。     

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。     

甘肃北山算井子埃达克质花岗岩年代学、地球化学特征及其构造意义

算井子埃达克质花岗岩体由中粗粒片麻状黑云母花岗闪长岩、中粗粒黑云母花岗闪长岩和中细粒黑云母二长花岗岩3个岩相单元组成,其为同一次岩浆熔融事件过程中曾经发生过三次岩浆侵入活动而形成的深成岩体。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,算井子埃达克质花岗岩体侵位于早石炭世(350.0～351.7Ma),为海西中期的产物。该岩体总体富硅(SiO_2为67.81%～70.93%),富铝(Al_2O_3为14.94%～16.07%),全碱含量中等(K_2O+Na_2O为6.01%～6.74%),K_2O/Na_2O为0.37～0.69,富含钠质成分,而Ti、Ca、Fe和Mg(MgO为0.99%～1.61%)含量较低,(K_2O+Na_2O)/Al_2O_3为0.37～0.45,A/CNK为0.95～1.03,属于准铝质-弱过铝质钙碱性花岗岩。微量元素Sr含量(409×10~(-6)～548×10~(-6))较高,而Y(8.1×10~(-6)～17.7×10~(-6))和Yb(0.83×10~(-6)～1.73×10~(-6))含量较低,总体上富集大离子亲石元素(LILE)K、Rb、Ba和高场强元素(HFSE)Th,而亏损高场强元素Nb、Ta和Ti,稀土元素的球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型,轻重稀土分馏大,轻稀土富集且分异明显,而重稀土亏损且分异不显著,具轻微的铕异常(δEu=0.64～1.13),与典型的埃达克岩特征相似。年代学及地球化学特征研究表明:(1)算井子岩体属准铝质-弱过铝质未分异的Ⅰ型花岗岩,并具有典型的埃达克岩特征;(2)岩浆源于俯冲板片流体交代地幔楔诱发下地壳玄武质岩石部分熔融源区,并在岩浆上升过程中混染了火山弧物质;(3)岩体形成于海西中期活动大陆边缘的火山弧环境,推测其南侧的塔里木板块和哈萨克斯坦板块的俯冲-碰撞效应可能一直持续到早石炭世。     

青藏高原北缘三危山断裂晚第四纪以来的逆冲运动及其深部构造特征

三危山断裂为阿尔金断裂带东段的重要分支,位于青藏高原北缘北向扩展的前缘位置,为一条左旋走滑兼逆冲的活动断裂。通过卫片解译和野外实际调查,发现三危山主断裂穿过鸣沙山后,向西至党河水库及阳关镇附近以断层陡坎的形式出露地表。由阳关镇段向西至党河水库段,穿过鸣沙山至三危山主断裂,断层陡坎的形态由复杂变简单,落差基本集中于2～6m,但呈现逐渐减小的趋势,水平位移量也逐渐变小,反映了断裂活动强度由西向东逐渐减弱的特点。探槽和剖面解译结果显示,该段断裂错断下更新统玉门组（Qp1）砂岩和砾岩、中更新统酒泉组（Qp2）砂砾石层以及上更新统（Qp3）冲洪积砂砾石层。卫片解译、野外实地调查和深部大地电磁（MT）剖面的解译结果表明,南截山断裂向西在莫高窟南侧与三危山断裂交汇,二者在深部向阿尔金断裂收敛,上述三条断裂共同构成区域挤压性非对称半正花状构造。高原北缘的扩展是通过一系列北东-南西向走滑断裂活动及其所夹地块向北东运动和挤压实现。     

高放废物处置库甘肃北山预选区地下水的形成

在高放废物处置库场地选择和性能评价中,水文地质特征是最重要的因素之一,地下水的形成则是水文地质研究中的首要问题。在水文地质、地下水化学、同位素、CFC、地下水动态等资料综合分析的基础上,探讨了高放废物处置库甘肃北山预选区地下水的形成问题。研究结果表明,北山地区地下水以赋存于变质岩、岩浆岩、碎屑岩、碳酸岩节理、裂隙中的基岩裂隙潜水为主,地下水化学成分具有明显的水平分带性特征,地下水动态类型主要为入渗—蒸发—径流型,结合地下水同位素和CFC 特征,认为区内地下水主要由当地大气降水入渗补给形成。浅部地下水主要由现代区内降水补给形成,而深部地下水则可能由地质历史时期降水补给形成。