我国高放废物地质处置库场址筛选总体技术思路探讨

综合对比瑞典、加拿大、芬兰和美国等国高放废物地质处置库场址筛选技术思路,分析国外高放废物地质处置库场址筛选过程中取得的经验、教训,总结了我国处置库选址工作取得的成果和存在的问题。在综合研究基础上,分析提出我国高放废物地质处置库场址筛选总体技术思路,包括应遵循的原则、工作范围、目标和总体技术步骤等,以利于今后处置库选址工作更系统、规范和统一。     

甘肃北山地质处置库围岩节理抗剪强度经验估算

节理抗剪强度参数是地质处置库预选地段工程地质对比和围岩稳定性分析的重要指标。本文在旧井地段英云闪长岩节理分组的基础上,运用定向统计测量方法估测节理粗糙度系数,通过评价节理粗糙度系数的尺寸效应,确定节理抗剪强度经验估算有效长度,由JRC-JCS模型求得各组节理4个方向的抗剪强度参数,并评价了地质处置库围岩节理抗剪强度的各向异性特征。     

基础电子地图多尺度显示模型的建立与应用

针对基础电子地图显示的交互性和动态性的特点,结合电子地图多尺度表达的理论,提出了显示尺度和多尺度显示模型的概念,并提出了电子地图载负量的计算方法,探讨了基于电子地图载负量变化曲线的特征点求解关键比例尺的基本原理,找出了建立相应的多尺度显示模型的基本方法。利用其原理和方法建立了中小比例尺基础电子地图多尺度显示模型,通过实际应用验证了其可行性。     

基于GIS技术的岩体裂隙分形特征研究

基于GIS技术,对我国高放废物地质处置库预选区岩体裂隙测量数据进行可视化处理,计算反映岩体裂隙发育情况的分形特征参数,并应用于工程岩体质量评价。为岩体裂隙的定量化与模型化研究提供了新思路。     

热-力耦合条件下高放废物处置室间距研究

根据我国高放废物地质处置研究开发规划指南、北山预选区实测地质环境参数和处置库围岩和缓冲材料实测性能参数,采用有限差分计算程序FLAC2D模拟不同处置室间距时高放废物处置库热-力耦合条件下的温度场、应力场和位移场规律。经多方案比较,处置室中线间距为2倍处置室直径时,缓冲材料中的最高温度在95℃左右;由于高放废物释热,引起岩体膨胀,产生热应力,在处置室下角部产生应力集中,但均小于处置库围岩的长期强度;处置库围岩产生的膨胀位移,均在其弹性应变范围内,不会引起处置库围岩破坏。该方案可作为北山预选区建造高放废物处置库的参考依据。     

高放废物深地质处置库预选场址的古温度环境

填隙矿物的流体包裹体研究与矿物的同位素地球化学研究可较好地揭示高放废物深地质处置库预选场址的深部热环境及古地下水热历史。中国高放废物深地质处置库第一个预选场深部花岗岩内填隙矿物的同位素、矿物学以及流体包裹体研究结果显示,甘肃北山地区花岗岩深部至少存在两种环境：浅部花岗岩(0～150m)填隙方解石的δ^18O=-18．2‰～-15．8‰(PDB),δ^13C=-9．5‰～-8．4‰(PDB),包裹体的均一温度(th)为140～160℃,包裹体的冰点温度为-2．5～-1．5℃,地下水可能以大气降水成因为主,且可能混合了盆地卤水并与花岗岩反应,形成温度、盐度(2％～5％,NaCleq)均较低的地下水;在350～550m区段内(深部花岗岩),其δ^18O值为-32．6‰～-17．6‰(PDB),δ^13C值为-10．5‰～-6．2‰(PDB),流体包裹体的均一温度较其上部的稍高,为160～190℃,而其冰点温度则较低,为-4～-3．2℃(盐度5％～8％,NaCleq),地下水类型为大气降水与盆地古卤水的混合,以大气降水为主。石英的氧同位素组成和计算的古地下水氧同位素组成则进一步表明,花岗岩深部(350～550m)也存在两种温度环境：较低温度(140～160℃)、较高盐度(5．5％～8％,NaCleq)的地下水;较高温度(220～240℃)、较低盐度(3％～5．5％,NaCleq)的地下水,其地下水类型为大气降水和与花岗岩平衡的卤水。     

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。     

中天山东段天湖花岗岩岩石学、地球化学及其成因

天湖花岗岩体由六个侵入体组成,按岩石谱系划分为三个岩相单元,归并为一个超单元,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圆形深成岩体。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,天湖岩体侵位于早三叠世(241~243Ma),为印支早期的产物。来自岩体的锆石原位Hf同位素测定结果表明,ε_(Hf)(t)值变化于-2.6~5.5之间,二阶段Hf模式年龄(t_(DM2))变化于941~1435Ma之间,表明其岩浆源区均为来源于亏损地慢的新生地壳岩石。该岩体总体富硅(SiO_2为69.14%~76.62%),富碱(K_2O+Na_2O为7.39%~8.83%),而Ti,Ca,Fe和Mg含量较低,A/CNK为0.95~1.04,(K_2O+Na_2O)/Al_2O_3为0.69~0.82,属于钙碱性花岗岩。总体上富集大离子亲石元素(LILE)K、Rb和高场强元素(HFSE)Ba、Th,但贫Ta、Nb、Ce、Hf、Zr、Sm、Y及Yb。稀土元素的球粒陨石标准化配分曲线呈右倾型,轻重稀土分馏明显,重稀土分异不显著,而轻稀土分异明显,铕呈现弱负异常(δEu=0.24~0.78)。岩石学及地球化学特征研究表明,天湖岩体形成与幔源岩浆的底侵和内侵使得中-新元古代新生的地壳物质发生部分熔融有关。岩浆侵入活动的动力来源于海西晚期至印支早期古特提斯洋向北俯冲和碰撞及随后的板内伸展作用。     

裂隙岩体渗透系数确定方法研究

裂隙岩体渗透系数以及渗透主方向的确定对研究岩体渗透性大小及各向异性具有重要意义。高放废物地质处置库介质岩体的渗透性能将直接影响其使用安全性。本文运用离散裂隙网络模拟的方法对我国高放废物处置库甘肃北山预选区3#钻孔附近裂隙岩体进行了渗透性质分析。通过对3#钻孔171.5~178.0m段压水试验数据的反演,标定了离散裂隙网络渗流模型中的裂隙渗透参数(导水系数T)。利用标定的离散裂隙网络模型对场区裂隙岩体进行了渗流模拟,确定了该区域裂隙岩体的渗流表征单元体(REV)的尺寸大小以及渗透主值和主渗透方向。运用离散裂隙网络模型计算得出的渗透主值的几何均值与现场压水试验计算结果较接近,证明了计算结果的有效性。