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。     

地下实验室施工期井巷地质编录技术方法研究

在高放废物地质处置地下实验室建设阶段,井巷地质编录是一项基础性的现场工作,可获得不同硐室的地质信息、查明场址区域内岩体与构造特征,其编录数据可为场址精细化三维地质建模与围岩长期稳定性分析提供基础资料,为工程开挖过程中的现场试验设计和未来地下实验室中的科研试验提供支撑。传统的地质编录方法,其编录目标、对象和内容等存在诸多方面的差异,通过借鉴国外地下实验室的编录经验,并参考了国内相关领域的编录标准和规范,结合北山地下实验室的工程特点,编制了一套适用于北山地下实验室的井巷地质编录技术方法。该方法不仅填补了我国在高放废物地质处置地下实验室井巷地质编录技术规范的空白,同时也可为地下工程的编录方法提供参考。     

北山地下实验室场址多尺度地壳形变观测系统的构建

在参考国外主要硬岩地下实验室场址地壳形变观测的经验,并结合我国高放废物北山地下实验室的定位和区域构造条件的基础上,构建了我国地下实验室场址多尺度地壳形变观测系统,该系统主要由跨断层、 GNSS(Global Navigation Satellite System)和InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)形变观测3种手段组成,其中,利用跨断层和GNSS观测,给出地下实验室场址西侧关键构造（旧井断裂）的现今近场和远场的三维形变速率,评估断裂未来的活动趋势;GNSS观测以获得地下实验室场址所在新场岩体的水平形变特征;InSAR用以分析研究区最大LOS(Line of Sight)向的时序高分辨率形变速度场。以上3种手段的结合,初步实现了对地下实验室场址所在区域近场和远场范围多维度、多尺度的形变观测,观测对象囊括了场址区的主要断裂构造和大型岩体,该系统的建立填补了我国高放废物地下实验室场址形变观测的空白,为场址的适宜性评价奠定了良好的基础。     

高放废物地质处置北山预选区算井子花岗岩体地质特征

为评价高放废物地质处置北山预选区算井子地段的地质条件适宜性,重点对该地段内的花岗岩体开展了遥感解译、地质调查、地球物理探测和钻孔勘察等处置库场址的区域调查工作,获得算井子岩体的规模、岩性和断层等地质信息,基本掌握算井子岩体的地质特征,为地段的比选和该地段内处置库场址的圈定提供了地质资料。区域调查结果显示：算井子花岗岩体的地表出露面积约176 km²,地球物理探测的岩体推测深度约2 000 m,钻孔验证的岩体实际深度不少于600 m。该岩体的岩性以中粗粒块状花岗闪长岩为主。岩体中共识别出9条断层,按走向可分为NE向和NW向两组。由这两组断层切割而成的地表面积最大的岩块约46 km²。算井子岩体具备岩体规模较大,地质条件简单,岩性单一,岩体内部断层较少等非常适宜高放废物地质处置的地质条件。     

北山地下实验室斜坡道三维地质建模研究

基于KANTAN 3D和SKUA-GOCAD软件,对北山地下实验室斜坡道围岩岩性、节理和断层分布特征等巷道编录资料进行深入解译和分析,探讨建模思路与方法,以期整合各种地质特征,建立直观、科学的地下实验室巷道尺度三维地质模型,为岩石力学分析提供几何框架与地质参数。结果显示：北山地下实验室斜坡道前460 m岩性相对单一,以花岗闪长岩和片麻状二长花岗岩为主;斜坡道构造建模主要从单节理、节理（蚀变）带和断层（带） 3个影响因素进行考量;节理总体走向以NNE向为主,倾向以SEE向为主,倾角集中在60°～90°之间;共发育4处节理蚀变带,规模小,未延伸至地表。随着地下实验室工程开挖和相关试验数据的不断丰富,对地下实验室斜坡道的地质建模方法和地质认识水平将不断提高,相关成果将为安全评价等研究提供重要基础。     

阿奇山1号岩体现场水文地质试验及渗透性评价

岩体渗透性是高放废物处置场址评价的重要指标之一。采用双栓塞水文地质试验设备,对高放废物地质处置新疆预选区阿奇山1号岩体的钻孔进行了分层水文地质试验,并利用稳定流和非稳定流参数拟合相结合的方法对试验数据进行了解译,获得了岩体的渗透系数。结果显示:阿奇山1号岩体渗透性极低,90%的试验段渗透系数低于10~(-8)m·s~(-1),钻孔揭露岩体渗透系数呈现随深度增加而降低的趋势,从渗透性的角度判断,该岩体是有利场址之一;深部岩体渗透系数与裂隙数量呈现明显的正相关性。     

高放废物处置区域尺度岩体适宜性评价研究

岩体适宜性评价是高放废物处置库选址和设计的重要工作内容,以判断场址岩体是否满足处置库长期包容和隔离核素的功能要求。依据我国的高放废物处置概念和场址条件,提出了Q_HLW岩体适宜性评价方法,但目前Q_HLW在场址尺度展开了较为深入的研究,尚未在处置区域尺度、处置巷道及处置坑尺度建立完善系统岩体适宜性评价方法。结合芬兰地下实验室研究和处置库设计经验,建立处置区域尺度岩体适宜性评价准则Q^P_HLW,提出了裂隙带影响、地下水化学条件、岩体渗透特性、岩体强度应力比值以及岩体完整性等评价指标的取值方法,并确定岩体适宜性评价分级标准。随后,利用芬兰高放废物处置ONKALO地下实验室场址数据,测试和验证处置区域尺度岩体适宜性评价准则Q^P_HLW的合理性与可行性。最后以北山地下实验室新场场址为评价对象,开展处置区域尺度岩体适宜性评价,适宜性评价结果表明：新场场址在处置深度400～450 m及550～600 m内岩体完整性高,岩体适宜性程度高,适合布置处置巷道。     

关于地下实验室分类的讨论

论述了现有的地下实验室的分类,对普通地下实验室与特定场址地下实验室的主要特征进行了对比分析,论述了各国地下实验室的研究概况,对特定场址地下实验室的概念进行了讨论。鉴于在现行的地下实验室分类中,对特定场址地下实验室的定义似乎界定过宽,因为有些该类型的地下实验室,缺乏明确的历史定位,最终没有起到特定场址地下实验室应起的作用。笔者建议,只有建在经本国政府批准的最终处置库场址上的地下实验室,才可称作为特定场址地下实验室,如美国的WIPP和ESF以及芬兰的ONKALO。因为只有这类地下实验室,才能真正起到论证处置库场址适宜性和高放废物处置方案可行性的作用。     

论我国高放废物地质处置地下实验室发展战略

地下实验室建设项目是我国"十三五规划"的重点项目,本文提出了我国应当建设"特定场区地下实验室"的发展战略。提出了我国首座高放废物地质处置地下实验室的总体定位,即建设在特定场区(处置库重点预选区)有代表性的岩石之中、位于500m深度左右、功能较为完备且具有扩展功能的,为高放废物地质处置研究开发服务和场址评价服务的、具有国际先进水平的科研设施和平台。提出我国地下实验室应当具备以下6大基本功能:1)评价场址深部环境;2)开展1∶1工程尺度验证实验;3)开发处置库施工、建造、回填和封闭技术以及相应的设备,完善概念设计,优化工程设计方案;4)为未来的处置库安全评价、环境影响评价提供各种现场数据;5)为公众参观地下实验室、了解地质处置技术的安全性能、提高对高放废物安全处置的信心提供窗口;6)为国际合作提供地下实验巷道和学术交流场所。还介绍了我国地下实验室工程的最新进展,指出目前已经筛选出甘肃北山新场为地下实验室的场址,并提出了地下实验室的概念设计。     

中国高放废物地质处置21世纪进展

21世纪近20年,我国高放废物深地质处置进入了一稳步发展的新阶段,在法律法规、技术标准、战略规划、选址和场址评价、工程屏障研究、处置库和地下实验室概念设计、核素迁移和安全评价研究等方面取得了显著进展。其主要亮点包括颁布了《中华人民共和国放射性污染防治法》和《中华人民共和国核安全法》,制定了《高放废物地质处置研究开发规划指南》,颁布了《高放废物地质处置设施选址》核安全导则,确定了2020年前开工建设地下实验室、2050年建成高放废物处置库的目标,甘肃北山预选区被确定为我国高放废物地质处置库首选预选区,建立了场址评价方法技术体系,确定了内蒙古高庙子膨润土为我国高放废物处置库的首选缓冲回填材料,建立了我国首台缓冲回填材料热 水-力-化学耦合条件下特性研究大型实验台架（China-Mock-Up）,获得了一批关键放射性核素的迁移行为数据,开展了初步的安全评价,完成了地下实验室安全技术研究。确定甘肃北山的新场为我国高放废物地质处置地下实验室的场址。2019年5月6日,国家国防科工局批复中国北山高放废物地质处置地下实验室工程建设立项建议书,标志着我国高放废物地质处置正式进入地下实验室阶段。这一系列工作进展和取得的成绩为我国2020年开工建设地下实验室、掌握高放废物地质处置技术奠定了坚实的基础。     

法国选择了两个地下贮存场

【法国《核综论》1999年 1— 2月号第 6 3页报道】根据 1998年 12月 9日部际委员会的决议 ,法国政府宣布选择建造两个贮存核废物的地下实验室。第一个场址位于法国东部 Meuse的粘土结构中 ,第二个实验室将建在花岗岩结构中。维埃纳省南部的 Chappelle- B tou场址已被放弃。法国国家放射性管理局 (ANDRA)将在 1999年初在维埃纳省或其它地方开始进行一个新的花岗岩场址的调查。政府决定进行 3个方面的研究 :对允许分离和嬗变长寿命放射性元素的解决办法进行研究 ;研究深部地质结构中可逆和不可逆处置的可能性 ;研究这种废物在地表设施中长…     

我国高放废物地质处置研究

文章提出我国高放废物地质处置拟采用处置库选址和场址评价-特定场址地下实验室-处置库“三步曲”式技术路线。计划目标是于2030∽2040年前后建成我国的高放废物地质处置库。处置对象是玻璃固化块、超铀废物和部分乏燃料，处置库为竖井-坑道型，候选围岩为花岗岩，位于饱和带中。已初步选定甘肃北山地区为重点预选区。该区地处戈壁，地壳稳定，人烟稀少，地质条件和水文地质条件有利。现已试验获取预选区大量深部地质环境参数。确定使用膨润土作为处置库的回填材料，已获得一批放射性核素在花岗岩和膨润土中的吸附、扩散数据，建立了模拟处置库温度、压力和氧化还原条件的实验装置。高放废物地质处置场址评价、放射性核素地球化学行为、回填材料研究和环境评价研究正在深入进行，并与国际原子能机构等进行了卓有成效的合作。     

芬兰乏燃料最终地质处置研究历程及经验

对芬兰乏燃料地质处置库的选址、场址评价、地下实验室研究历程进行了介绍。芬兰在通过参与国际合作的基础上,提出了具本国特色的乏燃料地质处置技术路线,即“选址-特定场址地下实验室-处置库”方案。借鉴芬兰在乏燃料地质处置研究中积累的经验对我国高放废物处置场址的选择及其研究技术,作者提出了一些建议和具体的做法。     

高放废物地质处置新疆雅满苏预选地段三维地质建模研究

利用三维地质建模软件Micromine和深探地学建模软件建立了雅满苏预选地段的三维可视化地质模型,直观地反映了该预选地段岩体、断裂的空间展布和相互关系等深部地质环境信息。基于所建立模型开展了三维剖切分析、对模型任意切割和开挖等一系列实用的可视化分析,为后续处置库预选地段的适宜性评价提供资料和技术支持。     

处置库概念设计比选评价研究初探

按照“选址—地下实验室—处置库”的“三步曲”式研发战略,我国首个高放废物地质处置地下实验室已顺利开工建设。为了满足处置库选址阶段安全评价要求,同时为地下实验室实验设计提供支撑,发展适用于地下实验室场址的处置库概念设计已成为当前亟待开展的工作。各国处置库研发过程中,普遍采用系统方法对不同概念设计进行比较,以确认或完善其设计。本研究基于对瑞典、芬兰、美国和英国等国相关研究的调研,对比了不同国家处置库概念设计比选评价方法与评价准则,分析表明：各国相关研究具有形式严谨、评价分阶段、评价准则综合性强和决策具有灵活性等共同特征,同时,在比较前提、候选方案和评价因素等方面存在差异。基于调研分析结果,提出主要建议如下：1）借鉴国外相关研究经验,从长期性能与安全、工程技术,以及成本和场址有效利用三方面,建立我国处置库概念设计评价方法与评价准则。2）基于地下实验室场址条件和我国源项特征,开展概念设计比选评价研究,提出适用于地下实验室场址的处置库概念设计。     

我国高放废物地质处置地下实验室安全问题探析

建造地下实验室是我国高放废物地质处置研发的必经阶段。作为场址特性和多重屏障长期性能研究、选址与长期性能评价,以及工程技术研发的平台,地下实验室为高放废物地质处置设施设计和建造提供基础科学信息和实践经验,也为安全评价提供基础数据。根据国家相关规划,2020年完成地下实验室建造的安全评审,但目前尚缺少相应的安全监管方法和审查要求。本文从地下实验室的功能和作用出发,基于我国地质处置地下实验室的功能定位,结合瑞典、芬兰、美国和法国等国家对地下实验室建设的相关要求和实践,阐述了地下实验室安全审查需要重点关注的几个关键问题,并提出了相关建议。     

高放废物处置库甘肃北山预选区综合水文地质研究

在野外水文地质调查基础上,开展了北山地区地下水系统特征、岩体渗透性能、地下水动态、水文地球化学、地下水同位素、地下水CFC以及地下水流场模拟等综合性水文地质研究。依据大量资料的科学分析,综合论述了研究区水文地质条件、地下水循环交替特征、地下水化学特征和动力学特征,并对北山地区作为高放废物处置库场址预选区的适宜性进行了评价。通过这些工作,不仅为我国高放废物地质处置库选址建立了系统的水文地质研究和评价方法,也为在该区筛选最适宜的高放废物处置库场址提供了重要的水文地质依据。     

高精度磁法和音频大地电磁测深法在红石泉铀成矿区的应用

通过分析研究红石泉铀矿区主要岩石的物性参数,总结了研究区的电、磁异常特征,发现不同地层和岩体存在明显电性、磁性差异。进而应用地面高精度磁法和音频大地电磁探测工作,获取了研究区的磁异常及地下电性资料,得出了测区磁异常信息和地下电阻率分布规律,增加了对研究区地球物理特征及区域深部构造空间分布情况的了解;结合含矿主岩与肉红色中粒花岗岩的伴生关系,推断了红石泉铀矿区隐伏伟晶状白岗岩体的深部延伸情况,揭示了深部铀成矿的可能性,为进一步铀矿勘查部署提供技术支撑。     

高放废物处置库深部地质特征研究

为查明高放废物处置库深部地质特征,采用大地电磁法、可控源音频大地电磁法以及高精度磁法进行综合地球物理勘探与资料解译,得到6条测线的综合地球物理成果解译图。根据成果解译图的异常特征,推断出研究区花岗岩体受南北两侧两条近东西向断裂F1、F2控制,破碎带分布较宽,断层充填高热蚀变物质,岩体内部无明显断层发育。     

利用三维成像技术开展空间铀含量分布研究及应用

收集整理广东省南雄市坪下水地区40个钻孔伽马测井数据等资料,利用计算机三维成像技术开展空间铀含量分布研究,将测井数据转换为直观的三维图像,表征研究区的铀矿化信息;通过进一步挖掘利用钻孔伽马测井数据信息,结合地质、磁测资料,分析铀成矿有利部位,为今后该地区的铀矿地质找矿工作提供参考。