新场岩体定压力压水试验数据解译方法的对比

以高放废物地质处置北山预选区新场岩体三个深钻孔的定压力压水试验为例,分别从压水阶段数据求解、压力恢复阶段数据求解和特殊试验段参数求解3个方面,对稳定流公式法和非稳定流参数拟合法进行了对比,得到了如下结论:非稳定流参数拟合法较稳定流公式法适用的渗流类型更多,使用数据量更大,结果更为可靠;在压水阶段和压力恢复阶段数据完整时,优先选择压力恢复阶段非稳定流参数拟合结果作为试验段的渗透系数。依据上述筛选原则,得到了新场岩体BS17~BS19三个深钻孔渗透系数的概率分布图,可初步判断新场岩体为低渗透性岩体,适宜于高放废物地质处置。     

地面核磁共振法在甘肃北山新场花岗岩体赋水性评价中的试验研究

岩体赋水性评价是高放废物地质处置库场址评价的关键研究内容之一,通常采用钻探并进行钻孔水文试验以获得岩石渗透率、地下水含量及分布等水文地质参数,然而,常规钻孔水文试验不适宜大面积高频次地覆盖整个选址区。为此,采用可直接探测地下水的地面核磁共振法对新场花岗岩体3个已知水文钻孔进行了赋水性评价试验,结果表明：地下水水位埋深位置表现为相对高的自由水含量,且其上部同时表现为相对高束缚水含量;裂隙水发育位置表现为同时具有高自由水异常和高束缚水异常;由核磁共振信号反演计算得到的最大渗透系数与全孔抽水试验获得的平均渗透系数在同一数量级,且核磁共振探测获得的岩石单位体积含水率为岩体地下水赋水性评价提供了定量参考。本次地面核磁共振探测试验结果与钻孔水文地质试验结果一致性好,有效揭示了地下水水位埋深、岩石渗透率、水量大小及裂隙水发育位置,地面核磁共振方法可有效应用于花岗岩体赋水性评价,为经济、快速且无损地获得岩体关键水文地质参数提供了有效技术手段。     

MapGIS在东天山高放废物地质处置库选址中的应用

根据高放废物选址的要求,利用MapGIS对东天山地区不同时代岩体的空间位置、分布形态、出露面积,以及岩体与断裂构造、地震和矿床点等的空间关系进行了研究,对海量资料信息进行分析处理,可起到事倍功半的效果.利用MapGIS分析结果,初步筛选出阿奇山1号岩体、雅满苏北岩体作为高放废物地质处置库选址的有利岩体.     

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。     

高放废物处置库野马泉预选场址地下水放射性同位素特征

甘肃北山野马泉地区是我国高放废物处置库预选场址之一.文章阐述高放废物处置库天然类比研究的主要内容,并阐述类比研究中涉及的地球化学问题.以野马泉岩体为例,研究地下水铀、钍含量及放射性特征、铀同位素特征.初步认为,在当地的地质、水文地质等环境条件下,铀的迁移能力有限,迁移距离较小.这一认识为预选场址评价提供了重要的信息和依据.?＃     

钻孔电视技术在三维地质建模中的应用

断层特征是岩体工程质量评价和三维地质建模的基础数据,但传统手段无法获得精确的深部断层产状。利用超声波钻孔电视技术可获得岩体深部断层的产状特征。基于钻孔电视技术和其他地质资料对中国高放废物地质处置地下实验室的推荐场址—甘肃北山新场花岗岩地段周边的断层特征进行研究,获得详实的断层特征数据,为推荐场址三维地质建模研究和地下实验室工程设计提供了参考数据。研究成果对区域基础地质研究具有重要指导意义。     

甘肃陇东地区粘土岩渗透特性初步研究

从国外经验和国内前期研究成果来看,在中国粘土岩是高放废物地质处置库建设中重要的候选围岩之一。对陇东地区进行了地质调查,介绍了该地区的区域构造和区域地质特征,并重点对该地区的粘土岩的基本物理性能和渗透性能进行了研究。通过自行设计制作的渗透装置,测定了粘土岩的渗透系数。结果表明,该地区粘土岩的渗透性极低,渗透系数约为10-11 m/s,为高放废物处置库围岩选择提供了重要参考。     

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。     

高放废物处置库甘肃北山预选区水文地质特征方法学研究

总结了 1996年至 2000年开展的甘肃北山地区区域水文地质调查研究成果。研究中从北山地区水文地质、水文地球化学、地下水同位素、腐殖酸调查入手,重点评价了研究区的含水介质特征、水文地球化学及地下水同位素特征。在大量资料综合分析的基础上,综合论述了研究区分区水文地质条件、地下水循环交替特征、地下水动力学和化学特征,并通过地下水流动状态的计算机模拟,水文地球化学以及水-岩-核废物间相互作用的计算机模拟,首次综合评价了北山地区作为我国高放废物处置库场址的可行性。研究成果全面、深刻展示了北山地区弱含水、低渗透、低流速的水文地质特征及偏碱性、高矿化的地下水化学特征,为在该区预选最适宜的高放废物处置库场址提供了评价依据。     

美国尤卡山高放废物处置库场址水文地质特征评价进展

美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)核废物地质处置研究室主任Bodvarsson GS博士应邀于1998年11月15～20日来核工业北京地质研究院进行了为期4天的讲学。讲学主要内容为: (1)高放废物处置的一般概念以及美国的政策、法规; (2)美国尤卡山处置场址基本水文地质特征; (3)场地水文地质及现场加热实验研究;     

高放废物地质处置库预选场址水文地质研究进展

深地质处置是目前国际上普遍接受的高放废物最终处置方案。对于这种处置方案而言，最有可能使处置库系统中放射性核素释放并进入生物圈的机制是地下水的作用。本文阐述了这种地下水的作用，包括地下水与工程屏障的相互作用、地下水在地质屏障中的核素迁移作用及核素滞留作用；介绍了处置库场址评价中水文地质研究的国际进展和动向；重点介绍了我国高放废物处置库预选场址水文地质研究进程和概况。     

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。     

美国专家考察我国高放废物处置库甘肃北山预选场址

经国务院外国专家局批准,应中国核工业集团公司的邀请,美国国会下属的“美国核废物技术评审委员会”3位高级专家Richard Parizek博士(总统顾问、水文地质学家、核废处置专家)、Leon Reiter博士(地质学家、核废处置专家)和Paula Alford博士(核环境政策专家)一行3人于1999年10月2～13日来华讲学,实地考察了我国高放废物处置库甘肃北山预选场址,并在核工业北京地质研究院讲课,介绍了美国高放废物处置库尤卡山候选场址特性评价进展及     

高放废物处置预选区地学信息数据模型构建

针对高放废物地质处置选址与场址评价阶段的信息化建设工作,采用GIS技术、数据管理技术、数据分析技术等,旨在基于地学信息数据模型的构建,建立统一的、一体化的、高度综合的高放废物地质处置预选区地学信息库,以覆盖地质、水文地质、地球物理、地球化学等多学科研究内容。着重讨论了预选区地学信息数据模型建设的方法和技术,并通过预选区地学信息库的工程实例说明了数据模型的成功应用。预选区地学信息数据模型的建设可以为场址筛选、场址性能评价等研究工作提供技术支持,对高放废物地质处置研发工作的推进也将起到积极作用。     

高放废物处置库野马泉预选地段地下水铀存在形式及迁移特征

甘肃北山野马泉地区是我国高放废物处置库预选场址之一。本文以该预选场址为例,在地下水铀、钍含量及其同位素比值测试、分析基础上,计算了铀存在形式。结果表明,地下水中的铀主要以U(OH)₄(aq)形式存在。探讨了铀的迁移特征,认为在当地的地质、水文地质等环境条件下,铀的迁移能力很低。     

高放废物处置的地质介质选择

本文以国外若干典型放射性废物处置库围岩的机械物理学、水文地质学等参数为依据,论述了岩盐、花岗岩、粘土岩、凝灰岩和玄武岩对处置、储存高放废物的适宜性,以供我国选择高放废物处置介质和场址时参考。     

对我国高放废物处置研发工作的几点建议

论述了高放废物处置库与一般地下工程设施的区别,以及处置库场址的选址工作与低中放废物处置场和核电站场址的选址工作异同点。强调要高度重视高放废物处置的安全性,这是由于高放废物毒性大、半衰期长、安全处置期长;由于处置库堆放的废物总比活度大,且高放废物处置在地下深处,因而,如果一旦处置库系统遭受破坏,就难以进行人工干预。笔者认为,在区域预选和地区(地段)预选阶段,查明场址区域地壳稳定性问题是其首要任务。文章就处置方案等若干问题进行了讨论。     

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。     

高放废物地质处置时空数据不确定性分析

高放废物地质处置存在场景不确定性、模型不确定性、数据与参数不确定性等因素,其中数据不确定性是所有其他不确定性产生的重要根源之一。针对高放废物地质处置预选区场址的数据不确定性问题,重点分析了时空数据不确定的表现形式及其产生原因,阐述数据的不确定对高放废物地质处置研发的影响,并初步提出了时空数据不确定性检测、控制和消减的解决方案。     

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。