地下实验室新场场址地质特征研究与三维地质建模

论文摘要

经过30多年的研究,我国已将甘肃北山新场确定为高放废物地质处置地下实验室场址。开展地下实验室场址地质特征研究与三维地质建模,一方面能够充分利用已有地质资料准确表达场址深部地质环境特征,直观地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,方便地质分析和后续工程决策。在充分收集前期已有资料的基础上,利用补充地质调查、综合地球物理探测、钻孔勘察、三维地质建模等手段,对研究区地质特征（重点对断裂特征）进行了详细研究,建立了新场地下实验室场址三维地质模型,并基于模型开展了工程分析应用。主要结论如下:（1）地下实验室新场场址所在岩体南北两侧出露地层主要为前长城系敦煌岩群的鱼脊山岩组（AnChD）、长城系咸水井群（Chxs）、侏罗系（J）、下白垩统新民堡群(K1xn)和第四系（Q）。其中,敦煌群和咸水井群是该地段花岗岩的围岩,侏罗系和第四系覆盖于花岗岩之上。花岗岩体整体呈东西向展布,从北至南依次为:红柳井南山单元（Pt22H）片麻状花岗闪长岩、新场单元（O1X）二长花岗岩、机井沟单元（O1J）花岗闪长岩及鸳鸯沟单元（Pt22Y）片麻状二长花岗岩。花岗岩单元地表总的出露面积约为100km2,岩体平均厚度约2000m,岩体厚度至西向东、由北至南逐渐增大。（2）场址所在区域断层按方向可分为NE向、NW向和近EW向3组。压性和压扭性断层走向多为近EW向,与研究区地层走向一致,为区内具有控制意义的压性、压扭性断层,切割了中生代及其以前地层和岩体,具有多期活动性。在近EW向断裂控制下新场岩体内发育有NE向和NW向张性或张扭性断层,为与之相配套的次级断层,长度一般25km,倾角50°80°。（3）新场场址位于新场岩体南北两侧近EW向压性、压扭性大断层（F6和F7）,以及次级的走向为NE向的F31、F32、F33、F34断层和NW向F32-1断层的夹持部位,即“构造安全岛”位置。这些断层长度大于3km,断层厚度在0.803.56m之间,断层浅部厚度较大,向深部厚度逐渐变小。断层性质主要为张性或张扭性,断层岩为硅质、钙质或泥质胶结的角砾岩。断层上盘面之上以及下盘面之下岩石完整,裂隙不发育。（4）依托三维可视化技术,综合地表地质调查、综合地球物理探测、钻孔揭露、钻孔综合测量等多元信息,采用多条件约束地质建模方法,建立了综合的能真实反映地下实验室场址深部地质环境特征的三维地质模型,重点查清了断层的空间展布和相互关系等特征,获得了场址岩体展布、断裂深部延伸和形态等地质信息。（5）基于新场岩体地质建模结果,开展了一系列可视化分析应用。在综合考虑场址附近区域地形、地貌、地质构造特征、研究目的、施工难度等因素的基础上设计了一批600m斜孔对断层深部地质特征进行揭露,取得了较好效果;并基于地质模型初步确定了地下实验室场址的位置和主要结构布置方式,对地下实验室后续的工程设计和开挖等具有实际的工程指导意义。（6）针对花岗岩场址的特性以及地下实验室场址对地质条件的特殊要求,在前期开展场址地质特征研究工作的基础上,对使用的方法和手段进行了系统归纳和总结,主要围绕场址深部岩体规模与完整性,以及场址的断裂分布和特性等关键问题,提出了地下实验室场址地质特性评价方法。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 1 引言
•   1.1 选题依据及意义
•   1.2 国内外研究现状
•   1.3 研究内容与创新点
• 2 地质概况
•   2.1 自然地理概况
•   2.2 地质背景
•   2.3 小结
• 3 新场岩体地表地质特征
•   3.1 地表岩性特征
•   3.2 地表断裂特征
•   3.3 小结
• 4 场址岩体地球物理特征
•   4.1 岩石物性特征
•   4.2 场址深部地球物理特征
•   4.3 小结
• 5 场址深部地质特征
•   5.1 场址岩体完整性勘察
•   5.2 断层的钻孔勘察及其特征
•   5.3 小结
• 6 新场三维地质建模
•   6.1 数据准备
•   6.2 地表模型
•   6.3 钻孔数据的导入与解译
•   6.4 地球物理剖面导入与解译
•   6.5 断裂模型的建立
•   6.6 岩体模型的建立
•   6.7 模型可视化分析应用
•   6.8 小结
• 7 地下实验室场址地质特性评价方法
•   7.1 场址断裂特征研究方法
•   7.2 深部岩体规模及完整性研究方法
•   7.3 小结
• 8 结论与展望
•   8.1 主要研究成果与认识
•   8.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 罗辉

导师: 王驹

关键词: 高放废物,地下实验室,新场,地质特征,三维地质建模

来源: 核工业北京地质研究院

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,矿业工程,核科学技术

单位: 核工业北京地质研究院

基金: 《高放废物地质处置地下实验室工程前期科研》项目

分类号: TL942;P628

DOI: 10.27120/d.cnki.ghgyy.2019.000001

总页数: 143

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