高放废物地质处置预选区花岗岩岩体结构面特征研究及其应用

摘要

在高放废物地质处置库选址和设计中，花岗岩作为处置围岩，其致密性好、含水率极低和孔隙度低的特点是处置库建造的有利条件，但其岩体中大量存在的结构面成为核素迁移的主要通道，这是对处置库安全性和稳定性的不利因素。本文通过遥感影像结构面解译法和现场结构面调查对高放废物地质处置预选区花岗岩岩体结构面几何特征做出详细、准确的统计和分析，获取岩体结构面展布特征，评价岩体结构面发育程度和地表岩体质量，开展了岩体节理三维网络模拟和钻孔裂隙岩体渗透特性分析。
　　采用不同的调查方法对预选区岩体地表节理和断层以及钻孔裂隙进行现场调查，获得大量不同尺度结构面原始数据。采用玫瑰花图和圆形窗口法统计分析节理产状、迹长和密度等几何参数；通过卫星遥感图对地表出露断层进行解译并利用GPS追踪调查来确定断层规模和延伸方向，同时根据断层周围相关节理几何特征统计规律得出断层影响带范围；根据地表节理组合形态的调查工作进行节理分期配套，并结合断层调查情况和力学解析原理，确定断层和节理的成生关系；通过钻孔电视和钻孔岩芯地质编录详细观测记录描述裂隙几何参数并统计裂隙空间分布特征并研究了结构面的存在对岩石力学性质的影响。
　　基于地表结构面几何参数，提出JSR指标进行地表岩体节理发育程度评价和FJSR指标进行地表岩体质量评价，并与修正的传统岩体质量评价指标FRMR和FQ对比。同时提出了将FJSR指标与钻孔岩体完整性评价指标Q’和钻孔岩体质量评价指标QRHLW相结合来进行高放废物地质处置候选场址比选。
　　通过野外地表节理调查，统计节理几何参数服从的概率分布函数，从而基于Monte-Carlo法随机数生成原理在计算机上绘制表征节理分布特征的三维网络模型，通过统计模型节理几何参数与实测值对比来验证模型合理性。
　　在进行钻孔裂隙岩体渗透特征分析时，提出了以密度分区法和产状分区法相结合的定量均质区划分和依据结构面的力学成因的定性均质区划分相结合的均质区划分方法，并通过数学原理确定最终的钻孔岩体结构均质区。在获得钻孔岩体均质区后，根据渗透张量计算原理编制了渗透张量计算程序，将钻孔裂隙几何参数输入程序得出钻孔裂隙岩体渗透张量,从而进行岩体渗透性分析。

目录

1 绪 论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文思路

1.4 主要研究内容及意义

2 岩体结构面地质调查

2.1 岩体结构面概况

2.2 地表岩体结构面调查

2.3 钻孔岩体结构面调查

3 地表岩体结构面几何特征统计和成生关系分析

3.1 断层几何特征统计和分析

3.2 节理几何特征统计和分析

3.3 断层和节理成生关系

4 钻孔岩体结构面几何特征统计和力学特征分析

4.1 钻孔岩体裂隙几何特征统计和分析

4.2 钻孔岩体结构面力学特征

5 地表岩体质量评价

5.1 基于FJSR指标岩体质量评价

5.2 基于FRMR指标岩体质量评价

5.3 基于FQ指标岩体质量评价

5.4 三种指标岩体质量评价指标比较

6 岩体节理三维网络模拟

6.1 节理几何特征模拟

6.2 节理三维网络模拟及验证

7 钻孔裂隙岩体结构均质区划分和渗透张量计算

7.1 钻孔岩体结构均质区划分

7.2 钻孔岩体渗透张量计算

7.3钻孔裂隙岩体渗透系数张量计算

8 结论与展望

8.1 主要结论

8.2 创新点

8.3 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者简介

B 作者学习期间发表的论文

C. 作者学习期间参加的科研项目