高放废物处置库因格井预选区水化学—同位素分析

因格井坳陷是中国高放废物地质处置库黏土岩重要预选场址之一。选取研究区19组水样作为研究对象,利用Piper三线图和Gibbs图等方法,探讨该区域的地下水化学特征和氢氧同位素特征,主要结论是:研究区的地表水和地下水的水化学类型主要是Cl-SO_4-Na-Ca型或Cl-SO_4-Na型,水化学类型差别不大;pH大多落在7~9之间,TDS值均小于100 g·L~(-1),两者符合中国黏土岩选址的基本标准;地下水主要接受大气降水的补给,地表水的补给作用不明显,初步认为,就水文地质条件而言,因格井坳陷预选区适合建造高放废物处置库。     

粘土岩物理力学及工程特性研究综述

本文较为系统的梳理了国内外学者在粘土岩研究领域所取得的成果,主要包括粘土岩的矿物组成、粘土矿物的微观结构、历史成因及其物理力学性质等四个方面,其中对其物理力学性质的综述涵盖了粘土岩的结构、构造和颜色、粘土岩的密度及可塑性、粘土岩的强度特征、粘土岩的膨胀特性、粘土岩的水理性质和粘土岩的流变性能等六个子项。因近年来将粘土岩作为高放废物地质处置库的潜在围岩成为学术界研究的热点课题,本文还专门论述了国内外学者在该领域实施的开拓性工作。在此基础上,本文对部分研究成果进行了讨论,并提出了继续开展粘土岩区域性成因调查、多类型粘土岩物理力学性质对比研究和粘土岩作为地下工程构筑物潜在围岩的长期服役效能研究等三个前沿课题。     

甘肃省陇东地区粘土岩基本特性研究

高放废物地质处置库围岩的选择至关重要,各有核国家都对处置库可能的围岩进行了系统研究.从国外经验和国内前期研究成果来看,我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,重点对该地区的粘土岩的基本性质进行研究.研究结果结果表明,该地区的粘土岩真密度在2...     

黏土岩物理、力学及其工程特性研究

较为系统地梳理了国内外学者在黏土岩研究领域所取得的成果,主要包括黏土岩的矿物组成、黏土矿物的微观结构、历史成因及其物理力学性质等四个方面。其中对其物理力学性质的综述涵盖了黏土岩的结构、构造和颜色、黏土岩的密度及可塑性、黏土岩的强度特征、黏土岩的膨胀特性、黏土岩的水理性质和黏土岩的流变性能等六个子项。因近年来将黏土岩作为高放废物地质处置库的潜在围岩,成为学术界研究的热点课题;还专门论述了国内外学者在该领域实施的开拓性工作。在此基础上,对部分研究成果进行了讨论;并提出了继续开展黏土岩区域性成因调查、多类型黏土岩物理力学性质对比研究和黏土岩作为地下工程构筑物潜在围岩的长期服役效能研究等三个前沿课题。     

内蒙古塔木素高放废物地质处置库三维地质建模研究

内蒙古塔木素地区是我国高放废物粘土岩处置库选址的重点研究区域,三维地质模型可直观、立体的展示地下深部结构空间的分布形态,是一种有效的场址评价手段。为确保地质模型的可靠性,融合了已有的地质平面图、12条浅层地震剖面,对塔木素地区进行三维地质建模研究。依据塔木素地区三维地质模型刻画的粘土岩目标层位、断裂构造空间分布特征,结合我国高放废物地质处置库选址标准,在预选地段东南处圈定了一处高放废物地质处置库的优选区域。     

欧拉反褶积方法在内蒙古塔木素粘土岩预选区的应用

内蒙古塔木素地区是我国高放废物粘土岩处置库选址的重点研究区域,断裂是处置库选址的主要调查内容之一。为快速查明处置库预选区内深部断裂空间展布,依据区域航磁资料为基础,对塔木素预选区开展了欧拉反褶积反演研究,结合研究区地质资料对研究区断裂分布进行了解释,同时为处置库选址推荐提供了有效参考。     

库车坳陷膏盐岩对烃源岩生烃及地温的作用

库车坳陷发育两套膏盐岩,东部发育于新近系吉迪克组,西部发育于古近系库姆格列木群,较薄部位膏盐岩可达几十米,较厚部位可达三千米以上。依据库车坳陷膏盐岩发育的特点,分别针对东、西部含盐地层建立简化模型,将地层划分为7个层位,依据库车坳陷膏盐岩发育层位设定西部模型第四层为含盐地层,东部模型第三层为含盐地层,运用该模型进行热演化模拟,探讨膏盐岩对地温及烃源岩热演化差异性的影响机制。模拟结果显示：由于膏盐岩的良好的导热性,使盐下地温相对脱盐地层同等深度地温大大下降,盐上地温相对提高,盐下烃源岩的热演化滞后。定量地分析盆地西部大北2井膏盐岩对烃源岩热演化和地温影响程度发现：膏盐岩厚度每增加100m,盐下地温下降0.9~1℃,烃源岩镜质体反射率Ro热演化滞后0.026%~0.019%,这有利于库车坳陷的晚期成藏。     

库车坳陷膏盐岩对烃源岩生烃及地温场异常的影响探讨

库车坳陷发育两套膏盐岩,东部发育于新近系吉迪克组,西部发育于古近系库姆格列木群,较薄部位膏盐岩可达几十米,较厚部位可达3 km以上。依据库车坳陷膏盐岩发育的特点,分别针对东、西部含盐地层建立简化模型;将地层划分为7个层位,依据库车坳陷膏盐岩发育层位设定西部模型第四层为含盐地层,东部模型第三层为含盐地层,运用该模型进行热演化模拟,探讨膏盐岩对地温及烃源岩热演化差异性的影响机制。模拟结果显示:由于膏盐岩的良好的导热性,使盐下地温相对脱盐地层同等深度地温大大下降,盐上地温相对提高,盐下烃源岩的热演化滞后。定量地分析盆地西部大北2井膏盐岩对烃源岩热演化和地温影响程度发现:膏盐岩厚度每增加100 m,盐下地温下降0.9~1℃,烃源岩镜质体反射率Ro热演化滞后0.026%~0.019%,这有利于库车坳陷的晚期成藏。     

库车坳陷膏盐岩对异常高压保存的控制作用

近年来 ,库车坳陷所发现的大中型天然气田 (藏 )几乎都具有异常高压的特征 ,且在纵向剖面上异常高压位于古近系库姆格列木组和新近系吉迪克组膏盐岩之下 .这说明了库车坳陷天然气的富集成藏与异常高压密不可分 ,而异常压力又与膏盐岩有十分重要的关系 .因此 ,研究膏盐岩与异常高压之间的关系对于认识高压气藏的成藏有重要意义 .通过对库车坳陷地质概况、膏盐的分布特征及地层压力特征的研究 ,探讨了膏盐岩对异常高压的控制作用 .结果表明 :在平面上 ,库车坳陷膏盐的分布从盆地边缘向盆地中心逐渐加厚 ,具有西部厚、东部薄的特点 .而异常高压的分布呈南北分带的反“S”型 ,高压区分布在中带 ,表现为受膏盐岩分布的控制 .膏盐岩不但具有强烈的塑性 ,而且本身具有很高的突破压力和超压 ,对异常高压起到了压力和物性的双重封闭 ,有效地阻止了异常高压的泄露 ,进而使得高压气藏得以完好保存     

巴彦浩特盆地沉降史分析

运用回剥分析技术对巴彦浩特盆地的沉降史作了定量方面的研究，认为巴彦浩特盆地是在早古生代的古隆起基础上发育起来的，共经历了两个隆升期和三个沉降期，两个隆升期是：三叠纪—早侏罗世、晚白垩世；三个沉降期是：志留纪—二叠纪、中侏罗世—早白垩世及第三纪—第四纪．相应地形成了四种类型的盆地，即志留纪—二叠纪前陆盆地（南部坳陷带）、石炭纪—二叠纪裂陷槽（东部坳陷带及其以东地区，为贺兰裂陷槽的一部分）、中侏罗世—早白垩世断陷盆地及新生代的坳陷盆地．晚古生代时，沉降主要发生在盆地的南部坳陷带及东部坳陷带内，侏罗纪时，南部坳陷带隆起，西部坳陷带及东部坳陷带为主要沉降区，受断陷活动控制，其间为中央隆起带分隔．早白垩世盆地全面下沉，成为统一盆地     

地下储油岩库围岩力学参数的正交设计

在相同岩性的现场库区内,岩体的物理力学参数随取样位置(深度)的变化具有不同的变化水平,即使在稳定岩层区不同深度岩性参数也有一定的差异。为了在储油岩库设计方案的数值模拟试验中充分体现这些实际特点,根据大量的岩石室内试验结果,采用正交设计试验方法,以岩石的弹性模量、泊松比、抗拉强度、粘聚力和内摩擦角共5个参数作为主要影响因素,选取储油洞库围岩塑性区面积(包括拉破坏区面积)和洞周最大位移值作为试验指标进行了正交试验,通过对正交试验结果进行直观分析,研究了地下储油岩库围岩力学参数的确定方法,给出了参数的最优组合,为解决同类问题建立了计算方法和分析思路。     

高放废物处置库非饱和多场耦合数值模拟与参数分析

为对高放废物处置库进行安全评估,建立了岩土材料饱和非饱和的渗流温度应力(THM)多场耦合数值模型,对处置库(处置容器、缓冲材料和围岩)进行非饱和THM多场耦合数值模拟。基于COMSOL Multiphysics软件平台,以北山花岗岩高放废物处置库和内蒙古高庙子膨润土为研究对象,对高放废物处置库进行长达500a的数值模拟,对比分析耦合与非耦合的模拟结果,并对渗透率、导热系数和地下水深度等参数进行敏感性分析。结果表明:耦合模拟的温度比非耦合模拟的温度低13℃;地下潜水面由0m上升到1000m的时候,缓冲材料完全饱和的时间由703a下降到了28a;围岩的固有渗透率下降5个数量级时,缓冲材料的饱和时间由28a上升到了250a;各个物理场相互耦合,共同影响处置库的长期稳定性。     

内蒙古二连盆地川井坳陷赛汉组泥岩地球化学特征

为探究内蒙古二连盆地川井坳陷赛汉组泥岩作为高放废物地质处置库备选围岩地质条件的适宜性,选取研究区内KZK2-6钻孔23个赛汉组泥岩样品开展了矿物组分、地球化学等分析测试,对赛汉组泥岩的矿物组分、沉积环境、源岩属性、构造背景等进行了探讨。研究结果表明：赛汉组泥岩以石英、黏土矿物、钠长石为主,其中以伊利石为主的黏土矿物平均质量百分数达21.2%;一定质量百分数的方沸石、白云石和黄铁矿凸显了其作为处置库围岩在核素吸附等方面的优势。主量元素以SiO₂、Al₂O₃、TFe₂O₃为主,贫MnO、P₂O₅和TiO₂。与大陆上地壳相比,微量元素Ga、Cr、Cu等元素稍有富集,而Ba、Sr略微亏损。稀土元素特征表现为轻重稀土分异明显,轻稀土富集,重稀土亏损,配分曲线呈明显“右倾”趋势,δEu明显负异常。物源为长英质和活动大陆边缘的混合来源,母岩以沉积岩和花岗岩为主并形成于大陆岛弧的构造背景。沉积环境指示赛汉组为海陆过渡的微咸湖相沉...     

含陡倾角软弱结构面的花岗岩力学特性及声发射特征

利用MTS 815.03岩石试验机对试件进行三轴压缩试验,采用DISP声发射测试系统进行声发射数据收集,并对含陡倾角软弱结构面的岩体试件和岩石试件进行试验对比.两种试件随围压的增加强度逐渐增加,破坏由脆性向延性转变;岩体试件总是沿结构面滑移破坏,岩石试件为剪切破坏.随着围压的增加,两种试件的弹性模量、变形模量、峰值应变和峰值强度增加;岩体试件弹性模量、变形模量值和峰值强度低于岩石试件,而峰值应变高于岩石试件.岩体试件内摩擦角小于岩石试件,而黏聚力大于岩石试件.随围压的增加,两种试件在峰值应力阶段声发射事件远高于其他阶段,而岩体试件声发射事件集聚量远远高于岩石试件.研究结果表明软弱结构面的存在降低了岩体的力学性质,因此在高放废物地质处置库选址时结构面发育特征是需要考虑的关键因素.     

高放废物处置北山预选区地表岩体质量评价及其应用

在利用测线法对地表节理调查统计的基础上,提出了基于JSR(jointing structure rating)指标的地表岩体质量评价方法.以高放废物地质处置北山预选区地表岩体为研究对象,利用JSR指标对芨芨槽、算井子和新场地段地表岩体进行节理发育程度和地表岩体质量评价.结果表明:芨芨槽地段地表岩体比算井子地段节理发育程度低,地表岩体质量等级高,从而为高放废物地质处置场址比选提供依据.同时研究了JSR指标与传统Q指标的定量关系,并修正了JSR指标的分级范围.     

干河矿2#煤层旺采区围岩的物理力学特性测试

为了满足干河煤矿旺采试验区采场煤巷布置和支护设计需求,并对地下水防治提出相关技术措施,利用现场取样、电镜扫描(SEM)、X射线衍射(XRD)、力学试验等方法,对采场围岩矿物成分和力学参数进行了相关测试。根据钻孔取芯统计结果,顶底板平均岩石质量指标低于30%,围岩完整性差。XRD分析表明,砂质泥岩含黏土矿物总量约19%,黏土矿物主要成分为I/S混层和高岭土,相对含量达85%以上。SEM试验发现,围岩含溶蚀孔、层片状特征及大量的黏土矿物分布,需要加强地下水防治。力学测试结果表明,顶板砂质泥岩抗压强度离散性较大,顶板岩性不均,需要根据围岩性质及时调整锚杆支护设计。     

不同围压下花岗岩σ_(cc),σ_(ci)和σ_(cd)的确定

为研究不同围压下裂隙闭合应力阈值σ_(cc),起裂应力阈值σ_(ci)和损伤应力阈值σcd,对高放废物地质处置新疆预选场址雅满苏YM01号钻孔岩心进行了三轴压缩试验和巴西劈裂试验.应用裂隙体积应变模型、移动点回归法和声发射确定了σ_(cc),σ_(ci)和σ_(cd);通过分析不同方法确定各阈值的适用性,优化了一套确定各阈值的综合方法;分析了不同围压下σ_(cc),σ_(ci)和σ_(cd)与围压的关系:σ_(cc)受围压的影响不明显,σ_(cc)=σ_1=50~65 MPa;σ_(ci)为裂隙张拉破坏的起点,起裂强度满足格里菲斯强度理论;σ_(cd)与峰值抗压强度σ_c线性关系明显,损伤强度满足摩尔-库伦强度理论.