核電站工程初步可行性勘察報(bào)告

1、XX 核電站初步可行性勘察實(shí)習(xí)報(bào)告該核電站初可研工作是在完成廠址規(guī)劃選址報(bào)告的基礎(chǔ)上，針對(duì)2 個(gè)候選廠址開展論證工作，目的是對(duì)2 個(gè)候選廠址在工程地質(zhì)與巖土工程條件方面進(jìn)行研究并比選排序，推薦適宜建造20萬(wàn)千瓦級(jí)(AP1000)機(jī)組的優(yōu)先候選廠址。工程地質(zhì)測(cè)繪是該項(xiàng)目巖土工程勘察專題中的一個(gè)子項(xiàng)專題工作，本次工程地質(zhì)測(cè)繪工作依據(jù)中國(guó) * 公司電場(chǎng)項(xiàng)目籌建處下發(fā)給本公司的中國(guó) * 電場(chǎng)項(xiàng)目初步可行性研究階段巖土工程勘測(cè)技術(shù)任務(wù)書及中國(guó) * 電場(chǎng)項(xiàng)目巖土工程勘測(cè)工作大綱 的相關(guān)要求來(lái)進(jìn)行， 分別對(duì)侯選的 2 個(gè)廠址進(jìn)行了 1:10000 比例尺的 工程地質(zhì)測(cè)繪、水文地質(zhì)調(diào)查及鉆探取樣工作。通過(guò)對(duì)

2、2 個(gè)廠址的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪、調(diào)查工作和鉆探取樣，基本查清了各廠址區(qū)，特別是推薦的主廠房區(qū)的工程地質(zhì)條件，為初步判定廠址的適宜性以及評(píng)價(jià)各廠址的優(yōu)劣提供初步依據(jù)，并為巖土工程評(píng)價(jià)提供詳實(shí)可靠的基礎(chǔ)資料。1 工程地質(zhì)測(cè)繪1.1 工程地質(zhì)測(cè)繪的目的與任務(wù)工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查，目的是查明廠址及相鄰地段的地形、地貌、地層與巖石、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)作用、地表水與地下水情況、當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)及人類活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成的影響，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各種地質(zhì)現(xiàn)象的調(diào)查，分析其性質(zhì)和規(guī)律，為研究工程地質(zhì)條件和問(wèn)題、初步評(píng)價(jià)測(cè)區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料，并為勘探、試驗(yàn)和專門性勘察工作提供依據(jù)。對(duì)核電廠建廠的適宜性進(jìn)行評(píng)

3、價(jià)，為核電站總圖布置提供依據(jù)，為編制巖土工程勘察報(bào)告以及初步可行性研究報(bào)告提供基礎(chǔ)的工程地質(zhì)資料。本次工程地質(zhì)測(cè)繪工作的主要任務(wù)為：1) 初步查明擬建場(chǎng)地(廠址 1、廠址 2)的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造的展布及其特征；2) 初步查明廠址地層的分布、成因、類別、時(shí)代。確定巖石風(fēng)化程度，查明第四系覆蓋層的厚度、分布及其成因類型；3) 初步查明地下水埋藏條件及補(bǔ)給、徑流、排泄規(guī)律，劃分水文地質(zhì)單元；4) 初步查明危害廠址的不良地質(zhì)作用并判斷其對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性的影響；如在工作范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)有斷裂構(gòu)造存在，應(yīng)初步判斷是否為能動(dòng)斷層；5) 廠址附近有無(wú)可開采價(jià)值的礦藏，有無(wú)影響地基穩(wěn)定的人類歷史活動(dòng)、地下工程、采空區(qū)等

4、；6) 提出在可研階段應(yīng)重點(diǎn)研究的巖土工程問(wèn)題。1.2 工程地質(zhì)測(cè)繪執(zhí)行的規(guī)程、規(guī)范本次工程地質(zhì)測(cè)繪工作的依據(jù)為：1 XX 核電項(xiàng)目初步可行性研究階段巖土工程勘察技術(shù)任務(wù)書 ；2 XX 核電項(xiàng)目巖土工程勘測(cè)工作大綱 ；3本工程勘察技術(shù)指導(dǎo)書。本次工程地質(zhì)測(cè)繪遵循核安全法規(guī)和安全導(dǎo)則的有關(guān)規(guī)定，同時(shí)符合國(guó)家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)：核安全法規(guī)：核電廠廠址選擇安全規(guī)定 ( HAF0100 (91) ) ；核安全導(dǎo)則：核電廠的地基安全問(wèn)題 (HAD101/12) ；核電廠廠址查勘(HAD101/07 ) ；國(guó)家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程或標(biāo)準(zhǔn)：核電廠工程勘測(cè)技術(shù)規(guī)程 ( DL/T 5409.2-

5、2010)核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范( GB50267-97) ；巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001) 2009版；水利水電工程地質(zhì)測(cè)繪規(guī)程( SL299-2004) 。工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)( GB 50218-94)1.3 工程地質(zhì)測(cè)繪工作完成情況2011 年 6 月 28 日至 2011 年 7 月 26 日，分別對(duì)廠址1、廠址2開展了現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)測(cè)繪、水文地質(zhì)調(diào)查等工作，參加現(xiàn)場(chǎng)工作的主要人員有紀(jì)佳、董貴宇、閆豐等。在 2個(gè)候選廠址分別進(jìn)行了 1:10000 比例尺的工程地質(zhì)測(cè)繪工作， 工作方法采用橫穿越法。當(dāng)?shù)貙酉嘧冚^大、構(gòu)造復(fù)雜或需要查清一些重要地質(zhì)問(wèn)題時(shí)，進(jìn)行必要的追索。在覆蓋地段，當(dāng)

6、涉及重要地質(zhì)問(wèn)題時(shí)，布置一定數(shù)量的人工露頭點(diǎn)。充分研究區(qū)域地質(zhì)資料，重點(diǎn)對(duì)不同地質(zhì)單元體的接觸線、不同巖性的分界線、地質(zhì)構(gòu)造線、不同地貌單元的分界線及同一地貌單元中不同的微地貌分界線、 露頭良好區(qū)（如有代表性的巖石露頭、人工露頭或地下水露頭等）及物理地質(zhì)現(xiàn) 象分布地段作為地質(zhì)觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與研究。以滿足勘測(cè)大綱及規(guī)范規(guī)定 的調(diào)查密度要求為前提，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件，合理設(shè)計(jì)調(diào)查路線。以有 效控制為目的，每個(gè)地質(zhì)單元體均布置觀測(cè)點(diǎn)。為了觀察典型地質(zhì)現(xiàn)象，不惜超 越工作區(qū)范圍進(jìn)行實(shí)地調(diào)查。為了保證一定的測(cè)繪精度，在測(cè)區(qū)的主廠房地段把調(diào)查點(diǎn)的間距控制在 200m 左右。現(xiàn)場(chǎng)采用手持GPS現(xiàn)

7、場(chǎng)定位，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀察、拍照、描述記錄。測(cè)區(qū)內(nèi)的 覆蓋地段采用了鍬稿以及洛陽(yáng)鏟等簡(jiǎn)單工具進(jìn)行了挖探，為獲得更為明晰的觀察 效果以及為揭露典型地質(zhì)現(xiàn)象，采用機(jī)械與人工的方式開挖了 一定數(shù)量的探槽。每個(gè)地質(zhì)觀察點(diǎn)上，按照規(guī)范要求進(jìn)行描述，主要包括巖土名稱、成因類型、 分布特征、巖體結(jié)構(gòu)特征、巖石風(fēng)化程度、節(jié)理發(fā)育情況等。對(duì)一些重要的地質(zhì) 點(diǎn)及地質(zhì)現(xiàn)象，如巖層接觸關(guān)系、接觸帶，構(gòu)造破碎帶或性質(zhì)不明的可疑地段進(jìn) 行挖槽探視，并進(jìn)行拍照、素描。描述實(shí)例如下：點(diǎn)120南北向沖溝內(nèi)兩側(cè)溝壁揭露基巖巖性為灰綠色半膠結(jié)砂巖，巖體近似直立,薄層狀，層理產(chǎn)狀變化較大，此處見 Q3時(shí)期土壤層完成的工程地質(zhì)測(cè)繪工作量情況

8、如下表。廠址項(xiàng)目工作量1調(diào)查點(diǎn)數(shù)量/地質(zhì)測(cè)繪范圍132 個(gè)/4.5km2探井（槽）數(shù)/挖方量7 個(gè)/60m3觀測(cè)路線長(zhǎng)度36000m水文地質(zhì)調(diào)查外延范圍8.1 km22調(diào)查點(diǎn)數(shù)量/地質(zhì)測(cè)繪范圍123 個(gè)/4.4km2探井（槽）數(shù)/挖方量12 個(gè)/95m3觀測(cè)路線長(zhǎng)度32000m水文地質(zhì)調(diào)查外延范圍8.2 km22 .勘探本項(xiàng)目采用的是XY-2型巖芯鉆機(jī)，該鉆機(jī)是一種中淺孔巖心鉆機(jī)。 它適用于 大、小口徑的巖心鉆探，工程地質(zhì)勘察，水文，水井，以及大口徑的工程施工鉆 進(jìn)。它具有體積小，重量輕，功率大，性能先進(jìn)，通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。如下圖：圖2-1 XY-2巖心鉆進(jìn)2.1 鉆探取樣的目的一是為了更好的了

9、解場(chǎng)址的工程地質(zhì)條件，進(jìn)行勘探取樣；二是鉆孔后為日后的波速試驗(yàn)做準(zhǔn)備，按照要求布置勘探點(diǎn)及波速測(cè)試點(diǎn)，如下圖:圖2-2廠址1勘探點(diǎn)布置圖圖2-3廠址2勘探點(diǎn)布置圖2.2 鉆探工作的完成情況經(jīng)過(guò)為期一個(gè)多月的施工，廠址 1和廠址2順利完成了鉆探取樣工作，共完 成了 12個(gè)孔，深度從60m-90m不等，紀(jì)佳、董貴宇、閆豐等完成了巖心的編錄 工作。編錄工作主要完成了巖土的定名，巖土的顏色、狀態(tài)、包含物、光澤反應(yīng)、 結(jié)構(gòu)及層理特征，巖石風(fēng)化程度，巖土層分層情況，巖心采取率計(jì)算，并且為日 后的點(diǎn)荷載試驗(yàn)選取試樣。其中巖心采取率為回次所取巖芯總長(zhǎng)度與回次進(jìn)尺的 比值。3試驗(yàn)部分3.1點(diǎn)荷載試驗(yàn)點(diǎn)荷載試驗(yàn)是

10、在點(diǎn)荷載下測(cè)試巖石抗拉強(qiáng)度的簡(jiǎn)便方法。試驗(yàn)時(shí)將試樣夾在 兩個(gè)球狀加荷錐頭之間，施以荷載直至壓裂試樣。根據(jù)達(dá)到破壞時(shí)的最大荷載和 兩錐頭端點(diǎn)間距，即可求出試樣的抗拉強(qiáng)度，據(jù)此可經(jīng)驗(yàn)地計(jì)算出試樣的抗壓強(qiáng) 度。這一方法的優(yōu)點(diǎn)是儀器設(shè)備輕便，可攜帶至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，試樣無(wú)需加工， 可及時(shí)獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。本項(xiàng)目采用的是STDZ-1點(diǎn)荷載試驗(yàn)儀（下圖），主要技術(shù)參數(shù)：1、千斤頂最大工作壓力：60Mpa2、活塞直徑：36mm。行程120mm3、活塞面積：10.17平方厘米4、最大壓力：50KN5、整機(jī)外形尺寸：300*280*650mm6、整機(jī)質(zhì)量：40公斤圖3-1 STDZ-1點(diǎn)荷載試驗(yàn)儀3.2核島跨孔波速試

11、驗(yàn)核島是核電廠最重要的建筑物，對(duì)地基的穩(wěn)定性及強(qiáng)度有非常嚴(yán)格的要求， 勘測(cè)必須合理確定地基承載力、彈性模量、阻尼系數(shù)等參數(shù)，以計(jì)算自重作用下地基的長(zhǎng)期變形及穩(wěn)定性、周期性動(dòng)力荷載及地震條件下的動(dòng)力響應(yīng)、地基一上 部支撐系統(tǒng)的反應(yīng)譜，以確保核島在任何不利情況下的絕對(duì)安全。因此，核址動(dòng) 態(tài)參數(shù)是核電設(shè)計(jì)進(jìn)行地震反應(yīng)分析和動(dòng)力反應(yīng)分析的重要參數(shù)。HAF0100及其相關(guān)導(dǎo)則中明確規(guī)定，要求采用跨孔波速試驗(yàn)提供地基的彈性波速度及相關(guān)動(dòng)態(tài) 參數(shù)。國(guó)標(biāo)核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50267-97)要求進(jìn)行核電設(shè)計(jì)時(shí)必須具備地基的彈性波速度及動(dòng)彈性模量等參數(shù)。3.2.1 跨孔試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)跨孔法是由美國(guó)土動(dòng)力學(xué)專家

12、 Woods等1972年提出的。它既能用來(lái)測(cè)定 P 波，也可用來(lái)測(cè)定S波，適合于任何地層。試驗(yàn)時(shí)，若孔距和測(cè)點(diǎn)位置選擇恰當(dāng)， 該法可測(cè)定低速軟弱夾層的波速。1、跨孔法儀器設(shè)備跨孔試驗(yàn)儀器設(shè)備包括振源、檢波器、觸發(fā)器、放大器和記錄儀等。2、振源迄今為止，跨孔波速試驗(yàn)的振源可以歸納為：電火花、爆破、機(jī)械敲擊和電 動(dòng)橫波振源?？缈自囼?yàn)的主要測(cè)試對(duì)象是地層所傳播的剪切波，因此要求振源產(chǎn) 生的S波與P波能量之比盡可能高。為了突出 S波份量，本項(xiàng)目跨孔試驗(yàn)采用機(jī) 械振源。井下剪切波錘是一種常見的振源，以美國(guó)Bison公司為代表，能重復(fù)激振， 雙向沖擊，在配有高倍放大器或信號(hào)增強(qiáng)型地震儀的情況下，利用這種振

13、源，波 在巖石中的水平傳播距離可達(dá)100m以上。3、檢波器在跨孔試驗(yàn)中，采用三分量檢波器接收地震波，其中豎向分量主要用來(lái)識(shí)別SV波，徑向分量用來(lái)識(shí)別P波，用切向分量來(lái)識(shí)別可能存在的 SH波，同時(shí)三分 量波形記錄還可進(jìn)行相互校核資料分析結(jié)果的可靠程度。三分量檢波器是由三只 傳感器按相互垂直的方向固定并密封在一個(gè)無(wú)磁性圓筒內(nèi)制成的。在選用檢波器 時(shí)，除外形尺寸適宜外，應(yīng)使三分量檢波器的自振頻率約為所測(cè)地震波的20%25%o跨孔試驗(yàn)中，機(jī)械振源在土層中產(chǎn)生的P波主頻率約為100300Hz, S波主頻率約50150Hz,主頻率低于30Hz的情況比較少，因?yàn)榭拙嗖淮髸r(shí)，高頻部 分一般不會(huì)被巖土介質(zhì)吸收掉

14、。巖石中產(chǎn)生P波、S波頻率要高于土層中，選用自 振頻率較高的檢波器的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)方向性不太敏感，即使埋置傾斜，也能有效地 進(jìn)行波動(dòng)測(cè)試。4、放大器和記錄儀跨孔試驗(yàn)檢波器的輸出必須經(jīng)過(guò)放大器放大后，才能在記錄儀中記錄和顯示 出來(lái)。放大器應(yīng)采用有帶通濾波功能的多通道放大器，具振幅一致性偏差應(yīng)小于 3%,相位一致性偏差應(yīng)小于0.1ms,電壓增益應(yīng)大于80dB。采集和記錄裝置應(yīng)采 用六通道以上數(shù)字采集和存儲(chǔ)系統(tǒng)， 其模/數(shù)轉(zhuǎn)換器位數(shù)不宜小于12位，電壓增益 不宜小于60dB。國(guó)標(biāo)中要求波形的分辨率應(yīng)高于 1ms,作為核址動(dòng)態(tài)參數(shù)試驗(yàn)分 辨率應(yīng)高于0.5mso5、觸發(fā)器安放在井下剪切波錘以及其它機(jī)械振源上

15、的觸發(fā)器，由壓電晶體或電子電路 構(gòu)成。當(dāng)振源沖擊時(shí)，觸發(fā)器產(chǎn)生瞬態(tài)脈沖電壓，觸發(fā)記錄儀進(jìn)行掃描。這類觸 發(fā)器的升壓時(shí)間延遲約為40仙s,滿足跨孔精度要求。6、跨孔法測(cè)試技術(shù)方法鉆孔是跨孔試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)工作的第一步，其中包括鉆孔尺寸、鉆孔布置、下套管 與灌漿、鉆孔垂直度量測(cè)等內(nèi)容。鉆孔尺寸和布置跨孔試驗(yàn)的鉆孔深度應(yīng)不小于工程需要波速勘測(cè)深度， 核島通常要求100m左 右。鉆孔直徑應(yīng)保證振源和檢波器能順利地在孔中或套管中上下移動(dòng)。在此前提 下孔徑應(yīng)盡量減小，這是因?yàn)闊o(wú)套管的小口徑鉆孔比較穩(wěn)定，且對(duì)孔圍巖土介質(zhì) 擾動(dòng)較小。鉆孔布置中的一個(gè)重要參數(shù)是鉆孔間距。跨孔試驗(yàn)是按直達(dá)波的傳播歷時(shí)和 孔間距來(lái)計(jì)算波速

16、的。但在層狀地層中，尤其是當(dāng)下臥層波速大于測(cè)點(diǎn)地層波速 時(shí)，若鉆孔間距過(guò)大，檢波器接收的初至波有可能不是直達(dá)波而是折射波。理論 分析表明，由此帶來(lái)的波速誤差同樣隨孔間距的增大而增大。因此，在保證有足 夠計(jì)時(shí)精度的前提下，鉆孔間距盡可能取小些，并且在確定孔距之前應(yīng)認(rèn)真分析 鉆孔的地層剖面，著重了解較薄低速地層的厚度，以及地層交界傾斜方向等情況。(2)下套管與灌漿技術(shù)在塑料套管未下鉆孔之前，先將最下面一根底口封閉，再用塑料管接口與上 面相鄰的管口接好。為了克服上浮力，需在管內(nèi)注滿水以促使其下沉。采用干砂充填因其密實(shí)度和膠結(jié)性差而常使試驗(yàn)結(jié)果有較大的離散。因此，本工程對(duì)套管 和孔壁間的間隙多采用灌漿

17、法處理，下套管前在其底部擰上單路環(huán)形逆止閥，當(dāng) 套管全部下好后，在套管中心下灌漿管，并且在灌漿底部接上阻塞器，然后在地 表對(duì)阻塞器中橡皮囊充氣至其與套管緊固為止，這時(shí)即可灌漿。灌漿完畢，打開 阻塞器氣門，符灌漿管拔出C（3）鉆孔垂直度量測(cè)為了確?？缈自囼?yàn)結(jié)果的精度，必須量測(cè)各個(gè)試驗(yàn)鉆孔的垂直度，由此計(jì)算 出振源與檢波器間的真正水平距離。鉆孔垂直度采用測(cè)斜儀量測(cè)，并且要求測(cè)斜 儀要有足夠的精度；扭角儀量測(cè)測(cè)點(diǎn)同測(cè)斜儀。斜前應(yīng)在鉆孔內(nèi)放在導(dǎo)槽的測(cè)斜管，其中一對(duì)導(dǎo)槽方向應(yīng)盡可能與鉆孔孔口 連線一致。當(dāng)測(cè)斜儀在導(dǎo)槽中滑動(dòng)時(shí)，即可測(cè)定鉆孔垂氣度的變化C3.2.2 跨孔現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法跨孔試驗(yàn)的鉆孔數(shù)量、深度

18、、孔徑和孔距等參數(shù)確定后，完成鉆孔，下好塑 料套管和灌漿，將各孔口暫時(shí)封蓋，鉆機(jī)撤離現(xiàn)場(chǎng)。待灌漿一星期后，試驗(yàn)人員 在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行波動(dòng)測(cè)試工作。為了減小地表和傳播路徑彎曲性對(duì)波動(dòng)試驗(yàn)的影響， 最淺測(cè)點(diǎn)的深度一般直選在 0.41.0倍的孔距或2m左右。振源通過(guò)液壓、檢波器 通過(guò)氣囊在測(cè)點(diǎn)位置（通過(guò)測(cè)繩量測(cè)）與孔壁緊貼后，即可激發(fā)振源和接受波動(dòng)信 號(hào)。當(dāng)記錄波形覺得滿意后，放松振源和檢波器并將其下放至下一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行試 驗(yàn)，依次重復(fù)直至最后一個(gè)測(cè)點(diǎn)。3.2.3 跨孔資料整理分析跨孔試驗(yàn)資料分析主要包括波型識(shí)別、波速計(jì)算及誤差分析等方面。1）波型識(shí)別跨孔試驗(yàn)中所記錄的波形信號(hào)曲線主要由體波組成，一般可分三段來(lái)分析： 第一段是從零時(shí)開始到直達(dá)波到達(dá)，信號(hào)除受外部干優(yōu)出現(xiàn)毛刺外基本上是一條 接近于直線的平穩(wěn)段；第二段從波的第一個(gè)初至起到第二個(gè)初至止，此段屬于 P 波，振幅小，頻率高；第三段是以 S波為主的部分，振幅大，頻率低。2）波速計(jì)算波型識(shí)別工作完成后，分別將量出的振源孔到第一接收孔、第二接收孔以及 兩接收孔問(wèn)波的傳播時(shí)間填到試驗(yàn)記錄表上。根據(jù)鉆孔垂直度計(jì)算出的直達(dá)波傳播距離和相應(yīng)傳播時(shí)間求出波速，并將值列入記錄表中。同一測(cè)點(diǎn)的三個(gè)試驗(yàn)波 速值的相應(yīng)誤差在10%以內(nèi)。波速求出后，根據(jù)有關(guān)公式計(jì)算土層其它動(dòng)態(tài)參數(shù)， 并繪制波速及其它動(dòng)態(tài)