核電廠工程地質(zhì)勘測(cè)與評(píng)價(jià)

1、踏勘后提供的場(chǎng)地條件 , 廠區(qū)地基土主要為圓滿地完成了兩個(gè)廠址和三個(gè)灰場(chǎng)的巖土工密實(shí)的 卵 石 和 礫 石 , 間 夾 少 量 漂 石 和 中 粗砂 , 其下即為隔水的第三系紅色粉砂巖 。地 下水埋深 “4 6m”, 計(jì) 劃 采 用 3 臺(tái) 國(guó) 產(chǎn) 回轉(zhuǎn)鉆機(jī) , 20 多人 , 歷時(shí)兩個(gè)多月 。 實(shí)施過(guò)程中 , 先用一臺(tái)國(guó)產(chǎn)工程鉆機(jī)進(jìn)行試鉆 , 同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)與工程地質(zhì) 條件的調(diào)查 。結(jié)果發(fā)現(xiàn) , 廠區(qū)的地形起伏變 化本身就很大 , 上下游也都有地下水和第三系紅層露頭 , 據(jù)此推測(cè)廠區(qū)地下水埋深遠(yuǎn)不 只是 4m6m , 絕大部分地段都可能在十幾 米以下 。如果改鉆探為挖探 , 質(zhì)量 、進(jìn)

2、度和 成本都可以得到更有效的控制 。根據(jù)試鉆結(jié) 果 , 工程技術(shù)人員及時(shí)調(diào)整工作方法 , 采用一臺(tái)美國(guó)水井鉆機(jī) 。最后只用了 12 名職工 ,程勘測(cè)任務(wù) , 現(xiàn)場(chǎng)直接費(fèi)用比原計(jì)劃節(jié)省了40 % 。此外 , 在黃土地區(qū) , 伴隨著人們的日常 生活 、工作特別是工程建設(shè)活動(dòng)所積蓄的重力地下水問(wèn)題也日漸增多 。如在西安市區(qū)或其它居民集中生活區(qū) , 在一些擴(kuò)建及新建發(fā) 變電工程中 , 由于場(chǎng)地給排水條件和巖土技 術(shù)條件的改變 , 在原始地下水位埋藏很深的地基土中 , 又發(fā)現(xiàn)了一些島狀或片狀的重力 地下水 , 它們經(jīng)常形成有一定分布范圍和厚 度的上層滯水或飽和黃土 , 給后期巖土工程 治理帶來(lái)困難 。如

3、何認(rèn)識(shí)和防治這一新的環(huán) 境水文地質(zhì)問(wèn)題 , 有待巖土工程師的深入研究 。收稿日期 : 1999 - 11 - 17作者簡(jiǎn)介 : 余正元 (1941 ) , 男 , 湖北人 , 教授級(jí)高級(jí)工程師 。核電廠工程地質(zhì)勘測(cè)與評(píng)價(jià)戴聯(lián)筠(國(guó)家電力公司電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院北京 100011)摘 要 : 為了確保核電廠安全 , 應(yīng)按基建程序完成勘測(cè)各階段任務(wù) , 特別是對(duì)斷層的鑒定與評(píng)價(jià) 。關(guān)于核電廠地基的選擇 , 除了基巖地基外 , 也應(yīng)考慮土質(zhì)地基 。關(guān)鍵詞 : 核電廠 ; 勘測(cè) ; 斷層 ; 地基Prospecting and Appra isal of Engineering Geology f orN

4、uclear Po wer PlantDAI Lian2yun( China Power Engineering Consuening Corparation , Beijing100011)Abstract : In order to ensure safety in nuclear power plant , must according to capital construction procedure , complete ones work of prospecting , especially give and appraisal of paraclase . Choice con

5、cerning ground ofnuclear power plant , in addition to bedrock ground , also take soil ground into account .Key word : nuclear power plant ; prospecting ; paraclase ; ground我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái) , 核電廠的建設(shè)已從探索 、醞 釀 階 段 走 向 論 證 、決 策 和 實(shí) 施 階 段 。1994 年 建 成 了 秦 山 、大 亞 灣 兩 個(gè) 核 電廠 , 3 臺(tái)共 210 萬(wàn) kW 核電機(jī)組 , 約占我國(guó) 總發(fā)電量的 1 % 。“

6、九五”期間開(kāi)工建設(shè)嶺 澳核電廠 、秦山二期核電廠 、秦山三期核電 廠和連云港核電廠 8 臺(tái)共 660 萬(wàn) kW 核電機(jī)組 。在本世紀(jì)初將投入商業(yè)運(yùn)行 。此外 , 福建核電廠 、浙江三門(mén)核電廠 、山東海陽(yáng)核電 廠 、廣東陽(yáng)江核電廠 、江西核電廠和遼寧核電廠都已通過(guò)了國(guó)家初步可行性研究報(bào)告審查 , 有的核電廠正在緊張編制可行性研究報(bào) 告 。實(shí)踐表明 , 核電是一種安全 、清潔 、經(jīng) 濟(jì)俱有發(fā)展前途的能源 。核電廠與常規(guī)火力 發(fā)電廠的最大區(qū)別在于動(dòng)力部分 , 常規(guī)燃煤 電廠是采用鍋爐產(chǎn)生熱蒸汽推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī) 發(fā)電 , 而核電廠則以核燃料為動(dòng)力 , 在反應(yīng) 堆內(nèi)通 過(guò) 放 射 性 物 質(zhì) 的 裂 變

7、產(chǎn) 生 大 量 的 核 能 , 使水變成高壓蒸汽 , 推動(dòng)氣輪發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電 。但核物質(zhì)具有放射性 , 一旦發(fā)生核 泄漏 , 會(huì) 對(duì) 人 民 的 生 命 財(cái) 產(chǎn) 造 成 巨 大 的 損失 , 后 果 不 堪 設(shè) 想 。因 此 , 建 設(shè) 核 電 廠 , “核安全”是最高的要求 。而核電地質(zhì)工作 對(duì)核電的發(fā)展 , 又起著舉足輕重的作用 , 故 必須做好調(diào)查 、研究各種地質(zhì)問(wèn)題 , 確保核電廠的安全 。 核電廠的地質(zhì)工作包括地震地質(zhì) 、工程地質(zhì) 、水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)等多方面 , 都是 與核電廠工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)問(wèn)題 。當(dāng)然 , 它可能由不同的部門(mén)或單位承擔(dān)相應(yīng)的地質(zhì) 工作 , 但總的歸口單位一定是

8、總體設(shè)計(jì)院的巖土工程部門(mén) 。1核電廠勘測(cè)階段的劃分及各階段的任務(wù) 與要求核電廠的地質(zhì)勘測(cè)工作是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程 。為了循序漸進(jìn) 、優(yōu)質(zhì)高效的完成核電廠的地質(zhì)勘測(cè)工作 , 必須按照基建程序 ,并與設(shè) 計(jì) 階 段 相 適 應(yīng) , 合 理 地 劃 分 勘 測(cè) 階 段 ?？睖y(cè)階段可以劃分為初步可行性研究可行性研究 、初步設(shè)計(jì) 、施工圖設(shè)計(jì)和工程建造等五個(gè)勘測(cè)階段 。地質(zhì)勘測(cè)大量的工作 和重點(diǎn)是在前三個(gè)階段 。111初步可行性研究階段本階段的地質(zhì)勘測(cè)工作 , 一般是通過(guò)搜 集資料 、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查 , 輔以必要的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)工作 , 初步評(píng)價(jià)本階段所確定的二個(gè)或二個(gè)以上的候 選 廠 址 在 地 質(zhì) 、地 震 方

9、 面 的 可 接 受 性 。初步可行性研究主要應(yīng)完成以下工作 :(1) 根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)性特征評(píng) 價(jià)廠址所在地區(qū)的區(qū)域地殼穩(wěn)定性 ;(2) 對(duì)影響廠址合格性所涉及的關(guān)鍵問(wèn) 題 , 如發(fā)震構(gòu)造 、能動(dòng)斷層 、主要斷層等作 出初步評(píng)價(jià) ;(3) 對(duì)廠址的地震動(dòng)參數(shù) SL 2 的高值 作出初步估算 ;(4) 對(duì)廠址區(qū)由地震引起的潛在地質(zhì)災(zāi) 害和其它不良地質(zhì)現(xiàn)象作出初步評(píng)價(jià) ;(5) 提供初步的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資 料 , 對(duì)廠址的場(chǎng)地穩(wěn)定性 、地基條件和環(huán)境 地質(zhì)作出初步評(píng)價(jià) , 提出有關(guān)工程地質(zhì)條件 “適宜”或 “不適宜”建廠的意見(jiàn) 。評(píng)價(jià) 廠 址 的 適 宜 性 主 要 應(yīng) 考 慮 下 列

10、 因 素 :(1) 廠址附近有無(wú)能動(dòng)斷層 ;(2) 是否處于能影響廠址穩(wěn)定的全新世 火山活動(dòng)區(qū) ;(3) 是 否 處 于 地 震 烈 度 大 于 8 度 的 地 區(qū) , 以及與地震有關(guān)的潛在地段 , 如地基土 液化 、斜坡失穩(wěn) 、地基震陷等 ;(4) 廠址附近有無(wú)可開(kāi)采礦藏 ;(5) 是 否 存 在 影 響 廠 房 安 全 的 地 面 塌陷 、沉 降 、隆 起 、位 移 等 , 包 括 巖 溶 、土洞 、滑坡 、崩塌 、泥石流 、失穩(wěn)的邊坡和海 岸等不良地質(zhì)現(xiàn)象 , 以及影響地基穩(wěn)定的采 空區(qū)或人工洞穴密集地段 ;行性研究階段的工程地質(zhì)勘測(cè) 、地震地質(zhì)和其它方面的工作 。 本階 段 的 工 程

11、 地 質(zhì) 勘 測(cè) 以 地 質(zhì) 調(diào) 查 為主 , 但在 廠 址 區(qū) 應(yīng) 進(jìn) 行 必 要 的 工 程 地 質(zhì) 鉆 探 、測(cè)試及物探工作 , 了解廠區(qū)地層 , 特別是設(shè)想 的 核 島 區(qū) 及 其 附 近 的 地 層 分 布 及 特 征 , 提供 各 地 層 參 考 性 的 物 理 力 學(xué) 性 質(zhì) 指 標(biāo) 。因此 , 要求每個(gè)比選廠址布置鉆孔不少 于兩個(gè) , 鉆孔深度應(yīng)為廠區(qū)設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高以 下 3060 m 。112可行性研究階段 本階段的地質(zhì)勘測(cè)工作 , 應(yīng)在初步可行性研究審查選定廠址的工作基礎(chǔ)上 , 通過(guò)進(jìn) 一步搜集資料 , 現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和專題調(diào)查研究工 作 , 驗(yàn) 證 廠 址 在 地 質(zhì) 、地 震

12、條 件 的 可 接 受性 。本階段的工作重點(diǎn)應(yīng)放在廠址近區(qū)域范 圍 (以廠 址 為 中 心 , 半 徑 25 km 以 內(nèi) 的 地 區(qū)) 、廠址附近范圍 ( 以廠址為中心 , 半徑5 km 以內(nèi)的地區(qū)) 及廠址區(qū) ( 核電廠 所 在 地點(diǎn) , 面積不小于 1km2 的地區(qū)) ?？尚行匝芯恐饕獞?yīng)完成以下幾方面的工作 :(1) 對(duì)廠址附近范圍內(nèi)是否存在能動(dòng)斷 層作出確切評(píng)價(jià) ;(2) 確定廠址的基巖地震動(dòng)參數(shù) , 包括SL - 2 值 、反應(yīng)譜等 ;(3) 根據(jù)綜合概率法給出的結(jié)果復(fù)核廠 址的地震基本烈度 ;(4) 對(duì)廠址區(qū)由地震和其它因素引起的 潛在地質(zhì)災(zāi)害作出評(píng)價(jià) ;(5) 查明廠址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

13、 、巖層分布及 其巖體風(fēng)化等特征 、不良地質(zhì)現(xiàn)象 、水文地 質(zhì)基本條件及環(huán)境水文地質(zhì)特征 , 提出廠區(qū) 初步的巖 、土設(shè)計(jì)參數(shù) , 為初步確定核島位 置和總平面布置提供工程地質(zhì)資料 。從上述要求可以看出 , 本階段是地質(zhì)工 作的重點(diǎn) , 要開(kāi)展全面的地震地質(zhì)工作和工程地質(zhì)勘測(cè)工作 。 本階段勘測(cè)采用工程地質(zhì)測(cè)繪 、工程物探 、鉆 探 、原 位 測(cè) 試 及 室 內(nèi) 試 驗(yàn) 等 勘 測(cè) 手(6)的地基 ; (7)有無(wú)可布置核島和具有足夠承載力是否危及重要的地下水供水水源區(qū)域 , 或處于對(duì)環(huán)境地質(zhì)有嚴(yán)重影響的地段 。由上述可知 , 初步可行性研究階段的地 質(zhì)工作 , 地震地質(zhì)和區(qū)域地質(zhì)是一個(gè)重點(diǎn) ,

14、其目的是首先應(yīng)從宏觀上選擇安全 、穩(wěn)定的 核電廠廠址 。在廠址普選的基礎(chǔ)上進(jìn)行篩選后 , 對(duì)擬 進(jìn)入初步可行性研究的兩個(gè)或兩個(gè)以上候選 廠址 , 應(yīng)首先排除顛覆性因素 , 開(kāi)展對(duì)有顛覆可能的因素的研究 , 而不要一下就開(kāi)展全 面工作 。總之 , 可能的顛覆性因素對(duì)各個(gè)廠 址根據(jù)具體情況不同而不同 , 對(duì)有的工程可 能是地質(zhì)地震方面的的問(wèn)題 , 有的工程可能 是水文水工方面的問(wèn)題 , 而有的工程則是環(huán)境保護(hù)或其它外部條件方面的問(wèn)題 。當(dāng)然 , 主要是地質(zhì) 、地震方面問(wèn)題 。盡管在初步可 行性研究階段 , 對(duì)某些可能會(huì)成為顛覆性因 素的關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題也要進(jìn)行充分的研究 , 要 有充足的依據(jù)能排除這些

15、因素對(duì)廠址可能的顛覆性影響 。例如 : 正在進(jìn)行初步可行性研究的吉林 核電廠 , 在 對(duì) 全 省 十 多 個(gè) 廠 址 普 選 的 基 礎(chǔ) 上 , 經(jīng)過(guò)多次篩選 , 最后將位于白山市境內(nèi) 的兩個(gè)廠址作為初步可行性研究?jī)?yōu)先候選廠址 。但是 , 在廠址區(qū)域范圍內(nèi) , 有全新世活 火山分布 。這些活火山是否對(duì)核電廠廠址構(gòu) 成潛在的威脅 , 是否是否定廠址的顛覆性因 素 , 必須進(jìn)行深入的調(diào)查和研究 , 才能得出 明確的結(jié)論 。經(jīng)火山研究單位和火山專家對(duì)廠址區(qū)火山安全性評(píng)價(jià)進(jìn)行專題研究 , 取得了結(jié)論性 意見(jiàn)即 : 火山災(zāi)害對(duì)核電廠廠址不構(gòu)成顛覆 性問(wèn)題 , 吉林核電廠可以全面地開(kāi)展初步可段 。工程地質(zhì)

16、測(cè)繪的范圍應(yīng)包括廠址及其周邊地區(qū) , 測(cè)繪比例尺為 1 : 1000 1 : 2000 , 廠址中心區(qū)比例尺應(yīng)為 1 : 1000 , 周邊地區(qū) 比例尺可以是 1 : 2000 。工程物探應(yīng)作為本 階段一項(xiàng)重點(diǎn)勘測(cè)手段 , 通常采用 23 種物探方法進(jìn)行綜合分析 , 并與鉆探相結(jié)合 , 查明覆蓋層的組成 、厚度和基巖面的埋藏特 征 , 查明隱伏巖體的地質(zhì) 、構(gòu)造特征 , 及是 否存在 隱 伏 的 軟 弱 帶 和 洞 穴 , 對(duì) 海 域 ( 水 域) 應(yīng)結(jié)合水工建筑物位置調(diào)查地層分布和基巖起 伏 。物 探 方 法 可 以 選 擇 淺 層 地 震 勘 探 、電法勘探 、地質(zhì)雷達(dá) 、水深測(cè)量法 、聲

17、 納法 、淺地層剖面法等 。工程地質(zhì)鉆探應(yīng)結(jié)合地形 、地質(zhì)條件 ,采用 網(wǎng) 格 狀 布 置 鉆 孔 , 鉆 孔 間 距 宜 為 150 m 。沿核島和常規(guī)島中 軸 線 應(yīng) 布 置 勘 探 線 ,孔距應(yīng)適當(dāng)加密 , 保證每個(gè)核島和常規(guī)島各不少于一個(gè)鉆孔 。水工建筑物要結(jié)合水下地 形布置鉆孔 。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料 , 核電廠可行性研 究的鉆孔數(shù)量一般在 4060 個(gè)左右 。鉆孔深度 , 對(duì)基巖場(chǎng)地進(jìn)入基礎(chǔ)底面以下堅(jiān)硬巖 石不小于 10 m ; 第四系地 層 場(chǎng) 地 應(yīng) 達(dá) 地 坪 設(shè)計(jì)標(biāo)高以下 40 m ; 為了 進(jìn) 行 地 基 巖 土 的 波速測(cè)試 , 核島區(qū)控制性鉆孔深度宜達(dá)到基 礎(chǔ)底面以下 2 倍反

18、應(yīng)堆廠房直徑 , 鉆孔深度可達(dá) 100 m 以上 。 本階段還要進(jìn)行水文地質(zhì)工作 , 是為了查明工程地質(zhì)條件和查明與核環(huán)境影響有關(guān) 的水文地質(zhì)問(wèn)題 。核電廠在事故狀態(tài)下 , 釋 放的放射性物質(zhì)進(jìn)入地下可能直接污染地下水 , 地下水也可能間接接受釋放大氣層中或 地表水中的放射性物質(zhì)污染 , 核污染的地下 水可能流到取水地點(diǎn) , 對(duì)公眾造成危害 , 因 此應(yīng)開(kāi) 展 與 核 環(huán) 境 影 響 有 關(guān) 的 水 文 地 質(zhì) 工 作 , 評(píng)價(jià)核電廠對(duì)環(huán)境水文地質(zhì)的影響 。對(duì) 于地下水埋藏較淺 , 水量豐富 , 廠址附近地下水被廣泛開(kāi)采或規(guī)劃開(kāi)采 , 廠區(qū)地下水與 被開(kāi)采的含水層存在水力聯(lián)系的廠址 , 應(yīng)在

19、本階段或下階段 , 依照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行更詳細(xì)的與核環(huán)境影響有關(guān)的水文地質(zhì)工作 。113初步設(shè)計(jì)階段 初步設(shè)計(jì)階段的基本任務(wù)是根據(jù)可行性研究及批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求 , 確定核電 廠建設(shè)的具體方案 。在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí) , 核電機(jī)組的選型 、總體的設(shè)計(jì)方案和總平面布 置方案已基本確定 。核電廠地質(zhì)工作的重點(diǎn) 是廠區(qū)的工程地質(zhì)勘測(cè)工作 。本階段勘測(cè)應(yīng) 根據(jù)各類建筑物的布置 、核安全分類進(jìn)行分 地段勘測(cè) , 根據(jù)核電廠各地段各類建筑物的重要性和對(duì)地基的不同要求確定勘探和測(cè)試 內(nèi)容 。按照核電廠建筑物生產(chǎn)組合特點(diǎn)可以 分為 核 島 地 段 、常 規(guī) 島 地 段 、附 屬 建 筑 地 段 、水工建筑地段等四

20、個(gè)地段進(jìn)行勘測(cè) 。核 反應(yīng)堆 廠 房 及 其 緊 臨 的 核 輔 助 廠 房 稱 為 核島 , 它是一類核安全建筑物 , 是核電廠的中 心 , 對(duì)工程地質(zhì)勘測(cè)有許多特殊的要求 , 是 工程地質(zhì)勘測(cè)的重點(diǎn) 。汽輪發(fā)電機(jī)廠房及其 緊臨的 與 核 安 全 無(wú) 關(guān) 的 輔 助 廠 房 稱 為 常 規(guī) 島 , 它是一級(jí)建筑物 , 是發(fā)電的核心廠房 ,還由于其緊靠核島 , 工藝十分復(fù)雜 , 是核電 廠最重要的主要建筑物之一 , 也是工程地質(zhì) 勘測(cè)的重點(diǎn) 。水工建筑工程包括海堤 、取水 構(gòu)筑物 及 取 水 管 渠 、排 水 構(gòu) 筑 物 及 排 水 管 渠 、排洪溝和碼頭等 。水工建筑地段由于其所處的特殊的地

21、貌地質(zhì)環(huán)境 , 常位于水陸交 界處或近岸淺水中 , 跨越兩個(gè)或兩個(gè)以上地 貌單元 , 如跨越海灘 、淺灘 、潮間帶或者河 床 、河漫灘 、階地 , 不僅巖土層性質(zhì)有較大 區(qū)別 , 而且在地貌單元交界處地層復(fù)雜 , 常無(wú)一定規(guī)律 。要十分重視岸坡坍塌 、滑坡 沖淤 、潛蝕 、管涌等不良地質(zhì)現(xiàn)象的調(diào)查與 評(píng)價(jià) , 并應(yīng)充分考慮波浪沖擊 、潮汐變化和 水壓力等荷載組合的影響 ?？傊?, 核電廠初步設(shè)計(jì)階段勘測(cè)要求完 成下列工作 :(1) 查 明 廠 區(qū) 各 建 筑 地 段 地 基 巖 土 類 別 、成因 、組構(gòu)關(guān)系 、物理力學(xué)參數(shù) , 特別 是核島地段巖土體的動(dòng)態(tài)物理力學(xué)參數(shù) ;(2) 進(jìn)一步驗(yàn)證廠

22、區(qū)內(nèi)斷層分布 , 確定波速試驗(yàn)以核島為中心布置了四個(gè)鉆孔 , 一個(gè)振 源 孔 , 三 個(gè) 接 收 孔 , 鉆 孔 間 距 10 m , 鉆孔深度 120 m 。通過(guò)跨孔波速試驗(yàn) 、鉆孔 彈模測(cè)試 , 以及聲波測(cè)井 、室內(nèi)動(dòng) 、靜力試 驗(yàn)等綜合測(cè)試 、分析 、研究 , 得出了核島下角巖的壓縮波速度范圍為 29005410 m/ s ,平均值為 4710 m/ s ; 剪切波速度范圍是 14902670 m/ s , 平均值為 2360 m/ s ; 平均彈性 模量 為 41000 MPa , 平 均 剪 切 模 量 為 15000MPa ?；◢?巖 的 壓 縮 波 速 度 范 圍 是 4220

23、5280 m/ s , 平均值為 4850 m/ s ; 剪切波速度 范圍是 22002850 m/ s , 平均值為 2520 m/s ; 平均彈性模量為 43300 MPa , 平均動(dòng)剪切 模量為 16500 MPa 。通過(guò)準(zhǔn)確的試驗(yàn)和測(cè)試 , 合理的分析和論證 , 不但求出了核島地基動(dòng)態(tài)參數(shù) , 而且結(jié)合地質(zhì)測(cè)繪 、勘探和力學(xué)試 驗(yàn)等方法 , 進(jìn)一步說(shuō)明和論證了核島地基雖 然存在花崗巖 、角巖兩種不同類別 、不同時(shí) 代 、甚至顏色都存在很大差別的巖石 , 但在 力學(xué)性質(zhì)上卻很相近 , 故可將核島地基巖石當(dāng)作統(tǒng) 一 的 力 學(xué) 層 、也 就 是 統(tǒng) 一 的 巖 體 考 慮 , 因此得出了核

24、電廠是穩(wěn)定的 、安全的結(jié) 論 。施工圖設(shè)計(jì)階段工程地質(zhì)勘測(cè)的任務(wù)主 要是附 屬 建 筑 物 和 一 般 的 水 工 建 筑 物 的 勘測(cè) , 以及核島 、常規(guī)島和主要的水工建筑物 的補(bǔ)充勘測(cè) , 以滿足施工圖設(shè)計(jì)的要求 ; 工 程建造階段勘測(cè)主要的任務(wù)是現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和監(jiān) 測(cè) 。2 幾個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題及其評(píng)價(jià)211斷層的鑒定和評(píng)價(jià) 斷層的鑒定和評(píng)價(jià)是核電廠地震地質(zhì)工作中的一個(gè)主要課題 , 也是一大難題 , 不僅 是因?yàn)榇隧?xiàng)工作投入工作量大 、費(fèi)用高 、技 術(shù)復(fù)雜 , 而且是直接關(guān)系到所選廠址是否可 接受的主要因素之一 , 因此 , 核電廠十分重視對(duì)斷層的研究 。下面分別對(duì)主要斷層 、能 動(dòng)斷層和發(fā)震構(gòu)

25、造進(jìn)行論述 。(1) 主要斷層 : 主要斷層系指靠近廠址其特征和性質(zhì) ,提出治理方案 ;論證對(duì)地基穩(wěn)定性的影響 ,(3) 對(duì) 工 程 建 設(shè) 有 影 響 的 邊 坡 進(jìn) 行 勘測(cè) , 作出穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià) , 提出邊坡設(shè)計(jì) 參數(shù)和治理方案 ;(4) 進(jìn)一步查明各建筑地段地下水的埋藏條件及變化規(guī)律 , 分析地下水對(duì)地基或施 工可能產(chǎn)生的影響 ;(5) 對(duì)建筑物有影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象 , 應(yīng)進(jìn)行勘測(cè) , 查明其規(guī)模和性質(zhì) , 并提出治 理方案 。核島地段工程地質(zhì)鉆孔的數(shù)量和布置以 能控制核島地基巖性分布和滿足有關(guān)原位測(cè) 試要求為依據(jù) , 鉆孔布置在反應(yīng)堆廠房周邊和中部 , 可按十字交叉線布置 , 鉆

26、孔間距宜 為 10 30 m ; 每 個(gè) 核 島 鉆 孔 總 數(shù) 不 應(yīng) 少 于10 個(gè) , 反 應(yīng) 堆 廠 房 不 應(yīng) 少 于 5 個(gè) 。控 制 性 鉆孔深度宜達(dá)到基礎(chǔ)底面以下 2 倍反應(yīng)堆廠 房直徑 , 一般性鉆孔深度宜進(jìn)入基礎(chǔ)底面以下堅(jiān)硬巖層不小于 10 m 。 常規(guī) 島 地 段 鉆 孔 布 置 應(yīng) 沿 建 筑 物 輪 廓線 , 按網(wǎng)格狀布置 , 每個(gè)常規(guī)島鉆孔總數(shù)不 應(yīng)少于 10 個(gè) ; 控制性鉆孔深度 , 對(duì)巖石地 基要鉆入基礎(chǔ)底面以下 30 m 以上 , 對(duì)松散土地基要鉆至壓縮層以下 1020 m 。 這里需要特別說(shuō)明的是 , 核電廠勘測(cè)要求提供 核 島 地 基 的 準(zhǔn) 確 的 動(dòng)

27、 態(tài) 物 理 力 學(xué) 參 數(shù) , 包括波速 ( 剪切波速和壓縮波速) 、動(dòng) 彈性模量 、動(dòng)剪切模量 、動(dòng)泊松比 、阻尼比和動(dòng)強(qiáng)度等參數(shù) , 以計(jì)算建筑物自重作用下 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 上部支 撐系統(tǒng)的反應(yīng)譜 , 以確保核島在任何情況下 的絕對(duì)安全 。由此可見(jiàn) , 動(dòng)態(tài)參數(shù)是核電廠 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) 。例如 , 正在建設(shè)的嶺澳核電廠基礎(chǔ)座落 在燕山期花崗巖和泥盆系角巖的接觸帶上 ?；蜃呦蛑赶驈S址的斷層 ; 長(zhǎng)度不小于 10 km的斷層 ; 具有代表性的斷層或初步判斷為發(fā) 震構(gòu)造的斷層 。主要斷層的活動(dòng)性調(diào)查是針 對(duì)

28、一些對(duì)廠址安全至關(guān)重要 , 但缺乏評(píng)價(jià)所 需確切資料的斷層而進(jìn)行的 , 一般是在初步可行性研究階段進(jìn)行 。重點(diǎn)是對(duì)廠址近區(qū)域 范圍內(nèi) , 包括廠址附近范圍內(nèi)的主要斷層的 活動(dòng)性進(jìn)行調(diào)查研究 。要進(jìn)行野外現(xiàn)場(chǎng)鑒定 和室內(nèi)分析研究工作 , 包括資料搜集 、遙感 地質(zhì)解譯 、重要地段探槽開(kāi)挖 、隱伏斷層的化探 、物探 , 年齡樣品的采集和鑒定等 。 例如 , 江蘇連云港核電廠在初步可行性研究工作中 , 發(fā)現(xiàn)廠址附近范圍分布的燒香 河斷裂和排淡河斷裂 , 它們規(guī)模較大 (燒香 河斷裂 全 長(zhǎng) 約 120 km 、排 淡 河 斷 裂 全 長(zhǎng) 約12 km) 并靠近廠址 (距廠址大約 2 km) , 要

29、求對(duì)主要斷層進(jìn)行活動(dòng)性調(diào)查 , 進(jìn)一步查明 其分布位置 、活動(dòng)時(shí)代 、性質(zhì)及燒香河斷裂 與郯廬斷裂帶在構(gòu)造上的關(guān)系 。通過(guò)大量的 野外工作和室內(nèi)分析工作 , ( 包括鉆探 、地震勘探 、精密磁測(cè) 、斷層氡氣勘探 、土壤汞 氣測(cè)量勘探 、樣品測(cè)齡等 , 以及地質(zhì)測(cè)繪工 作) 查明了斷裂位置 、性質(zhì) 、活動(dòng)時(shí)代 , 它 們是基巖中的老斷裂 , 最新一次活動(dòng)時(shí)間為 上新世之前 , 燒香河斷裂的西南段終止在距離郯廬斷裂帶約 5 km 的曹集北 , 與郯廬斷的核安全導(dǎo)則規(guī)定 , 根據(jù)地質(zhì) 、地球物理大地測(cè)量或地震地質(zhì)數(shù)據(jù) , 如果存在下列情 況之一時(shí) , 必須考慮該斷層為能動(dòng)的 :表明在晚更新世 Q3(

30、 約 10 萬(wàn)年) 以來(lái)有過(guò)運(yùn)動(dòng)的證據(jù) , 以至可合理地推論在地表或接近地表處能夠再次發(fā)生運(yùn)動(dòng) 。已經(jīng)證明一個(gè)斷層與一個(gè)已知能動(dòng)斷 層有構(gòu)造聯(lián)系 , 以至于一個(gè)斷層的運(yùn)動(dòng)可能 引起另 一 個(gè) 斷 層 在 地 表 或 接 近 地 表 處 的 運(yùn) 動(dòng) 。與發(fā)震構(gòu)造有關(guān)的最大潛在地震的震 級(jí)足夠大和震源位于某一深度 , 以至于可合 理地推 論 在 地 表 或 接 近 地 表 處 能 夠 發(fā) 生 運(yùn) 動(dòng) 。由上述可知 , 斷層活動(dòng)時(shí)代是一個(gè)重要的指標(biāo) , 國(guó)外有 35000 年的 , 有 50 萬(wàn)年的 , 從我國(guó)東部來(lái)看 , 很多晚更新世以前活動(dòng)過(guò) 的斷層 , 自晚更新世以來(lái)已不活動(dòng)了 。晚更 新世以

31、來(lái)活動(dòng)過(guò)的斷層往往現(xiàn)今仍有活動(dòng) 另一 方 面 , 目 前 的 斷 層 年 齡 測(cè) 定 技 術(shù) 對(duì)35000 年 來(lái) 說(shuō) , 很 難 得 到 較 高 的 精 度 。因此 ,我們的規(guī)定更符合目前國(guó)情 。能動(dòng) 斷 層 的 調(diào) 查 范 圍 應(yīng) 在 以 廠 址 為 中 半徑 5 km 的廠址附近范圍內(nèi)進(jìn)行 , 一心 ,般應(yīng)按 1 : 25000 地質(zhì) 填 圖 的 要 求 進(jìn) 行 , 不能遺漏長(zhǎng)度大于 300 m 的斷層 , 特別是走向 指向廠址的斷層 。在有露頭的情況下采用沿 斷層追索的調(diào)查方法 , 著重調(diào)查斷層內(nèi)部結(jié) 構(gòu)變化和多期活動(dòng)的遺跡 , 注意沿?cái)鄬拥牡?質(zhì)地貌顯示 , 對(duì)每一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)作詳細(xì)描述

32、并作圖和照相 ; 采集不同活動(dòng)期 (特別是最后 一次活動(dòng)) 的年齡樣品 , 對(duì)每條被調(diào)查的斷 層都要有最后一次活動(dòng)期的年齡樣品證據(jù) 在覆蓋區(qū)要求采用探槽 、物探 、化探和鉆探 以及遙感等方法查明斷層 、覆蓋層的厚度及 時(shí)代 。年齡測(cè)定樣品主要來(lái)自兩個(gè)方面 , 一是 斷層上覆地層 , 上覆地層的樣品應(yīng)采其底部 的細(xì)粒物質(zhì) 。目前常用的方法是碳 14 ( C14 )裂帶沒(méi)有構(gòu)造上的聯(lián)系 ,定性不存在影響 。對(duì)核電廠廠址的穩(wěn)(2) 能動(dòng)斷層 :能動(dòng)斷層的勘察和鑒定是核電廠工程地質(zhì)或地震地質(zhì)的一項(xiàng)關(guān)鍵性的工作 , 也可以說(shuō)是核電廠安全性評(píng)價(jià)中的 核心工 作 之 一 。1973 年 美 國(guó) 原 子 能

33、委 員 會(huì) 在核動(dòng)力廠地震地質(zhì)選址準(zhǔn)則中正式提 出了 “能動(dòng)斷層” ( Capable Fault ) 的概念 , 自此后各國(guó)地震地質(zhì)學(xué)家和核工程設(shè)計(jì)師都 采用這 一 概 念 。1987 年 我 國(guó) 頒 布 的 核 安 全導(dǎo)則中也提出了能動(dòng)斷層 , 但其含義并不完 全相同 。能動(dòng)斷層是指 : 在地表處或近地表 處有可能引起明顯錯(cuò)位的斷層 。我國(guó)新修訂法和熱 釋 光 法 ( TL ) ; 二 是 斷 層 內(nèi) 部 物 質(zhì) ,常用的方法是電子自旋共振 ( ESR) 法和熱 釋光 ( TL ) 法 。目 前 的 測(cè) 年 技 術(shù) 所 測(cè) 的 年 齡都有一定的誤差 , 所以需要根據(jù)野外觀測(cè) 到的實(shí)際情況

34、, 結(jié)合測(cè)出的年齡數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析 , 測(cè) 年 結(jié) 果 與 地 質(zhì) 觀 測(cè) 結(jié) 果 不 一 致 時(shí) , 一般以地質(zhì)觀測(cè)結(jié)果為主 , 最后作出是 否屬于能動(dòng)斷層的結(jié)論 。水域 (海域 、江河等) 范圍內(nèi)的能動(dòng)斷 層鑒定工作 , 應(yīng)在陸域范圍的工作成果和搜集水域資料的基礎(chǔ)上 , 有針對(duì)性地進(jìn)行 。一 般應(yīng)在可行性研究階段 , 采用物探方法在水 域的廠址附近范圍內(nèi)完成能動(dòng)斷層的調(diào)查工 作 。核安全導(dǎo)則規(guī)定 , 當(dāng)有可靠證據(jù)表明 ,可能存在對(duì)核電廠安全有潛在影響的能動(dòng)斷 層時(shí) , 建議考慮另選一個(gè)廠址 。當(dāng)前普遍認(rèn) 為 , 在廠址選擇或初步可行性研究階段 , 在 廠址附近范圍 ( 即半徑 5 km 范

35、圍) 內(nèi)有能 動(dòng)斷層存在 , 該候選廠址就應(yīng)放棄 , 另選新的廠址 。我國(guó)目前已建成或做過(guò)前期工作的 數(shù)十個(gè)核電廠廠址 , 廠址附近范圍內(nèi)都不存 在能動(dòng)斷層 。有的學(xué)者認(rèn)為 , 即使在廠址附 近范圍內(nèi)存在能動(dòng)斷層 , 只要論證廠址不位 于可能引起明顯錯(cuò)動(dòng)的地表斷裂帶內(nèi)廠址仍然是可接受的 。有的學(xué)者還提出 , 如果僅以 避開(kāi)能動(dòng)斷層為目的 , 新選廠址只需避開(kāi)先 存斷層 1km , 就可以避開(kāi)地表斷裂帶的潛在 影響 。對(duì)上述意見(jiàn) , 筆者認(rèn)為 , 一是沒(méi)有在 廠址附近范圍內(nèi)有能動(dòng)斷層還建設(shè)核電廠的已知先例 , 二是這種論證將是十分復(fù)雜的 , 難以使 有 關(guān) 部 門(mén) 認(rèn) 可 , 三 是 避 開(kāi) 1

36、km 可 能 避開(kāi)斷層破裂的影響 , 但其對(duì)地震動(dòng)的影響 將是十分大的 。因此 , 如果在廠址附近范圍內(nèi)存在能動(dòng) 斷層 , 應(yīng)根據(jù)目前國(guó)情和技術(shù)水平 , 看作是顛覆性因素 , 建議另選合適的核電廠廠址 , 除非十分必要 , 也需經(jīng)主管部門(mén)和核安全部 門(mén)的認(rèn)可 , 再去論證廠址附近范圍內(nèi)存在能動(dòng)斷層的可行性 。(3) 發(fā)震構(gòu)造 : 核安全導(dǎo)則中發(fā)震構(gòu)造 的定義是 , “顯示地震活動(dòng)性的 、或有歷史 地表破裂的 、或有古地震遺跡的在現(xiàn)代構(gòu)造 條件下 , 曾是地震震源的構(gòu)造 。在關(guān)心的時(shí)期內(nèi)很 可 能 發(fā) 生 顯 震 的 構(gòu) 造 考 慮 為 發(fā) 震 構(gòu) 造 。”鑒定發(fā)震構(gòu)造的必要性是與它們?cè)趶S區(qū) 的

37、地面運(yùn)動(dòng)或地表斷裂危險(xiǎn)性的意義聯(lián)系在 一起的 。對(duì)地面運(yùn)動(dòng) ( 地震動(dòng)) 評(píng)價(jià)而言 ,關(guān)心的是那些位置與潛在地震的組合能夠影 響廠址地面運(yùn)動(dòng)水平的發(fā)震構(gòu)造 。這一般是指那些潛在地震震級(jí)比較高 ( 震級(jí) M 6) 、斷裂位 置 距 廠 址 比 較 近 的 發(fā) 震 構(gòu) 造 。簡(jiǎn) 言之 , 要求鑒定發(fā)震構(gòu)造的必要性有兩點(diǎn) , 一 是評(píng)價(jià)其對(duì)廠區(qū)地震動(dòng)參數(shù)的影響 ; 二是評(píng)價(jià)其在地表或近地表處產(chǎn)生破裂的可能性 。因此 , 對(duì)位于廠址附近范圍的 、可能在地表或近地表產(chǎn)生相對(duì)位移的那些發(fā)震斷層 , 也 應(yīng)同時(shí)鑒定其為能動(dòng)斷層 。發(fā)震構(gòu)造的鑒定應(yīng)以地震 、地質(zhì) 、地球 物理為基礎(chǔ) , 根據(jù)破壞性地震的構(gòu)造標(biāo)志 , 論證在 現(xiàn) 代 構(gòu) 造 條 件 下 該 斷 裂 曾 是 地 震 震 源 。關(guān)于發(fā)震構(gòu)造的活動(dòng)時(shí)代或最終活動(dòng)年代問(wèn)題 , 是大家十分關(guān)注的問(wèn)題 , 對(duì)于該問(wèn) 題的認(rèn) 識(shí) 無(wú) 論 是 國(guó) 際 上 還 是 國(guó) 內(nèi) 都 很 不 一 致 , 我國(guó)地震地質(zhì)界在以往的分析和評(píng)價(jià)中 主要關(guān)注的是第四紀(jì)以來(lái)的活動(dòng)斷裂 , 今后 仍然是研究發(fā)震構(gòu)造的重點(diǎn) 。但筆者認(rèn)為 ,如果一個(gè)構(gòu)造自晚更新世 (Q3) 以來(lái)沒(méi)有任 何活動(dòng) , 包括地質(zhì)的 、地形的 、地貌的 、地 震的 、歷史的以及大