【摘要】：近些年來,隨著我國的核電事業(yè)的蓬勃發(fā)展,如何高效、妥善地處置核能設(shè)施運(yùn)行中所產(chǎn)生的放射性廢物也變得日益嚴(yán)峻和緊迫。其中,高放射性廢物由于具有放射性高、半衰期長和毒性大的特點(diǎn),其安全處置問題更為復(fù)雜和困難,一直是一個世界性的難題。目前,國際上普遍認(rèn)為可行的處置方式是深地質(zhì)處置,即通過在距離地表約500~1000m的地質(zhì)體中建立地下處置庫來處置高放射性廢物,以保證它們與人類生存環(huán)境長期且可靠的隔離。目前,甘肅北山地區(qū)已被選定為我國高放廢物處置庫場址的首選預(yù)選區(qū),其主要巖石類型-花崗巖也成為我國高放處置庫的主要候選圍巖。處置圍巖作為處置工程的最后一道天然屏障,其重要性不言而喻。需指出,處置庫開挖造成的圍巖損傷區(qū)產(chǎn)生和擴(kuò)展,不但會降低處置圍巖本身的力學(xué)性能,同時還會為放射性核素提供潛在的遷移通道,從而影響處置庫的長期穩(wěn)定性和安全性。斷裂韌度是影響裂隙產(chǎn)生和擴(kuò)展規(guī)律的重要參數(shù),受晶體粒度、飽和度和溫度等影響明顯,目前圍繞北山花崗巖的斷裂韌度研究相對匱乏。因此,開展北山預(yù)選區(qū)花崗巖的斷裂性能和力學(xué)變化規(guī)律研究可以加深處置庫條件下花崗巖長期力學(xué)行為的認(rèn)識,為工程設(shè)計(jì)和長期穩(wěn)定性分析提供關(guān)鍵參數(shù),是一項(xiàng)重要的科研課題。本文主要結(jié)合我國高放廢物深地質(zhì)處置圍巖研究現(xiàn)狀,以甘肅北山預(yù)選區(qū)新場地段BS17、BS19號鉆孔的花崗巖為具體研究對象,利用三點(diǎn)彎曲法測量巖石試樣的斷裂韌度(K_(IC)),探究了不同晶體粒度的花崗巖在飽和與干燥條件下的斷裂損傷演化規(guī)律,主要結(jié)論如下:(1)花崗巖中的平均礦物粒徑對巖石斷裂韌度起著重要影響�；◢弾r的礦物成分主要有斜長石、鉀長石、石英、其他礦物(黏土類,云母等),當(dāng)?shù)V物總體粒徑增大時,巖石斷裂韌度則會相應(yīng)的下降。同時,以石英為代表的高強(qiáng)度礦物的存在,能一定程度地提高巖石的斷裂韌度。(2)水飽和處理會顯著弱化花崗巖試樣在彎曲試驗(yàn)中的力學(xué)性能。水飽和處理后的花崗巖在彎曲試驗(yàn)中更易產(chǎn)生張拉裂紋,并且裂隙擴(kuò)展速度更快,從而劣化花崗巖的抗拉性能。這種情況在較低中心荷載(1.5kN)時即開始出現(xiàn),試驗(yàn)后期現(xiàn)象則更加明顯。(3)干燥條件下花崗巖的斷裂韌度要優(yōu)于同等條件下的飽和巖石。干燥試樣的斷裂韌度范圍為1576~2139 N/cm1.5,飽和試樣則介于1463~1848 N/cm1.5之間,每組干燥試樣的斷裂韌度要比飽和試樣高10%左右。(4)聲發(fā)射監(jiān)測結(jié)果顯示,在三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中,試樣內(nèi)部裂隙在V型截面上以“步進(jìn)式”由下往上發(fā)展。峰值前裂隙的產(chǎn)生和擴(kuò)展非常有限,巖石的破壞主要發(fā)生在峰后階段,表明試樣在峰后仍具有一定的承載能力。
【學(xué)位授予單位】：核工業(yè)北京地質(zhì)研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TL942;TU45

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2635793