核電廠工程地質(zhì)勘測與評價

1、踏勘后提供的場地條件 , 廠區(qū)地基土主要為圓滿地完成了兩個廠址和三個灰場的巖土工密實的 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 劃 采 用 3 臺 國 產(chǎn) 回轉(zhuǎn)鉆機 , 20 多人 , 歷時兩個多月 。 實施過程中 , 先用一臺國產(chǎn)工程鉆機進(jìn)行試鉆 , 同時加強現(xiàn)場水文地質(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)人員及時調(diào)整工作方法 , 采用一臺美國水井鉆機 。最后只用了 12 名職工 ,程勘測任務(wù) , 現(xiàn)場直接費用比原計劃節(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)活動所積蓄的重力地下水問題也日漸增多 。如在西安市區(qū)或其它居民集中生活區(qū) , 在一些擴建及新建發(fā) 變電工程中 , 由于場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 治理帶來困難 。如

3、何認(rèn)識和防治這一新的環(huán) 境水文地質(zhì)問題 , 有待巖土工程師的深入研究 。收稿日期 : 1999 - 11 - 17作者簡介 : 余正元 (1941 ) , 男 , 湖北人 , 教授級高級工程師 。核電廠工程地質(zhì)勘測與評價戴聯(lián)筠(國家電力公司電力規(guī)劃設(shè)計總院北京 100011)摘 要 : 為了確保核電廠安全 , 應(yīng)按基建程序完成勘測各階段任務(wù) , 特別是對斷層的鑒定與評價 。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 ; 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我國改革開放以來 , 核電廠的建設(shè)已從探索 、醞 釀 階 段 走 向 論 證 、決 策 和 實 施 階 段 。1994 年 建 成 了 秦 山 、大 亞 灣 兩 個 核 電廠 , 3 臺共 210 萬 kW 核電機組 , 約占我國 總發(fā)電量的 1 % 。“

6、九五”期間開工建設(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 臺共 660 萬 kW 核電機組 。在本世紀(jì)初將投入商業(yè)運行 。此外 , 福建核電廠 、浙江三門核電廠 、山東海陽核電 廠 、廣東陽江核電廠 、江西核電廠和遼寧核電廠都已通過了國家初步可行性研究報告審查 , 有的核電廠正在緊張編制可行性研究報 告 。實踐表明 , 核電是一種安全 、清潔 、經(jīng) 濟俱有發(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)別在于動力部分 , 常規(guī)燃煤 電廠是采用鍋爐產(chǎn)生熱蒸汽推動汽輪發(fā)電機 發(fā)電 , 而核電廠則以核燃料為動力 , 在反應(yīng) 堆內(nèi)通 過 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 , 推動氣輪發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電 。但核物質(zhì)具有放射性 , 一旦發(fā)生核 泄漏 , 會 對 人 民 的 生 命 財 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)問題 。當(dāng)然 , 它可能由不同的部門或單位承擔(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)計院的巖土工程部門 。1核電廠勘測階段的劃分及各階段的任務(wù) 與要求核電廠的地質(zhì)勘測工作是一個龐大的系統(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)勘測工作 , 必須按照基建程序 ,并與設(shè) 計 階 段 相 適 應(yīng) , 合 理 地 劃 分 勘 測 階 段 ?？睖y階段可以劃分為初步可行性研究可行性研究 、初步設(shè)計 、施工圖設(shè)計和工程建造等五個勘測階段 。地質(zhì)勘測大量的工作 和重點是在前三個階段 。111初步可行性研究階段本階段的地質(zhì)勘測工作 , 一般是通過搜 集資料 、現(xiàn)場調(diào)查 , 輔以必要的現(xiàn)場勘測工作 , 初步評價本階段所確定的二個或二個以上的候 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)造和地震活動性特征評 價廠址所在地區(qū)的區(qū)域地殼穩(wěn)定性 ;(2) 對影響廠址合格性所涉及的關(guān)鍵問 題 , 如發(fā)震構(gòu)造 、能動斷層 、主要斷層等作 出初步評價 ;(3) 對廠址的地震動參數(shù) SL 2 的高值 作出初步估算 ;(4) 對廠址區(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)象作出初步評價 ;(5) 提供初步的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資 料 , 對廠址的場地穩(wěn)定性 、地基條件和環(huán)境 地質(zhì)作出初步評價 , 提出有關(guān)工程地質(zhì)條件 “適宜”或 “不適宜”建廠的意見 。評價 廠 址 的 適 宜 性 主 要 應(yīng) 考 慮 下 列

10、 因 素 :(1) 廠址附近有無能動斷層 ;(2) 是否處于能影響廠址穩(wěn)定的全新世 火山活動區(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) 廠址附近有無可開采礦藏 ;(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 、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 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 , 要求每個比選廠址布置鉆孔不少 于兩個 , 鉆孔深度應(yīng)為廠區(qū)設(shè)計地坪標(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 , 通過進(jìn) 一步搜集資料 , 現(xiàn)場勘測和專題調(diào)查研究工 作 , 驗 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 , 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) 對廠址附近范圍內(nèi)是否存在能動斷 層作出確切評價 ;(2) 確定廠址的基巖地震動參數(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)害作出評價 ;(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 , 要開展全面的地震地質(zhì)工作和工程地質(zhì)勘測工作 。 本階段勘測采用工程地質(zhì)測繪 、工程物探 、鉆 探 、原 位 測 試 及 室 內(nèi) 試 驗 等 勘 測 手(6)的地基 ; (7)有無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)是一個重點 ,

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 , 對擬 進(jìn)入初步可行性研究的兩個或兩個以上候選 廠址 , 應(yīng)首先排除顛覆性因素 , 開展對有顛覆可能的因素的研究 , 而不要一下就開展全 面工作 。總之 , 可能的顛覆性因素對各個廠 址根據(jù)具體情況不同而不同 , 對有的工程可 能是地質(zhì)地震方面的的問題 , 有的工程可能 是水文水工方面的問題 , 而有的工程則是環(huán)境保護(hù)或其它外部條件方面的問題 。當(dāng)然 , 主要是地質(zhì) 、地震方面問題 。盡管在初步可 行性研究階段 , 對某些可能會成為顛覆性因 素的關(guān)鍵地質(zhì)問題也要進(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 全 省 十 多 個 廠 址 普 選 的 基 礎(chǔ) 上 , 經(jīng)過多次篩選 , 最后將位于白山市境內(nèi) 的兩個廠址作為初步可行性研究優(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廠址區(qū)火山安全性評價進(jìn)行專題研究 , 取得了結(jié)論性 意見即 : 火山災(zāi)害對核電廠廠址不構(gòu)成顛覆 性問題 , 吉林核電廠可以全面地開展初步可段 。工程地質(zhì)

16、測繪的范圍應(yīng)包括廠址及其周邊地區(qū) , 測繪比例尺為 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 階段一項重點勘測手段 , 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 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 , 保證每個核島和常規(guī)島各不少于一個鉆孔 。水工建筑物要結(jié)合水下地 形布置鉆孔 。據(jù)統(tǒng)計資料 , 核電廠可行性研 究的鉆孔數(shù)量一般在 4060 個左右 。鉆孔深度 , 對基巖場地進(jìn)入基礎(chǔ)底面以下堅硬巖 石不小于 10 m ; 第四系地 層 場 地 應(yīng) 達(dá) 地 坪 設(shè)計標(biāo)高以下 40 m ; 為了 進(jìn) 行 地 基 巖 土 的 波速測試 , 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 , 對公眾造成危害 , 因 此應(yīng)開 展 與 核 環(huán) 境 影 響 有 關(guān) 的 水 文 地 質(zhì) 工 作 , 評價核電廠對環(huán)境水文地質(zhì)的影響 。對 于地下水埋藏較淺 , 水量豐富 , 廠址附近地下水被廣泛開采或規(guī)劃開采 , 廠區(qū)地下水與 被開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)計階段 初步設(shè)計階段的基本任務(wù)是根據(jù)可行性研究及批準(zhǔn)的設(shè)計任務(wù)書的要求 , 確定核電 廠建設(shè)的具體方案 。在進(jìn)行初步設(shè)計時 , 核電機組的選型 、總體的設(shè)計方案和總平面布 置方案已基本確定 。核電廠地質(zhì)工作的重點 是廠區(qū)的工程地質(zhì)勘測工作 。本階段勘測應(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 , 根據(jù)核電廠各地段各類建筑物的重要性和對地基的不同要求確定勘探和測試 內(nèi)容 。按照核電廠建筑物生產(chǎn)組合特點可以 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、個地段進(jìn)行勘測 。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 , 對工程地質(zhì)勘測有許多特殊的要求 , 是 工程地質(zhì)勘測的重點 。汽輪發(fā)電機廠房及其 緊臨的 與 核 安 全 無 關(guān) 的 輔 助 廠 房 稱 為 常 規(guī) 島 , 它是一級建筑物 , 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) 勘測的重點 。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 , 跨越兩個或兩個以上地 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 評價 , 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)計階段勘測要求完 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態(tài)物理力學(xué)參數(shù) ;(2) 進(jìn)一步驗證廠

22、區(qū)內(nèi)斷層分布 , 確定波速試驗以核島為中心布置了四個鉆孔 , 一個振 源 孔 , 三 個 接 收 孔 , 鉆 孔 間 距 10 m , 鉆孔深度 120 m 。通過跨孔波速試驗 、鉆孔 彈模測試 , 以及聲波測井 、室內(nèi)動 、靜力試 驗等綜合測試 、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 。花崗 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 , 平均動剪切 模量為 16500 MPa 。通過準(zhǔn)確的試驗和測試 , 合理的分析和論證 , 不但求出了核島地基動態(tài)參數(shù) , 而且結(jié)合地質(zhì)測繪 、勘探和力學(xué)試 驗等方法 , 進(jìn)一步說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 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)計階段工程地質(zhì)勘測的任務(wù)主 要是附 屬 建 筑 物 和 一 般 的 水 工 建 筑 物 的 勘測 , 以及核島 、常規(guī)島和主要的水工建筑物 的補充勘測 , 以滿足施工圖設(shè)計的要求 ; 工 程建造階段勘測主要的任務(wù)是現(xiàn)場檢驗和監(jiān) 測 。2 幾個主要技術(shù)問題及其評價211斷層的鑒定和評價 斷層的鑒定和評價是核電廠地震地質(zhì)工作中的一個主要課題 , 也是一大難題 , 不僅 是因為此項工作投入工作量大 、費用高 、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 , 核電廠十分重視對斷層的研究 。下面分別對主要斷層 、能 動斷層和發(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 ;論證對地基穩(wěn)定性的影響 ,(3) 對 工 程 建 設(shè) 有 影 響 的 邊 坡 進(jìn) 行 勘測 , 作出穩(wěn)定性分析和評價 , 提出邊坡設(shè)計 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 , 分析地下水對地基或施 工可能產(chǎn)生的影響 ;(5) 對建筑物有影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象 , 應(yīng)進(jìn)行勘測 , 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 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 核 島 鉆 孔 總 數(shù) 不 應(yīng) 少 于10 個 , 反 應(yīng) 堆 廠 房 不 應(yīng) 少 于 5 個 。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 , 每個常規(guī)島鉆孔總數(shù)不 應(yīng)少于 10 個 ; 控制性鉆孔深度 , 對巖石地 基要鉆入基礎(chǔ)底面以下 30 m 以上 , 對松散土地基要鉆至壓縮層以下 1020 m 。 這里需要特別說明的是 , 核電廠勘測要求提供 核 島 地 基 的 準(zhǔn) 確 的 動

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 彈性模量 、動剪切模量 、動泊松比 、阻尼比和動強度等參數(shù) , 以計算建筑物自重作用下 地基的長期變形及穩(wěn)定性 、周期性動力荷載 及地震條件下的動力響應(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 的絕對安全 。由此可見 , 動態(tài)參數(shù)是核電廠 設(shè)計進(jìn)行地震反應(yīng)分析和動力反應(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 。或走向指向廠址的斷層 ; 長度不小于 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 。主要斷層的活動性調(diào)查是針 對

28、一些對廠址安全至關(guān)重要 , 但缺乏評價所 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 。重點是對廠址近區(qū)域 范圍內(nèi) , 包括廠址附近范圍內(nèi)的主要斷層的 活動性進(jìn)行調(diào)查研究 。要進(jìn)行野外現(xiàn)場鑒定 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 約 120 km 、排 淡 河 斷 裂 全 長 約12 km) 并靠近廠址 (距廠址大約 2 km) , 要

29、求對主要斷層進(jìn)行活動性調(diào)查 , 進(jìn)一步查明 其分布位置 、活動時代 、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 、斷層氡氣勘探 、土壤汞 氣測量勘探 、樣品測齡等 , 以及地質(zhì)測繪工 作) 查明了斷裂位置 、性質(zhì) 、活動時代 , 它 們是基巖中的老斷裂 , 最新一次活動時間為 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) 、地球物理大地測量或地震地質(zhì)數(shù)據(jù) , 如果存在下列情 況之一時 , 必須考慮該斷層為能動的 :表明在晚更新世 Q3(

30、 約 10 萬年) 以來有過運動的證據(jù) , 以至可合理地推論在地表或接近地表處能夠再次發(fā)生運動 。已經(jīng)證明一個斷層與一個已知能動斷 層有構(gòu)造聯(lián)系 , 以至于一個斷層的運動可能 引起另 一 個 斷 層 在 地 表 或 接 近 地 表 處 的 運 動 。與發(fā)震構(gòu)造有關(guān)的最大潛在地震的震 級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 動 。由上述可知 , 斷層活動時代是一個重要的指標(biāo) , 國外有 35000 年的 , 有 50 萬年的 , 從我國東部來看 , 很多晚更新世以前活動過 的斷層 , 自晚更新世以來已不活動了 。晚更 新世以

31、來活動過的斷層往往現(xiàn)今仍有活動 另一 方 面 , 目 前 的 斷 層 年 齡 測 定 技 術(shù) 對35000 年 來 說 , 很 難 得 到 較 高 的 精 度 。因此 ,我們的規(guī)定更符合目前國情 。能動 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)變化和多期活動的遺跡 , 注意沿斷層的地 質(zhì)地貌顯示 , 對每一個觀測點作詳細(xì)描述

32、并作圖和照相 ; 采集不同活動期 (特別是最后 一次活動) 的年齡樣品 , 對每條被調(diào)查的斷 層都要有最后一次活動期的年齡樣品證據(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 時代 。年齡測定樣品主要來自兩個方面 , 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 )裂帶沒有構(gòu)造上的聯(lián)系 ,定性不存在影響 。對核電廠廠址的穩(wěn)(2) 能動斷層 :能動斷層的勘察和鑒定是核電廠工程地質(zhì)或地震地質(zhì)的一項關(guān)鍵性的工作 , 也可以說是核電廠安全性評價中的 核心工 作 之 一 。1973 年 美 國 原 子 能

33、委 員 會 在核動力廠地震地質(zhì)選址準(zhǔn)則中正式提 出了 “能動斷層” ( Capable Fault ) 的概念 , 自此后各國地震地質(zhì)學(xué)家和核工程設(shè)計師都 采用這 一 概 念 。1987 年 我 國 頒 布 的 核 安 全導(dǎo)則中也提出了能動斷層 , 但其含義并不完 全相同 。能動斷層是指 : 在地表處或近地表 處有可能引起明顯錯位的斷層 。我國新修訂法和熱 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 年 技 術(shù) 所 測 的 年 齡都有一定的誤差 , 所以需要根據(jù)野外觀測 到的實際情況

34、, 結(jié)合測出的年齡數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析 , 測 年 結(jié) 果 與 地 質(zhì) 觀 測 結(jié) 果 不 一 致 時 , 一般以地質(zhì)觀測結(jié)果為主 , 最后作出是 否屬于能動斷層的結(jié)論 。水域 (海域 、江河等) 范圍內(nèi)的能動斷 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 ,可能存在對核電廠安全有潛在影響的能動斷 層時 , 建議考慮另選一個廠址 。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 動斷層存在 , 該候選廠址就應(yīng)放棄 , 另選新的廠址 。我國目前已建成或做過前期工作的 數(shù)十個核電廠廠址 , 廠址附近范圍內(nèi)都不存 在能動斷層 。有的學(xué)者認(rèn)為 , 即使在廠址附 近范圍內(nèi)存在能動斷層 , 只要論證廠址不位 于可能引起明顯錯動的地表斷裂帶內(nèi)廠址仍然是可接受的 。有的學(xué)者還提出 , 如果僅以 避開能動斷層為目的 , 新選廠址只需避開先 存斷層 1km , 就可以避開地表斷裂帶的潛在 影響 。對上述意見 , 筆者認(rèn)為 , 一是沒有在 廠址附近范圍內(nèi)有能動斷層還建設(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 認(rèn) 可 , 三 是 避 開 1

36、km 可 能 避開斷層破裂的影響 , 但其對地震動的影響 將是十分大的 。因此 , 如果在廠址附近范圍內(nèi)存在能動 斷層 , 應(yīng)根據(jù)目前國情和技術(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)主管部門和核安全部 門的認(rèn)可 , 再去論證廠址附近范圍內(nèi)存在能動斷層的可行性 。(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)心的時期內(nèi)很 可 能 發(fā) 生 顯 震 的 構(gòu) 造 考 慮 為 發(fā) 震 構(gòu) 造 ?！辫b定發(fā)震構(gòu)造的必要性是與它們在廠區(qū) 的

37、地面運動或地表斷裂危險性的意義聯(lián)系在 一起的 。對地面運動 ( 地震動) 評價而言 ,關(guān)心的是那些位置與潛在地震的組合能夠影 響廠址地面運動水平的發(fā)震構(gòu)造 。這一般是指那些潛在地震震級比較高 ( 震級 M 6) 、斷裂位 置 距 廠 址 比 較 近 的 發(fā) 震 構(gòu) 造 。簡 言之 , 要求鑒定發(fā)震構(gòu)造的必要性有兩點 , 一 是評價其對廠區(qū)地震動參數(shù)的影響 ; 二是評價其在地表或近地表處產(chǎn)生破裂的可能性 。因此 , 對位于廠址附近范圍的 、可能在地表或近地表產(chǎn)生相對位移的那些發(fā)震斷層 , 也 應(yīng)同時鑒定其為能動斷層 。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)造的活動時代或最終活動年代問題 , 是大家十分關(guān)注的問題 , 對于該問 題的認(rèn) 識 無 論 是 國 際 上 還 是 國 內(nèi) 都 很 不 一 致 , 我國地震地質(zhì)界在以往的分析和評價中 主要關(guān)注的是第四紀(jì)以來的活動斷裂 , 今后 仍然是研究發(fā)震構(gòu)造的重點 。但筆者認(rèn)為 ,如果一個構(gòu)造自晚更新世 (Q3) 以來沒有任 何活動 , 包括地質(zhì)的 、地形的 、地貌的 、地 震的 、歷史的以及大