放射性核素在地质材料中的迁移研究进展

深层地质处置是处置高放废物的可行方案之一。高放废物中的放射性核素具有放射性强,核素毒性大,半衰期长(100 a)等特点。而吸附性弱、扩散能力强的关键放射性核素在处置库中的迁移特征成为地质处置库选址的安全性评价最为关注的内容之一。文章广泛调研了国内外粘土岩地质处置研究的工作进展,并从核素种类、粘土类型、具体迁移研究方法、研究设备和迁移所用拟合的数学模型开发方面,总结了当前国内外的研究现状,对中国高放废物粘土岩地质处置工作提出了相应的建议。     

地质处置EDZ的演化过程研究

中国拟采用地质处置的方式处理高放废物.高放废物处置库采用"多重屏障"单元概念设计,此处置方案实施过程中不可避免地对于处置岩层产生了扰动或损伤.该区域作为工程屏障的一部分,对处置库安全评价具有重要意义.通过对国际上EDZ研究工作的调研,归纳了EDZ演化工程以及模拟工作,提出了EDZ研究过程中需要关注的方面.EDZ研究需要关注EDZ的结构和水流的各向异性特征,EDZ密封有效性以及密封材料与围岩界面反应机理以及EDZ的综合评价方法.     

粘土岩处置库陇东预选区社会经济条件调查研究

对陇东地区进行社会经济条件调查,得出陇东地区内有庆阳市和平凉市两大城市,以2013年统计数据为准,庆阳市和平凉市平均人口密度分别为97人/平方千米和219人/平方千米,均高于甘肃省平均人口密度(61人/平方千米);陇东地区生产总值达947．29亿元,占甘肃省生产总值的15．11%,属经济发达地区;且陇东地区含有丰富的煤炭和石油资源;可以得知陇东地区区域人口密度高,经济发达,资源丰富。从社会经济条件分析,陇东地区不适合作为中国高放废物粘土岩地质处置库预选区。     

高放废物处置库北山预选区及其邻区深部地下水氢、氧同位素特征

为了解高放废物处置库北山预选区深部地下水是否会通过断裂流入河西走廊地区,危害当地的生态环境和人民安全,本文以北山预选区及其邻区为研究对象,利用同位素地球化学方法,建立了研究区当地大气降水线方程和同位素高程效应方程,通过对比两个系统地下水δD、δ~(18)O值和氘盈余特征的差异,确定北山地区与走廊地区的深部地下水具有不同的起源,即北山预选区深部地下水起源于地质历史时期受到过强烈蒸发的大气降水,祁连山北麓-河西走廊地区地下水呈现出典型的现代大气降水补给特征,没有表现出明显的蒸发特征,氢、氧稳定同位素特征表明北山预选区深部地下水并未进入走廊地区,为高放废物处置库的选址工作提供一定的理论依据。     

高放废物处置库膨润土中微生物多样性分析

膨润土由于具有极低的渗透性和优良的核素吸附等性能被国际上选作高放废物地质处置库的缓冲材料。为了评价工程屏障材料膨润土中微生物对高放废物地质处置安全性的影响,文章对中国内蒙古高届子膨润土中微生物进行多样性分析。采用宏基因组学方法,直接从内蒙古高届子膨润土样品中提取总DNA,扩增16S r RNA V3-V4区后用Illumina Miseq平台进行高通量测序,并对微生物多样性和丰度进行生物信息学分析。膨润土中检测到31个门,58个纲,76个目,172个科,495个属,样本菌群多样性较高,主要是奇古菌门(Thaumarchaeota)、变形菌门(Proteobacteria)、广古菌门(Euryarchaeota)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria),这5个门微生物占95%,其中奇古菌门的亚硝化球菌属(Nitrososphaera)约占整个菌群的60%。此外还鉴定出变形菌门的5个亚类群:α-,β-,γ-,δ-,ε-Proteobacteria,包含硫杆菌属(Thiobacillus)和脱硫孤菌属(Desulfovibrio)等。通过宏基因组方法直接对高放废物地质处置库的缓冲材料膨润土中微生物进行鉴定和多样性分析,发现膨润土中含有较丰富的微生物,古细菌为优势菌群,具有硫酸盐还原和铁氧化等功能,在深地质环境中可产生大量硫化氢和甲烷气体,可能诱发金属包装的腐蚀,进而影响高放废物处置库的安全性。     

深井地应力测量与运用分析

文章介绍了套孔应力解除法进行地应力测试的方法,并应用此法对盛平煤业有限公司-630 m水平采区进行了地应力现场实测,根据5个地应力测站现场实测数据,得出了主应力与埋深、侧压比之间的关系,判定了应力量级,分析了背斜对地应力的影响。利用地应力分布特征对巷道布置方向及巷道两帮支护参数设计进行指导,确保了巷道稳定性,保障了安全生产,可为类似条件下矿井的安全开采提供参考。     

地下水环境中钚形态分布研究进展

在一些遗留核废物点及放射性废物地质处置库的长期环境影响评估中,钚往往是地下环境中放射性污染物的重点关注因子。钚在地下环境中的潜在迁移行为与其化学行为高度相关。该文综述了近年来国内外对钚在地下水环境中的化学行为研究成果,包括其在水溶液中不同p H/Eh条件下的存在形态、与地下水中无机配位体以及有机配位体之间的相互作用,着重讨论了地下水环境中铁矿、胶体物质、有机物、微生物等对钚化学行为的影响。最后,展望了国内未来该领域应开展的若干研究方向。     

岩体质量对地下洞室围岩稳定性的影响

在现场调查的基础上,通过对西南某电站地下厂房洞室群围岩岩体质量的分析评价,采用三维有限元数值分析方法,对比分析不同岩体质量条件下,洞室开挖后围岩的二次应力场、变形场和塑性破坏区的差异。较全面地讨论了岩体质量对地下洞室围岩稳定性的影响。     

基于离散裂隙网络的烟台水封洞库渗水点分析

建立在致密结晶岩地区的地下水封洞库开挖过程中洞室及水幕巷道的渗水具有不均匀性,而现阶段主要在开挖后根据实际渗水量组织施工排水,若排水不及时容易造成洞室或巷道大面积浸水而形成安全风险。为在洞室开挖前对渗水点分布及渗水量进行一定预测,从而提前且合理安排排水工作,降低施工风险,以烟台地下水封洞库丁烷库区为例,在对该库区裂隙调查结果进行一定的统计分区后,采用Monte-Carlo随机模拟方法建立离散裂隙网络模型,通过多次迭代确定裂隙模拟置信区间,并选取在置信区间范围内的裂隙模拟结果按照立方定律求取渗透系数,按区间进行水封洞库渗水点分布区划分,同时与实测大流量渗水区域进行比对,结果发现两者具有较好的一致性,表明该方法能借助前期裂隙统计结果预测洞室开挖后渗水情况,协助组织施工期洞室排水。     

地下洞室松动圈的研究方法与现状

地下空间的开发和利用是当前岩土工程发展的重要趋势之一.地下洞室是开挖在岩土体中作为各种用途的构筑物,地下开挖后,破坏了岩土体天然应力的相对平衡状态,引起围岩应力的重新分布,因此,地下洞室稳定性分析的重要内容之一是确定围岩应力的大小.围岩应力受诸多因素的影响,松动圈是重要的影响因素之一.文中比较详细地介绍并分析多种松动圈的确定方法,并对各种方法的优缺点进行简要评述,同时介绍了未来研究的方向.     

Se（IV）在改性水滑石和膨润土的吸附行为

79Se是高放废物地质处置安全评价中的重点关注的核素之一,如何有效地阻滞其在处置库环境中的迁移扩散是目前研究的热点。将金属盐溶液和有机溶剂与水滑石和膨润土混合制备,分别得到2种无机改性水滑石和9种不同的有机和无机改性膨润土,通过批次实验研究这些改性材料对Se(IV)的吸附性能。结果表明无机改性的水滑石和膨润土对Se(IV)均有较好的吸附,吸附率超过57%。而有机改性的膨润土吸附效果很差,吸附率低于10%。采用SEM和XRD对这些改性材料进行表征,结果表明：无机改性后的膨润土的比表面积和层间距均增大,有利于对Se(IV)的吸附。     

Se(Ⅳ)在改性水滑石和膨润土的吸附行为

79Se是高放废物地质处置安全评价中的重点关注的核素之一,如何有效地阻滞其在处置库环境中的迁移扩散是目前研究的热点。将金属盐溶液和有机溶剂与水滑石和膨润土混合制备,分别得到2种无机改性水滑石和9种不同的有机和无机改性膨润土,通过批次实验研究这些改性材料对Se(Ⅳ)的吸附性能。结果表明无机改性的水滑石和膨润土对Se(Ⅳ)均有较好的吸附,吸附率超过57%。而有机改性的膨润土吸附效果很差,吸附率低于10%。采用SEM和XRD对这些改性材料进行表征,结果表明:无机改性后的膨润土的比表面积和层间距均增大,有利于对Se(Ⅳ)的吸附。     

北山地区大气降水中水化学及稳定同位素特征

为揭示甘肃北山地区大气降水的水化学及同位素特征,利用2012~2019年度采集的97件大气降水样品,采用相关性分析,富集因子,气团后向轨迹分析等多种方法对北山地区稳定同位素变化特征及其影响因素,降水中主要离子变化特征,不同离子来源及贡献,水汽来源进行了分析.结果表明,北山地区区域降水线的斜率与截距均高于张掖地区大气降水线;该区降水中稳定同位素比率明显受季节性,温度和高程效应的影响,在年尺度下,降雨量效应不明显;该区降水中氘盈余变化较大,雨季降水中氘盈余显著小于旱季降水中氘盈余值;北山地区大气降水的水化学型主要为HCO₃·SO₄-Ca和HCO₃-Ca型,降水中离子浓度具有明显的季节性变化,降雨量的增加对离子浓度具有一定的稀释作用;Na⁺受海源和陆源物质的双重影响;绝大部分的Ca²⁺,K⁺,HCO₃^-和部分Mg²⁺来源于陆源,SO₄^2-与NO₃^-的主要来自于人类活动输入;区内冬夏季水汽来源基本一致,来源于西北方向的季风源是北山地区最主要的水汽来源.研究成果可为我国高放废物地质处置库选址和性能评价以及未来地下处置库建设提供依据,也有助于丰富西北干旱区的水文循环过程研究.     

北山地区大气降水中水化学及稳定同位素特征

为揭示甘肃北山地区大气降水的水化学及同位素特征,利用2012~2019年度采集的97件大气降水样品,采用相关性分析,富集因子,气团后向轨迹分析等多种方法对北山地区稳定同位素变化特征及其影响因素,降水中主要离子变化特征,不同离子来源及贡献,水汽来源进行了分析.结果表明,北山地区区域降水线的斜率与截距均高于张掖地区大气降水线;该区降水中稳定同位素比率明显受季节性,温度和高程效应的影响,在年尺度下,降雨量效应不明显;该区降水中氘盈余变化较大,雨季降水中氘盈余显著小于旱季降水中氘盈余值;北山地区大气降水的水化学型主要为HCO₃·SO₄-Ca和HCO₃-Ca型,降水中离子浓度具有明显的季节性变化,降雨量的增加对离子浓度具有一定的稀释作用;Na⁺受海源和陆源物质的双重影响;绝大部分的Ca²⁺,K⁺,HCO₃^-和部分Mg²⁺来源于陆源,SO₄^2-与NO₃^-的主要来自于人类活动输入;区内冬夏季水汽来源基本一致,来源于西北方向的季风源是北山地区最主要的水汽来源.研究成果可为我国高放废物地质处置库选址和性能评价以及未来地下处置库建设提供依据,也有助于丰富西北干旱区的水文循环过程研究.     

某大型地下洞室群围岩稳定性工程地质评价

某水电站布置有大型的地下洞室群,其规模在国内外已建和拟建的工程中都是十分罕见的。总体上说,地下厂房区岩体质量较好,但由于多期的构造作用,在厂房区岩层中发育有不同级别的结构面,对围岩的稳定性有一定影响。对此,本文运用围岩分类法和数值模拟法分析了厂房开挖后围岩的整体稳定性,然后运用UNWEDGE软件对主厂房顶拱部位的不稳定块体进行了分析评价。     

压实膨润土的土水特性试验研究

回填材料是高放废物地质处置库多重屏障系统的重要组成部分,以蒙脱石为主要成分的膨润土是较理想的回填材料,研究膨润土的非饱和渗透特性,对于回填材料选材和处置库安全性评价具有重要意义。文章通过室内试验开展柯尔碱膨润土的土水特性研究,用压力膜仪实测不同干密度柯尔碱膨润土的土水特征曲线,根据柔性壁渗透仪测得的饱和导水率数据,采用Van Genuchten(1980)预测模型分别计算得到每种干密度膨润土在不同含水量及基质吸力条件下的非饱和导水率,建立了非饱和导水率与含水量、基质吸力的相关关系,对比分析干密度对曲线的影响。结果表明,干密度对柯尔碱膨润土的土水特征曲线有着明显的影响,在初始含水量相同的情况下,干密度较大的膨润土脱水速率比干密度较小的膨润土脱水速率慢,表现出较高的持水性能。柯尔碱膨润土的非饱和导水率随含水量减小和基质吸力增大皆呈非线性降低,干密度越小,非饱和导水率越大。     

汉中大佛洞宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄

汉中天坑群是在我国湿润热带-亚热带岩溶地貌区北界首次发现的岩溶地质景观,已查明区内发育岩溶洞穴160余处,对研究中国南北方乃至全球古地理环境及气候变化具有重要科学价值。目前该区域地貌演化、岩溶洞穴发育研究刚刚起步,尚没有该岩溶区年代学研究成果报道。本文尝试运用加速器质谱仪(AMS)宇宙成因核素~(26)Al/~(10)Be埋藏年龄测试技术,对汉中南郑岩溶洞穴大佛洞内次生沉积石英砾石进行年龄测定,获得~(26)Al/~(10)Be埋藏年龄为(1.07±0.71)Ma,初步限定了汉中岩溶洞穴大佛洞的发育时期;同时获得大佛洞石英砾石样品在埋藏前该流域侵蚀速率为(156.5±73.4)m?Ma-1。     

某化工场地地下水中污染物运移模拟研究

为探究浅层地下水中污染物运移规律,给场地地下水调查与污染防治提供科学依据,以湖北某化工厂场地为研究对象,采用GMS软件对厂区内不同情景下油库储油罐发生泄漏后石油类污染物和厂区危险废物堆埋区重金属Zn在浅层地下水中的时空分布特征和运移规律进行了模拟预测研究。结果表明:石油类污染物沿地下水流方向运移明显,污染羽大致呈椭圆形;油库储油罐发生泄漏后地下水中石油类污染物浓度迅速上升,泄漏停止后由于自净作用其浓度缓慢下降,直至污染消失,有效的防渗措施可以大大减少油库泄漏带来的地下水污染;在厂区危险废物堆埋区,随着污染源强的减小,重金属Zn在相同时间节点污染程度相应降低,但水平和垂直方向上的运移趋势大体一致;厂区第三层土壤渗透系数较低,Zn很难向下运移,模拟期(6 000d)内Zn没有到达细砂层,不会对汉江水质造成污染,进一步说明渗透系数较低的黏土层使污染物很难向下运移,这可为场地调查中污染物运移范围的预估和采样深度的确定提供参考。     

东南沿海火山、侵入杂岩同位素年代学

本文运用同位素年代学方法对东南沿海火山、侵入杂岩进行系统研究。认为火山活动起止时间因地而异,粤东为180—75Ma;渐、闽为135—105Ma,东西两区也有差别。发现粤东高基坪群下群存在180—170Ma的早侏罗世火山岩。全区火山活动可划分为七个旋回。火山岩与侵入岩同时、同源、同空间和同步迁移。火山活动先由南向北,再由北向南逆转;东西方向由大陆向海洋推移演化。     

甘肃岷——礼成矿带钨矿地质特征及找矿方向

通过对岷—礼成矿带寨上钨矿床和雪坪沟钨矿床地质特征及其与成矿有关的岩(脉)体进行对比研究,分析岩(脉)体的成矿专属性,结合区域地质背景,探讨该成矿带钨矿床的找矿方向。寨上钨矿床和雪坪沟钨矿床分别为破碎蚀变岩型和隐爆角砾岩型钨矿床,其成矿物质来源于岩浆期后热液,时空和成因与同时代的岩(脉)体密切相关,是晚三叠世(220~210 Ma)岩浆作用及其过程的产物。"五朵金花"岩体群属富钨的"S"型花岗岩类,具有相似的地球化学特征和同源性,其分布范围与W、Sn、Mo、Bi、Be组合异常吻合,是岷—礼成矿带找钨的首选找矿靶区。建议围绕(隐伏)岩(脉)体,重点开展常家山、梅川W异常查证,寻找新矿床(体)。