核电站工程初步可行性勘察报告.docx
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核电站工程初步可行性勘察报告
XX核电站初步可行性勘察实习报告
该核电站初可研工作是在完成厂址规划选址报告的基础上，针对2个候选厂址开展论证工作，目的是对2个候选厂址在工程地质与岩土工程条件方面进行研究并比选排序，推荐适宜建造20万千瓦级（AP1000）机组的优先候选厂址。
工程地质测绘是该项目岩土工程勘察专题中的一个子项专题工作，本次工程地质测绘工作依据中国**公司电场项目筹建处下发给本公司的《中国**电场项目初步可行性研究阶段岩土工程勘测技术任务书》及《中国**电场项目岩土工程勘测工作大纲》的相关要求来进行，分别对侯选的2个厂址进行了1:
10000比例尺的工程地质测绘、水文地质调查及钻探取样工作。
通过对2个厂址的现场测绘、调查工作和钻探取样，基本查清了各厂址区，特别是推荐的主厂房区的工程地质条件，为初步判定厂址的适宜性以及评价各厂址的优劣提供初步依据，并为岩土工程评价提供详实可靠的基础资料。
1工程地质测绘
1.1工程地质测绘的目的与任务
工程地质测绘与调查，目的是查明厂址及相邻地段的地形、地貌、地层与岩石、地质构造、不良地质作用、地表水与地下水情况、当地建筑经验及人类活动对地质环境造成的影响，结合区域地质资料，通过现场对各种地质现象的调查，分析其性质和规律，为研究工程地质条件和问题、初步评价测区工程地质环境提供基础地质资料，并为勘探、试验和专门性勘察工作提供依据。
对核电厂建厂的适宜性进行评价，为核电站总图布置提供依据，为编制岩土工程勘察报告以及初步可行性研究报告提供基础的工程地质资料。
本次工程地质测绘工作的主要任务为：
1）初步查明拟建场地（厂址1、厂址2）的地形地貌、地质构造的展布及其特征；
2）初步查明厂址地层的分布、成因、类别、时代。
确定岩石风化程度，查明第四系覆盖层的厚度、分布及其成因类型；
3）初步查明地下水埋藏条件及补给、径流、排泄规律，划分水文地质单元；
4）初步查明危害厂址的不良地质作用并判断其对场地稳定性的影响；如在工作范围内发现有断裂构造存在，应初步判断是否为能动断层；
5）厂址附近有无可开采价值的矿藏，有无影响地基稳定的人类历史活动、地下工程、采空区等；
6）提出在可研阶段应重点研究的岩土工程问题。
1.2工程地质测绘执行的规程、规范
本次工程地质测绘工作的依据为：
1．《XX核电项目初步可行性研究阶段岩土工程勘察技术任务书》；
2．《XX核电项目岩土工程勘测工作大纲》；
3．本工程勘察技术指导书。
本次工程地质测绘遵循核安全法规和安全导则的有关规定，同时符合国家和行业现行有关规范、规程或标准：
核安全法规：
《核电厂厂址选择安全规定》（HAF0100（91））；
核安全导则：
《核电厂的地基安全问题》（HAD101/12）；
《核电厂厂址查勘》（HAD101/07）；
国家和行业现行有关规范、规程或标准：
《核电厂工程勘测技术规程》（DL/T5409.2-2010）
《核电厂抗震设计规范》（GB50267-97）；
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）2009版；
《水利水电工程地质测绘规程》（SL299-2004）。
《工程岩体分级标准》（GB50218-94）
1.3工程地质测绘工作完成情况
2011年6月28日至2011年7月26日，分别对厂址1、厂址2开展了现场工程地质测绘、水文地质调查等工作，参加现场工作的主要人员有纪佳、董贵宇、闫丰等。
在2个候选厂址分别进行了1:
10000比例尺的工程地质测绘工作，工作方法采用横穿越法。
当地层相变较大、构造复杂或需要查清一些重要地质问题时，进行必要的追索。
在覆盖地段，当涉及重要地质问题时，布置一定数量的人工露头点。
充分研究区域地质资料，重点对不同地质单元体的接触线、不同岩性的分界线、地质构造线、不同地貌单元的分界线及同一地貌单元中不同的微地貌分界线、露头良好区（如有代表性的岩石露头、人工露头或地下水露头等）及物理地质现象分布地段作为地质观测点，进行现场调查与研究。
以满足勘测大纲及规范规定的调查密度要求为前提，综合考虑现场实际地质条件，合理设计调查路线。
以有效控制为目的，每个地质单元体均布置观测点。
为了观察典型地质现象，不惜超越工作区范围进行实地调查。
为了保证一定的测绘精度，在测区的主厂房地段把调查点的间距控制在200m左右。
现场采用手持GPS现场定位，进行现场观察、拍照、描述记录。
测区内的覆盖地段采用了锹稿以及洛阳铲等简单工具进行了挖探，为获得更为明晰的观察效果以及为揭露典型地质现象，采用机械与人工的方式开挖了一定数量的探槽。
每个地质观察点上，按照规范要求进行描述，主要包括岩土名称、成因类型、分布特征、岩体结构特征、岩石风化程度、节理发育情况等。
对一些重要的地质点及地质现象，如岩层接触关系、接触带，构造破碎带或性质不明的可疑地段进行挖槽探视，并进行拍照、素描。
描述实例如下：
点120
南北向冲沟内两侧沟壁揭露基岩岩性为灰绿色半胶结砂岩，岩体近似直立，薄层状，层理产状变化较大，此处见Q3时期土壤层。
完成的工程地质测绘工作量情况如下表。
厂址
项目
工作量
1
调查点数量/地质测绘范围
132个/4.5km2
探井（槽）数/挖方量
7个/60m3
观测路线长度
36000m
水文地质调查外延范围
8.1km2
2
调查点数量/地质测绘范围
123个/4.4km2
探井（槽）数/挖方量
12个/95m3
观测路线长度
32000m
水文地质调查外延范围
8.2km2
2.勘探
本项目采用的是XY-2型岩芯钻机，该钻机是一种中浅孔岩心钻机。
它适用于大、小口径的岩心钻探，工程地质勘察，水文，水井，以及大口径的工程施工钻进。
它具有体积小，重量轻，功率大，性能先进，通用性强等特点。
如下图：
图2-1XY-2岩心钻进
2.1钻探取样的目的
一是为了更好的了解场址的工程地质条件，进行勘探取样；二是钻孔后为日后的波速试验做准备，按照要求布置勘探点及波速测试点，如下图：
图2-2厂址1勘探点布置图
图2-3厂址2勘探点布置图
2.2钻探工作的完成情况
经过为期一个多月的施工，厂址1和厂址2顺利完成了钻探取样工作，共完成了12个孔，深度从60m-90m不等，纪佳、董贵宇、闫丰等完成了岩心的编录工作。
编录工作主要完成了岩土的定名，岩土的颜色、状态、包含物、光泽反应、结构及层理特征，岩石风化程度，岩土层分层情况，岩心采取率计算，并且为日后的点荷载试验选取试样。
其中岩心采取率为回次所取岩芯总长度与回次进尺的比值。
3试验部分
3.1点荷载试验
点荷载试验是在点荷载下测试岩石抗拉强度的简便方法。
试验时将试样夹在两个球状加荷锥头之间，施以荷载直至压裂试样。
根据达到破坏时的最大荷载和两锥头端点间距，即可求出试样的抗拉强度，据此可经验地计算出试样的抗压强度。
这一方法的优点是仪器设备轻便，可携带至现场进行试验，试样无需加工，可及时获得试验数据。
本项目采用的是STDZ-1点荷载试验仪（下图），主要技术参数：
1、千斤顶最大工作压力：
60Mpa
2、活塞直径：
36mm。
行程120mm
3、活塞面积：
10.17平方厘米
4、最大压力：
50KN
5、整机外形尺寸：
300*280*650mm
6、整机质量：
40公斤
图3-1STDZ-1点荷载试验仪
3.2核岛跨孔波速试验
核岛是核电厂最重要的建筑物，对地基的稳定性及强度有非常严格的要求，勘测必须合理确定地基承载力、弹性模量、阻尼系数等参数，以计算自重作用下地基的长期变形及稳定性、周期性动力荷载及地震条件下的动力响应、地基—上部支撑系统的反应谱，以确保核岛在任何不利情况下的绝对安全。
因此，核址动态参数是核电设计进行地震反应分析和动力反应分析的重要参数。
HAF0100及其相关导则中明确规定，要求采用跨孔波速试验提供地基的弹性波速度及相关动态参数。
国标《核电厂抗震设计规范》（GB50267-97）要求进行核电设计时必须具备地基的弹性波速度及动弹性模量等参数。
3.2.1跨孔试验测试技术
跨孔法是由美国土动力学专家Woods等1972年提出的。
它既能用来测定P波，也可用来测定S波，适合于任何地层。
试验时，若孔距和测点位置选择恰当，该法可测定低速软弱夹层的波速。
1、跨孔法仪器设备
跨孔试验仪器设备包括振源、检波器、触发器、放大器和记录仪等。
2、振源
迄今为止，跨孔波速试验的振源可以归纳为：
电火花、爆破、机械敲击和电动横波振源。
跨孔试验的主要测试对象是地层所传播的剪切波，因此要求振源产生的S波与P波能量之比尽可能高。
为了突出S波份量，本项目跨孔试验采用机械振源。
井下剪切波锤是一种常见的振源，以美国Bison公司为代表，能重复激振，双向冲击，在配有高倍放大器或信号增强型地震仪的情况下，利用这种振源，波在岩石中的水平传播距离可达100m以上。
3、检波器
在跨孔试验中，采用三分量检波器接收地震波，其中竖向分量主要用来识别SV波，径向分量用来识别P波，用切向分量来识别可能存在的SH波，同时三分量波形记录还可进行相互校核资料分析结果的可靠程度。
三分量检波器是由三只传感器按相互垂直的方向固定并密封在一个无磁性圆筒内制成的。
在选用检波器时，除外形尺寸适宜外，应使三分量检波器的自振频率约为所测地震波的20%～25%。
跨孔试验中，机械振源在土层中产生的P波主频率约为100～300Hz，S波主频率约50～150Hz，主频率低于30Hz的情况比较少，因为孔距不大时，高频部分一般不会被岩土介质吸收掉。
岩石中产生P波、S波频率要高于土层中，选用自振频率较高的检波器的优点在于对方向性不太敏感，即使埋置倾斜，也能有效地进行波动测试。
4、放大器和记录仪
跨孔试验检波器的输出必须经过放大器放大后，才能在记录仪中记录和显示出来。
放大器应采用有带通滤波功能的多通道放大器，其振幅一致性偏差应小于3%，相位一致性偏差应小于0.1ms，电压增益应大于80dB。
采集和记录装置应采用六通道以上数字采集和存储系统，其模/数转换器位数不宜小于12位，电压增益不宜小于60dB。
国标中要求波形的分辨率应高于1ms，作为核址动态参数试验分辨率应高于0.5ms。
5、触发器
安放在井下剪切波锤以及其它机械振源上的触发器，由压电晶体或电子电路构成。
当振源冲击时，触发器产生瞬态脉冲电压，触发记录仪进行扫描。
这类触发器的升压时间延迟约为40μs，满足跨孔精度要求。
6、跨孔法测试技术方法
钻孔是跨孔试验现场工作的第一步，其中包括钻孔尺寸、钻孔布置、下套管与灌浆、钻孔垂直度量测等内容。
（1）钻孔尺寸和布置
跨孔试验的钻孔深度应不小于工程需要波速勘测深度，核岛通常要求100m左右。
钻孔直径应保证振源和检波器能顺利地在孔中或套管中上下移动。
在此前提下孔径应尽量减小，这是因为无套管的小口径钻孔比较稳定，且对孔围岩土介质扰动较小。
钻孔布置中的一个重要参数是钻孔间距。
跨孔试验是按直达波的传播历时和孔间距来计算波速的。
但在层状地层中，尤其是当下卧层波速大于测点地层波速时，若钻孔间距过大，检波器接收的初至波有可能不是直达波而是折射波。
理论分析表明，由此带来的波速误差同样随孔间距的增大而增大。
因此，在保证有足够计时精度的前提下，钻孔间距尽可能取小些，并且在确定孔距之前应认真分析钻孔的地层剖面，着重了解较薄低速地层的厚度，以及地层交界倾斜方向等情况。
（2）下套管与灌浆技术
在塑料套管未下钻孔之前，先将最下面一根底口封闭，再用塑料管接口与上面相邻的管口接好。
为了克服上浮力，需在管内注满水以促使其下沉。
采用干砂充填因其密实度和胶结性差而常使试验结果有较大的离散。
因此，本工程对套管和孔壁间的间隙多采用灌浆法处理，下套管前在其底部拧上单路环形逆止阀，当套管全部下好后，在套管中心下灌浆管，并且在灌浆底部接上阻塞器，然后在地表对阻塞器中橡皮囊充气至其与套管紧固为止，这时即可灌浆。
灌浆完毕，打开阻塞器气门，将灌浆管拔出。
（3）钻孔垂直度量测
为了确保跨孔试验结果的精度，必须量测各个试验钻孔的垂直度，由此计算出振源与检波器间的真正水平距离。
钻孔垂直度采用测斜仪量测，并且要求测斜仪要有足够的精度；扭角仪量测测点同测斜仪。
斜前应在钻孔内放在导槽的测斜管，其中一对导槽方向应尽可能与钻孔孔口连线一致。
当测斜仪在导槽中滑动时，即可测定钻孔垂直度的变化。
3.2.2跨孔现场测试方法
跨孔试验的钻孔数量、深度、孔径和孔距等参数确定后，完成钻孔，下好塑料套管和灌浆，将各孔口暂时封盖，钻机撤离现场。
待灌浆一星期后，试验人员在现场进行波动测试工作。
为了减小地表和传播路径弯曲性对波动试验的影响，最浅测点的深度一般宜选在0.4～1.0倍的孔距或2m左右。
振源通过液压、检波器通过气囊在测点位置（通过测绳量测）与孔壁紧贴后，即可激发振源和接受波动信号。
当记录波形觉得满意后，放松振源和检波器并将其下放至下一个测点进行试验，依次重复直至最后一个测点。
3.2.3跨孔资料整理分析
跨孔试验资料分析主要包括波型识别、波速计算及误差分析等方面。
1）波型识别
跨孔试验中所记录的波形信号曲线主要由体波组成，一般可分三段来分析：
第一段是从零时开始到直达波到达，信号除受外部干优出现毛刺外基本上是一条接近于直线的平稳段；第二段从波的第一个初至起到第二个初至止，此段属于P波，振幅小，频率高；第三段是以S波为主的部分，振幅大，频率低。
2）波速计算
波型识别工作完成后，分别将量出的振源孔到第一接收孔、第二接收孔以及两接收孔间波的传播时间填到试验记录表上。
根据钻孔垂直度计算出的直达波传播距离和相应传播时间求出波速，并将值列入记录表中。
同一测点的三个试验波速值的相应误差在10%以内。
波速求出后，根据有关公式计算土层其它动态参数，并绘制波速及其它动态参数随深度变化的关系曲线。
3）误差分析
当同一测点计算出的S～R1、S～R2、R1～R2三个波速值相差大于10%时要分析原因。
首先应核查钻孔垂直度和波初至时间是否有误，然后分析采样精度、记录时间、触发延迟、地层突变、测点位置等因素。
如果以上分析仍不能解释，则须到现场重新做试验。
4结论与建议
4.1结论
厂址1以片麻岩为核岛地基，岩盘规模大，地基稳定，岩体较完整，地质构造不发育，水文地质条件有利，不良地质作用不发育，适宜建设核电站。
厂址2以片麻岩为核岛地基，岩盘规模大，地基稳定，岩体完整，地质构造不发育，不良地质作用不发育，水文地质条件相对不利，对于建设核电站无颠覆性因素。
4.2建议
厂址1下一阶段需重点查明厂址区内浅部花岗岩的分布情况，对岩体完整程度及其均匀性做出详尽的评价。
厂址2下一阶段需重点查明厂址区内浅部花岗岩的详细分布情况。
对水文地质条件做进一步评价。
建议核岛地基能够落于渗透性低的完整基岩之上，或对地基进行抗渗处理。
5实习总结
本次实习内容为核电站的勘察，与一般岩土工程的勘察工作不尽相同，不论从步骤阶段和所要得到的参数结论都细化于一般工程。
初次接触核电站勘查工作，很多地方不熟悉，在实习的前几天里一头雾水，经过尹老师和其他实习生的帮助，我渐渐熟悉了工作，也得到老师和工人的认可。
不过在实习中暴露出来的问题很多，前期学过的知识有一部分都已经忘记，有些熟悉的书本知识应用起来也不熟练，日后应该多多参加实践，以适应本专业的特点。
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