"安全岛"模式下核电场地构造控稳与参数特征分析

核电场地稳定性直接关系到核电的安全与运行。本立项以"安全岛"理论为基础，以三门核电、海阳核电和芜湖核电场地为研究对象，在分析厂址区域地质与地震地质条件的基础上，重点研究场地地质构造、地震特征、构造块体特征与场地工程地质条件，通过大量的钻探、地应力测试、电阻率测井、单孔和跨孔波速测试、激振试验、水力致裂试验、示踪弥散试验、岩石物理力学试验、构造迹面流体包裹体热力学参数测定和构造行迹显微观测等，对核电场构造控稳的各种影响因素进行综合分析，提取评价场地稳定性的技术指标，并对取得的参数进行评判和合理选取，结合岩土工程勘察规范、岩体结构分级标准、行业规范和核电安全导则，采用拓扑理论和图论结构矩阵法对评价指标进行合理分级和量化，建立反映场地构造控稳的三维物理模型，借助模糊数学理论将核电场地稳定性评价物理模型转化为数学模型，对核电场地稳定性做出科学评价，为核电工程建设服务，具有重要的理论价值和实际意义。

发展核电是近些年我国开发清洁能源的重大战略举措，核电场地稳定性直接关系到核电的安全与运行。以三门核电、海阳核电场地为研究对象，在分析厂址区域地质与地震地质条件的基础上，重点研究场地地质构造、地震特征、构造块体特征与场地工程地质条件，通过大量的钻探、地应力测试、电阻率测井、单孔和跨孔波速测试、激振试验、岩石物理力学试验、构造迹面流体包裹体热力学参数测定等，对核电场构造控稳的各种影响因素进行综合分析，得到了评价场地稳定性的技术指标，并对取得的参数进行评判和合理选取，结合岩土工程勘察规范、岩体结构分级标准、行业规范和核电安全导则，建立反映场地构造控稳的三维物理模型，借助模糊数学理论将核电场地稳定性评价物理模型转化为数学模型，对核电场地稳定性做出科学评价，具有重要的理论价值和实际意义。. 以可靠度理论为基础，分别对以安全系数和破坏概率为目标的反算法进行了讨论。根据楔形体破坏极限状态函数，运用Monte Carlo方法对某核电工程基坑边坡楔形体破坏进行反分析，用破坏概率表征破坏边坡的临界状态，指出以临界安全系数为目标的反分析法存在的不足，认为直接以破坏概率作为反算目标更为简单合理，并结合工程实例讨论了 、 的变异系数、截尾位置、相关系数等参数设置对反算结果的影响。研究结果表明采用反算法得出的结构面抗剪强度值更符合实际，对工程实践具有指导意义。. 场地岩石力学指标对于评价场地岩体的力学特性至关重要。以三门核电场地为研究对象，在室内岩石力学试验的基础上，结合野外地质调查，综合考虑岩体结构特征和应力分布状态等因素的影响，引入定量描述岩体结构特征和风化程度的地质强度指标，采用Hoek-Brown强度准则估计岩体力学参数，同时与岩体地质力学分类法计算得到的岩体力学参数进行对比分析。基于GSI的Hoek-Brown法得到的中等风化凝灰质砂岩、微风化凝灰质砂岩和微风化安山玄武岩岩体的c值分别为：4.03、6.20和6.10 MPa；φ值分别为：31.96°、34.37°和33.87°。基于RMR评分的Hoek-Brown法得到的c值分别为：4.42、6.44和7.24 MPa；φ值分别为：28.92°、32.43°和34.51°。研究结果表明采用Hoek-Brown准则确定的核电场地岩体力学强度指标比较合理，得到的岩体力学指标可以作为核电站基础设计的重要依据。