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完整花岗岩岩体具有极低渗透性,然而断层带及其附近存在多组裂隙,核部附近岩体破碎程度较高,破碎岩体内裂隙或孔隙成为渗流通道使得岩体具有较高的渗透性。高放废物处置库对于核素的封闭性具有极高要求,由于破碎带的存在,很可能成为未来核素迁移的潜在通道,对核废料处置库的建设具有潜在威胁。 对处置库断层影响带内裂隙岩体渗透性研究,对核废料处置库的选址及建设具有重要的参考意义。岩体渗透性获取方法较多,如室内试验及模拟试验等。然而这些试验都具有一定的局限性,如室内试验往往需要取样、运输加工等一系列过程,在这些过程中或多或少会对岩体原始结构及应力条件等产生一定的影响。加上取样及运输过程中的诸多限制,可进行的裂隙岩体试验样品尺寸较小,因此,试验结果往往会具有较高的离散性,与实际岩体的渗透性相差较大。钻孔压水试验及孔间示踪试验为原位试验,试验避免取样、运输、加工等过程,因此,对岩体原始结构及应力条件影响较小,可以更真实得反映研究区域内岩体及裂隙的渗透特性。 本文使用钻孔压水试验对十月井破裂带岩体进行渗透试验。对裂隙花岗岩岩体进行钻孔时,针对现有技术中的水钻机无法固定的问题,以及便携式钻机在较完整的坚硬岩石中钻进时常遇的岩芯根部切断后难以顺利取出的问题。研发了一种应用于破碎岩体进行钻孔的水钻机及适用于破碎岩体的试验取样装置,从而解决了在破碎岩体中钻孔及取芯的问题。钻孔压水试验利用栓塞将钻孔的一端或两端进行封堵,可以隔离出一定长度的试验段,对试验段进行压水从而获得稳定压力条件下流量与时间的关系。十月井破裂带岩体P-Q升降压曲线基本重合,曲线凸向Q轴,可以认为试验岩体基本符合紊流型特征。 在距断层主断面不同距离处布置了多个钻孔,并进行了钻孔压水试验及示踪试验,根据研究区裂隙等效水力隙宽及裂隙密度计算出距主断面不同位置处岩体渗透系数。裂隙岩体渗透系数随距主断面距离的增大而降低,由主断面距离与裂隙岩体渗透系数曲线分析认为距断层主断面较近的岩体裂隙密度较高,渗透系数较大一般大于10-6m/s数量级。试验获得的岩体渗透系数离散性相对较低,可以认为距主断面距离较近时均质性相对较高。远离断层主断面岩体渗透性降低,岩体渗透系数表现出较高离散性,距断层主断面较远的岩体通过小尺度的渗透试验并不能代表裂隙岩体渗透性,应考虑使用更大尺度的原位试验。 根据示踪试验所获得时间、压力水头及孔间距等信息,假定渗流仅通过单一裂隙可以获得裂隙等效水力隙宽;通过对裂隙岩样摄影测量获得裂隙在不同位置处的隙宽值,对裂隙隙宽进行统计分析计算可以获得裂隙等效水力学隙宽。综合多种试验方法分析对比,确定芨芨槽等效水力隙宽范围。