岩石是地下水储存和运移的主要介质,研究岩石中的孔隙、裂隙与溶隙有助于推断岩石的贮水性和渗透性,因此从岩石空隙角度出发获取岩石水理参数对于进一步了解岩石等含水介质的水理性质具有十分重要的意义。传统的测量岩石孔隙参数的方法建立在达西定律的基础之上,测量条件多为理想的稳定流状态,但是对于渗透性较低的含水介质,尤其是针对致密的低渗透岩石,流体在运移过程中受到粘滞力影响大于惯性力,达西定律很难使用,传统方法往往无法获得较为理想的结果,在测定范围上也具有一定的局限性。而在高水平放射性废物(高放废物)地质处置库选址和评价过程中,处置库一般选在低渗透岩石广泛分布的区域。研究低渗透岩石的孔隙、裂隙参数可以为分析高放废物地质处置库选址和评价中的区域水-岩体系、岩体特性和断裂带的导水特性提供最基本的数据支持和评价参考。因此,针对致密的低渗透岩石提出新型的水理参数获取方法十分重要。随着数字图像分析技术的不断发展,数字图像处理在许多领域都得到了广泛的开发和应用。本研究以我国甘肃北山高放废物地质处置库预选区新场地段F4断裂带为研究对象,针对渗透性较好的石英砂岩和低渗透花岗岩,建立了岩石孔隙和裂隙的识别与分析的系统方法,提取了石英砂岩的孔隙度、方向角、形状系数、孔隙半径、周长等参数和低渗透花岗岩的裂隙率参数,并以岩石裂隙率统计结果反映了F4断裂带上岩石裂隙的空间分布特征和跨断裂带低渗透岩石裂隙率的变化规律,为进一步研究北山断裂带的结构特征和导水特性提供了依据。通过这些研究,获得如下结论：(1)在实验中对砂岩样本的预填充处理以及对花岗岩样本的高压注胶处理均可以提高图像分析程序对于孔腔的识别效率。提取出的石英砂岩孔隙参数结果与传统方法相比,具有较高的精确度。参数提取效率也得到了提高。(2)本研究提出的数字图像处理技术既可以提取渗透性较强的石英砂岩孔隙参数,也可以提取渗透系数在10-6cm/s量级的花岗岩孔隙和裂隙参数,测量范围较常规方法更广泛,可以容易地应用于北山F4断裂带样本的参数提取中。(3)通过对石英砂岩样本扫描图像的分析,探讨了岩石孔隙度随图像尺寸大小变化的规律,结果表明尺寸大小为1339×1339像素的图像可以作为图像分析中最小典型单元体的图像,根据该尺度以上的图像所得的孔隙度能够反映砂岩样本的实际孔隙参数特征。(4)F4断裂带附近岩石裂隙参数的空间分布特征表明该断裂带核心部位的岩石受风化作用与构造作用明显,离断裂带核心部位越远,岩石裂隙率越低。根据岩石渗透级别分类,F4断裂带区域内的岩石面裂隙率处在较低的一个范围内,断裂带岩石渗透性等级属于极微透水,岩石中的裂隙对于断裂带的贮水性和导水性影响有限。