吉林靖宇核电站核岛软弱夹层地基适宜性研究

发布时间：2020-11-14 12:59

　　 拟建吉林靖宇核电站按2×1000MW压水堆机组设计,规划容量按4×1000MW容量机组考虑。厂址位于头道松花江白山水库左岸的玄武岩台地上,厂区范围内地表高程大体介于520~530m之间,地势平坦开阔。厂区的地层岩性在100m深度范围内主要由第四系玄武岩、粉质粘土,侏罗系泥岩、粉砂岩、砾岩及太古宙混合花岗岩组成。厂址附近范围内的断层均属前第四纪断层,不存在能动断层,整个厂址区地质构造不发育,只有小规模的节理、裂隙,玄武岩的层面以及柱状节理等地质构造现象。区域位于地震活动水平较低的东北地震区内,地震数量很少且震级较低。根据核电站相关规程、抗震规程等场地基岩SL-2高值取值0.160g。核岛相关重要核物项建设在微风化玄武岩之上,静态下的稳定性是安全的,但地基软弱夹层(强风化岩石层与粉质粘土层)在考虑地震动力作用下的适宜性则需要进行动力特性研究,因此本文对场地软弱夹层动力特性的相关研究工作,对本工程的安全性、对类似工程的借鉴均有重要的意义。论文主要研究内容及成果如下:1.以丰富的现场测绘、勘探、测试、试验资料为基础,对厂区构造条件、地震条件、工程地质条件、水文地质等条件进行分析研究,认为核岛地基建设在微风化玄武岩层之上,场地静态下是稳定的、适宜建设的。但地基软弱夹层在考虑地震动力作用下的适宜性则需要进行动力特性方面的计算研究。2.各种测试、试验方法综合对比研究。(1)通过现场波速测试(单孔法、跨孔法)及室内动力学试验(动三轴、共振柱试验),主要针对厂区内存在的地基软弱夹层动力特性参数进行研究,获得后续计算分析等工作所需参数;(2)通过大量标准贯入试验(SPT)、静力触探试验(CPT)、动力触探试验(DPT)、岩石点荷载试验、室内岩土体静力学试验、常规物性试验成果研究,综合分析各试验方法对不同岩土层的适用性,结合勘察现场掌握的实际场地地层岩性等条件,提供各岩土层物理及静力学参数;(3)对软弱夹层的分布范围、层厚度与埋深情况、静力学与动力学特性进行归纳,初步评价其对工程场地可能存在的影响。3.通过详实的工程地质、测量等基础资料,选取科学、合理、有效的边界条件,建立实际三维地质模型。(1)借助有限差分软件FLAC~(3D)非线性动力计算模块,通过建立软弱夹层的不同厚度、埋深条件下的场地剖面,研究不同强度地震动输入条件下的核电软弱夹层地基动力特性以及软弱夹层的厚度、埋深对地基动力特性的影响;(2)基于FLAC~(3D)软件,利用正交试验原理对不同影响因素条件下的含软弱夹层地基的动力响应进行数值模拟,并采用极差分析方法对影响因素的敏感性进行分析;(3)通过FLAC~(3D)软件进行数值模拟,研究其地震作用下的加速度、位移、应力及塑性区的变化特征,从而进一步探究软夹层地基的动力稳定性。4.首次将可拓学理论应用于核岛地基软弱夹层适宜性综合评价中,确定了综合评价经典域和节域以及关联度的计算方法;选取软弱夹层的内摩擦角、动剪切模量,场地地震动峰值加速度,岩石风化程度,地形高程,降水以及坡度影响等7项作为评价的指标,对各影响因素进行打分并对最终结果进行了排序,得到了核电站地基适宜性影响因素的不同强弱程度;采用了熵值法和层次分析法相结合的定量方式来计算权重,计算得到的结果更为准确。基于可拓学的核电站核岛地基软弱夹层适宜性评价实例,认为将可拓学应用于本工程评价是合理、可行的。可拓学在核电站核岛地基软弱夹层适宜性研究中的应用尚无人尝试,其相关初步研究成果还有待提高。可拓学理论内涵极为丰富,在核电站地基适宜性研究中的应用前景远大,值得深入研究。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM623;TU470
【部分图文】：

对于拓展我国核电选址范围、改变目前一味追求硬质岩石地基（国际原子能机构International Atomic EnergyAgency- IAEA）安全导则定义的Ⅰ类场地）具有一定参考指导价值，是一个值得深入研究的课题。.1.1 核事故及分析1. 事故简单回顾（1） 美国三哩岛核事故是核电历史上第一次出现堆芯熔化的重大核事故；1979月28日4时30分，故障导致了核电站二次回路的水泵无法运行，随后涡轮机和主给水效，继而辅助水泵开启，出水阀门因之前检修后忘记打开，水不能进入二次回路导次侧水用完，一系列人为操作失误和机械故障不断叠加，导致堆芯过热烧坏部分燃件，放射性气体由通风系统带出厂房，图1.1（a）；事故后发现没有大范围的放射漏，也没有造成人员的伤亡，约有14.4 104人撤离了一个月后返回；具有放射性的质在事故发生时因为受到安全壳的限制而没有外泄，保障了人民和环境的安全[1～3]。

2图1.1（c） 柏崎·刈羽核电站 1.1（d） 福岛第一核电站图1.1 人类历史上的几次重大核事故（据文献[1][3][4][7]）（2） 苏联切尔诺贝利核电站发生的事故是有史以来核放射物质泄漏量最大的核事故；1986年4月26日凌晨1点23分，核电站4号机组的一次安全试验违规操作，关闭了一些事故保护系统并拔出了安全控制棒，导致后续工作出现状况时控制棒不能归位，反应堆失控。随后反应堆里蒸汽的压力迅速变大而引发了爆炸，图1.1（b），炸坏了反应堆的顶部盖子与厂房屋顶，当时苏联人认为核电站不要安全壳而没有设计，导致释放出来的放射性核物质全部到了周围环境当中。放射性烟尘最高估计有近30%飘散到了欧洲，直接受灾面积可达20 104km2

1：1125000N图2.1 厂址交通位置图2.2 水文气象条件2.2.1 水文条件厂址滨临于第二松花江（以下简称二松）。二松是松花江的上游，松花江为东北地区第一大河流，流域面积占黑龙江流域 30%，流域横贯黑龙江、吉林、内蒙古三省（区）以及辽宁省的一小部分，二松主要控制站河流特性见表 2.1。。二松发源于长白山主峰白头山，著名的白头山天池是我国最高的火山口湖，湖面高程 2194m，周围由 16 个奇峰所环抱，最高峰将军峰高程为 2749m
【参考文献】

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本文编号：2883500