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裂隙岩体是一种广泛分布于世界各地的裂隙介质。在裂隙岩体中,尤其是低渗透性的裂隙岩体,裂隙不仅仅是地下水的储存空间和运动场所,同时也是放射性核素等污染物随地下水的运动向外界环境迁移的最主要的通道。在核废物的地质处置中,核废物的存储是否安全,在很大程度上取决于岩体中的裂隙特征,因此,对岩体中裂隙进行识别研究,识别出岩体内的裂隙空间分布结构和潜在的裂隙水流路径具有十分重要的意义。 论文以新一代的无损伤高密度电阻率成像技术(High-Density ElectricalResistivity Tomography, ERT)为主要手段,在分析、研究国内外有关对岩体裂隙、水流路径的研究方法及研究现状的基础上,结合我国高放废物地质处置研究的进展和现状,重点研究了新兴的高密度电阻率成像技术(ERT)对野外不同条件下岩体中的裂隙、水流路径及水流入渗过程进行识别和监测的可行性,探究适合低渗透裂隙介质水文地质特征参数获取的新技术。论文的主要研究内容和取得的主要成果有: (1)在以地表测量为基础的大尺度、二维空间条件下,应用高密度电阻率成像法(ERT)对我国北山核废物地质处置库预选区内的岩体空间分布结构,进行了四个不同方位上、空间大尺度的电阻率成像勘探测量,累积有效勘探长度为3,260m,勘探深度达150m。这是首次在北山核废物地质处置中获得的大尺度电阻率剖面,并根据获得的电阻率剖面的空间分布结构特征,对勘探区域范围内岩体中的裂隙、潜在的裂隙进行了识别与界定,为核废物地质处置场址的选取与评价提供了宝贵的资料。 (2)通过在北山核废物地质处置库预选区,裂隙岩体上布置三维电阻率成像电极测量网络,并进行了不同情况下的电阻率成像测量扫描。研究了利用ERT对岩体中三维裂隙网及裂隙水流运移路径和过程进行识别与监测的可行性。结果表明,利用ERT所获取的视电阻率图像和电阻率图像,都能够较好地反映出裂隙网络在岩体中的分布位置和形态,相对于视电阻率图像反演后的电阻率图像所体现出的裂隙网络特征更为明显。这说明利用ERT对岩体中裂隙网络进行三维原位识别是完全可行的,并且视电阻率图像也具有一定程度的有效性。同一测量参数条件下,NaCL水溶液向裂隙内的注入大大提高了ERT对裂隙的识别效果。并且利用ERT在不同时刻获取的电阻率图像清晰地反映出了NaCL水溶液在裂隙内的运移过程,为我们从三维空间角度来研究原位裂隙网络中水流的运动过程及对岩体中裂隙水流的运移路径进行识别与界定,提供了一种新的手段。 (3)对于发生在野外低渗透性岩体中的水流三维入渗过程,我们通过在水流入渗过程中三维电阻率成像的同步测量,利用高密度电阻率成像法(ERT)对其进行了原位试验研究。结果表明,相对于入渗前岩体的背景电阻率特征,岩体中的水流入渗区在利用ERT所获取的电阻率图像中,呈现出明显的电阻率低阻特征。但这种低阻特征区域,在电阻率图像中的空间分布是不均匀,低阻特征区域的这种空间分布不均匀性,反映了岩体渗透性相对大小的空间分布特征,并且水流在岩体内的三维入渗并不是均匀入渗的,而是存在着优势入渗现象,尤其是在入渗的早期,优势入渗现象更为明显。这对我们研究低渗透性介质渗透性的非均质性空间分布特征具有重要的意义。