地質(zhì)勘察中隧道區(qū)域放射性物質(zhì)的分析與評(píng)價(jià)

金 東

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 沈陽(yáng)市 110166)

1 工程概況

平臺(tái)隧道位于綏中縣葛家鄉(xiāng)附近，臨近大青山鈾礦普查區(qū)邊緣，隧道附近發(fā)現(xiàn)兩處鈾礦探礦坑洞，經(jīng)核工業(yè)局240研究所確認(rèn)無(wú)開(kāi)采價(jià)值。隧道區(qū)屬半干旱大陸性氣候帶，夏季炎熱，冬季寒冷，風(fēng)沙干旱，雨量很少。平均降水量約為440～660mm，集中降雨分布在六月至八月。年平均氣溫8.3～9.2℃。隧道區(qū)屬低山地貌，地形較簡(jiǎn)單，兩端洞口處為坡積地貌，溝壑發(fā)育，洞口坡度較緩，坡度為5°～10°，地表植被發(fā)育。山體總體呈近北東-南西走向。最高海拔225.1m，最低海拔107.3m，相對(duì)高差117.8m。

2 物探工作成果

(1)在該地段選用高密度電阻率法，技術(shù)方法合理，異常特征明顯，能較好地反映地質(zhì)實(shí)際情況。

該鈾礦洞共完成物探測(cè)線10條，測(cè)線3、測(cè)線4沿現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的鈾礦洞口布置，測(cè)線長(zhǎng)度各為300m；為控制鈾礦洞走向，在洞口延伸方向布置測(cè)線1、測(cè)線2，測(cè)線長(zhǎng)度各為300m；為調(diào)查礦洞是否與平臺(tái)隧道相交，布置測(cè)線5、測(cè)線6，測(cè)線長(zhǎng)度各為680m；在平臺(tái)隧道西南848m處有一礦洞露頭，為調(diào)查礦洞是否與平臺(tái)隧道相交，布置測(cè)線7、測(cè)線8、測(cè)線9、測(cè)線10，測(cè)線長(zhǎng)度各為300m。物探測(cè)線布置見(jiàn)圖1。

圖1 隧道物探工作布置平面圖

(2)物探綜合解釋成果如下：

測(cè)線1：105m附近出現(xiàn)相對(duì)高阻異常，異常深度26m，結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料，推測(cè)該異常為礦洞異常，設(shè)計(jì)隧道在異常范圍外。

測(cè)線3：155m附近出現(xiàn)相對(duì)高阻異常，異常深度26m，結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料，推測(cè)該異常為礦洞異常，設(shè)計(jì)隧道在異常范圍外。

測(cè)線4：140m附近出現(xiàn)相對(duì)高阻異常，異常深度2m，結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料，推測(cè)該異常為礦洞異常，設(shè)計(jì)隧道在異常范圍外。

測(cè)線8：150m附近出現(xiàn)相對(duì)高阻異常，異常深度6m，結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料，推測(cè)該異常為礦洞異常，設(shè)計(jì)隧道在異常范圍外。

測(cè)線10：130m附近出現(xiàn)相對(duì)高阻異常，異常深度1m，結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料，推測(cè)該異常為礦洞異常，設(shè)計(jì)隧道在異常范圍外。

測(cè)線2、測(cè)線5、測(cè)線6、測(cè)線7、測(cè)線9未發(fā)現(xiàn)有意義的物探異常。

(3)該礦洞區(qū)地貌單元屬于低山丘陵。全風(fēng)化混合花崗巖露頭，厚度一般為0～5m，坡腳厚度較厚，坡上厚度較薄，常見(jiàn)巖石露頭，巖性為混合花崗巖，多為全風(fēng)化狀態(tài)。下伏基巖為混合花崗巖，埋深基本隨地形起伏。

(4)本次物探工作在該設(shè)計(jì)隧道范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)礦洞異常，結(jié)合訪問(wèn)調(diào)查資料，該礦洞在設(shè)計(jì)隧道范圍外。

3 鉆探工作成果

4 鈾礦物含量綜合分析

對(duì)隧道區(qū)進(jìn)行實(shí)地放射性測(cè)量，共完成放射性測(cè)量剖面2條，每條測(cè)線長(zhǎng)約700m，總長(zhǎng)1.4km，放射性測(cè)量點(diǎn)140個(gè)，XSZK13101進(jìn)行了放射性測(cè)井。

(1)計(jì)算年有效計(jì)量當(dāng)量：年有效計(jì)量當(dāng)量計(jì)算方法分為兩種，計(jì)算1是按照每年365d，每天24h計(jì)算。計(jì)算2為《電離輻射防護(hù)與輻射源安全標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18871—2002)附錄B劑量限值和表面污染控制水平中表B2(核工業(yè)部門環(huán)評(píng)通用)規(guī)定，假設(shè)每年在住宅中7000h或每年在工作場(chǎng)所2000h(250d，8h)計(jì)算。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)礦洞內(nèi)放射性檢測(cè)、巖石中鈾含量分析以及隧址區(qū)進(jìn)口段、洞身、出口地表放射性檢測(cè)與鉆孔中巖石鈾含量分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)可知：鈾礦礦洞內(nèi)放射性及巖石中U含量均偏高；洞外放射性及隧道地表處放射性檢測(cè)數(shù)值相差不大，隧道圍巖及隧道洞深處巖石U含量與地表巖石相差不大，且U含量數(shù)值及放射性數(shù)值均明顯小于礦洞內(nèi)巖石；由于工作方法受限，現(xiàn)階段無(wú)法實(shí)測(cè)隧道圍巖及隧道洞深處放射性數(shù)值，可根據(jù)隧道圍巖、隧道洞深處巖石U含量值與地表巖石進(jìn)行類比分析，推算隧道圍巖及隧道洞深處放射性指標(biāo)，由于U含量與放射性指標(biāo)無(wú)直接線性關(guān)系，且統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)較少，采用推算的數(shù)值存在不確定性，僅作參考。綜合判斷隧道圍巖及隧道洞身深處巖體放射性與地表放射性基本相同。

表1 礦洞內(nèi)外放射性檢測(cè)結(jié)果

結(jié)論：建議采用第二種方法計(jì)算，即按照《電離輻射防護(hù)與輻射源安全標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18871—2002)(核工業(yè)部門環(huán)評(píng)通用)按每年在工作場(chǎng)所2000h(250d，8h)計(jì)算。

(2)在隧道區(qū)域進(jìn)口、洞身、出口地表處檢測(cè)輻射量數(shù)值均小于規(guī)范《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70—2010)14.9.2條要求0.0005Sv，屬于適宜修建隧道。

(3)通過(guò)平臺(tái)隧道地表巖塊及隧道巖芯U含量測(cè)定，地表、圍巖及洞深處巖石U含量數(shù)值相差不大，且采用插值公式法計(jì)算圍巖及洞深處放射性數(shù)值與地表相差不大。綜合分析：隧道圍巖及洞深處放射性檢測(cè)數(shù)據(jù)與地表處基本相同，小于規(guī)范《公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D70—2010)14.9.2條要求0.0005 Sv，屬于適宜修建隧道。

(4)根據(jù)《電離輻射防護(hù)與輻射源安全標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18871—2002)附錄A豁免中A1豁免準(zhǔn)則，隧址區(qū)輻射性測(cè)量數(shù)據(jù)為0.08～0.30μSv/h，均小于1μSv/h，為豁免范圍內(nèi)，根據(jù)現(xiàn)有檢測(cè)數(shù)據(jù)綜合判定為適宜修建隧道。

5 花崗巖放射性分析

5.1 內(nèi)照射指數(shù)

按照式(1)進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：IRa為內(nèi)照射指數(shù)；CRa為建筑材料中天然放射性核素鐳-226的放射性比活度，單位為貝可每千克(Bq/kg)；200為僅考慮內(nèi)照射情況下，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的建筑材料中放射性核素鐳-226的放射性比活度限量，單位為貝克每千克(Bq/kg)。

5.2 外照射指數(shù)

外照射指數(shù)按照式(2)進(jìn)行計(jì)算：

(2)

式中：Iγ為外照射指數(shù)；CRa、CTh、CK分別為建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40的放射性比活度，單位為貝克每千克(Bq/kg)；370、260、4200分別為僅考慮外照射情況下，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40在其各自單獨(dú)存在時(shí)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限量，單位為貝克每千克(Bq/kg)[1]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 花崗巖放射性試驗(yàn)數(shù)據(jù)及檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)對(duì)本項(xiàng)目花崗巖隧道取樣進(jìn)行放射性測(cè)試，內(nèi)照射指數(shù)IRa平均值為0.22≤1.0，外照射指數(shù)Ir平均值為0.48≤1.3，依據(jù)《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566-2010)，項(xiàng)目區(qū)花崗巖滿足A類標(biāo)準(zhǔn)，使用范圍不受限制，適宜修建隧道。

6 結(jié)論及建議

通過(guò)對(duì)隧道花崗巖巖體放射性及鈾礦物含量的分析，測(cè)量數(shù)值均小于規(guī)范數(shù)值，隧道整體天然放射性環(huán)境是較為安全的，屬于適宜修建隧道。

建議隧道在施工階段加強(qiáng)放射性監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)上報(bào)，同時(shí)加強(qiáng)隧道內(nèi)通風(fēng)條件，做好施工組織安排，筑路工人做好個(gè)人防護(hù)。