地質勘察中隧道區域放射性物質的分析與評價

金 東

(遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 沈陽市 110166)

1 工程概況

平臺隧道位于綏中縣葛家鄉附近，臨近大青山鈾礦普查區邊緣，隧道附近發現兩處鈾礦探礦坑洞，經核工業局240研究所確認無開采價值。隧道區屬半干旱大陸性氣候帶，夏季炎熱，冬季寒冷，風沙干旱，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℃。隧道區屬低山地貌，地形較簡單，兩端洞口處為坡積地貌，溝壑發育，洞口坡度較緩，坡度為5°～10°，地表植被發育。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，技術方法合理，異常特征明顯，能較好地反映地質實際情況。

該鈾礦洞共完成物探測線10條，測線3、測線4沿現場調查的鈾礦洞口布置，測線長度各為300m；為控制鈾礦洞走向，在洞口延伸方向布置測線1、測線2，測線長度各為300m；為調查礦洞是否與平臺隧道相交，布置測線5、測線6，測線長度各為680m；在平臺隧道西南848m處有一礦洞露頭，為調查礦洞是否與平臺隧道相交，布置測線7、測線8、測線9、測線10，測線長度各為300m。物探測線布置見圖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：

測線1：105m附近出現相對高阻異常，異常深度26m，結合有關地質資料，推測該異常為礦洞異常，設計隧道在異常范圍外。

測線3：155m附近出現相對高阻異常，異常深度26m，結合有關地質資料，推測該異常為礦洞異常，設計隧道在異常范圍外。

測線4：140m附近出現相對高阻異常，異常深度2m，結合有關地質資料，推測該異常為礦洞異常，設計隧道在異常范圍外。

測線8：150m附近出現相對高阻異常，異常深度6m，結合有關地質資料，推測該異常為礦洞異常，設計隧道在異常范圍外。

測線10：130m附近出現相對高阻異常，異常深度1m，結合有關地質資料，推測該異常為礦洞異常，設計隧道在異常范圍外。

測線2、測線5、測線6、測線7、測線9未發現有意義的物探異常。

(3)該礦洞區地貌單元屬于低山丘陵。全風化混合花崗巖露頭，厚度一般為0～5m，坡腳厚度較厚，坡上厚度較薄，常見巖石露頭，巖性為混合花崗巖，多為全風化狀態。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計隧道范圍內未發現礦洞異常，結合訪問調查資料，該礦洞在設計隧道范圍外。

3 鉆探工作成果

4 鈾礦物含量綜合分析

對隧道區進行實地放射性測量，共完成放射性測量剖面2條，每條測線長約700m，總長1.4km，放射性測量點140個，XSZK13101進行了放射性測井。

(1)計算年有效計量當量：年有效計量當量計算方法分為兩種，計算1是按照每年365d，每天24h計算。計算2為《電離輻射防護與輻射源安全標準》(GB 18871—2002)附錄B劑量限值和表面污染控制水平中表B2(核工業部門環評通用)規定，假設每年在住宅中7000h或每年在工作場所2000h(250d，8h)計算。

根據現場對礦洞內放射性檢測、巖石中鈾含量分析以及隧址區進口段、洞身、出口地表放射性檢測與鉆孔中巖石鈾含量分析，結果見表1。

根據檢測數據可知：鈾礦礦洞內放射性及巖石中U含量均偏高；洞外放射性及隧道地表處放射性檢測數值相差不大，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含量數值及放射性數值均明顯小于礦洞內巖石；由于工作方法受限，現階段無法實測隧道圍巖及隧道洞深處放射性數值，可根據隧道圍巖、隧道洞深處巖石U含量值與地表巖石進行類比分析，推算隧道圍巖及隧道洞深處放射性指標，由于U含量與放射性指標無直接線性關系，且統計數據較少，采用推算的數值存在不確定性，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 礦洞內外放射性檢測結果

結論：建議采用第二種方法計算，即按照《電離輻射防護與輻射源安全標準》(GB 18871—2002)(核工業部門環評通用)按每年在工作場所2000h(250d，8h)計算。

(2)在隧道區域進口、洞身、出口地表處檢測輻射量數值均小于規范《公路隧道設計細則》(JTG/T D70—2010)14.9.2條要求0.0005Sv，屬于適宜修建隧道。

(3)通過平臺隧道地表巖塊及隧道巖芯U含量測定，地表、圍巖及洞深處巖石U含量數值相差不大，且采用插值公式法計算圍巖及洞深處放射性數值與地表相差不大。綜合分析：隧道圍巖及洞深處放射性檢測數據與地表處基本相同，小于規范《公路隧道設計細則》(JTG/T D70—2010)14.9.2條要求0.0005 Sv，屬于適宜修建隧道。

(4)根據《電離輻射防護與輻射源安全標準》(GB 18871—2002)附錄A豁免中A1豁免準則，隧址區輻射性測量數據為0.08～0.30μSv/h，均小于1μSv/h，為豁免范圍內，根據現有檢測數據綜合判定為適宜修建隧道。

5 花崗巖放射性分析

5.1 內照射指數

按照式(1)進行計算：

(1)

式中：IRa為內照射指數；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為僅考慮內照射情況下，本標準規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

外照射指數按照式(2)進行計算：

(2)

式中：Iγ為外照射指數；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，本標準規定的建筑材料中天然放射性核素鐳-226、釷-232和鉀-40在其各自單獨存在時本標準規定的限量，單位為貝克每千克(Bq/kg)[1]。

試驗數據及檢測結果見表2。

表2 花崗巖放射性試驗數據及檢測結果

通過對本項目花崗巖隧道取樣進行放射性測試，內照射指數IRa平均值為0.22≤1.0，外照射指數Ir平均值為0.48≤1.3，依據《建筑材料放射性核素限量》(GB 6566-2010)，項目區花崗巖滿足A類標準，使用范圍不受限制，適宜修建隧道。

6 結論及建議

通過對隧道花崗巖巖體放射性及鈾礦物含量的分析，測量數值均小于規范數值，隧道整體天然放射性環境是較為安全的，屬于適宜修建隧道。

建議隧道在施工階段加強放射性監測，一旦發現異常，及時上報，同時加強隧道內通風條件，做好施工組織安排，筑路工人做好個人防護。