非饱和膨润土掺砂混合物的水力和力学性质

采用压力板法和滤纸法对膨润土掺砂混合物土-水特征曲线的低吸力段(＜1.5 MPa)与高吸力段(＞1.5 MPa)分别进行量测.不同吸力测试方法得到的试验结果具有较好的一致性.根据试验测得的土-水特征曲线,得到混合物的残余含水量和进水值;利用吸力可控制的非饱和土固结仪,进行不同常吸力下膨润土掺砂混合物的压缩试验,得到不同吸力下的压缩曲线.试验结果表明：随着施加吸力的增大,膨润土掺砂混合物的屈服应力增大,而压缩指数减小;同一吸力下,湿化段上吸力对应试样的屈服应力大于经过湿化饱和后处于干化段上吸力对应试样的屈服应力.     

膨润土加砂混合物非饱和三轴试验研究

采用GDS三轴仪试验系统对膨润土加砂混合物进行了饱和与非饱和状态下三轴固结排水剪切试验研究.试验结果表明非饱和状态下膨润土加砂混合物的应力应变关系曲线与饱和状态下混合物的应力应变关系曲线具有相似的形态,均为硬化型.随着基质吸力或净围压力的增加,最大偏应力均增大.试样发生鼓状破坏,并且无明显破坏带.非饱和状态下膨润土加砂...     

温度对膨润土及其混合物性质的影响

在高放废物地质处置工程中,放射性废物的衰变发热会导致处置库环境温度升高,从而影响缓冲回填材料-膨润土及其混合物的工程性能。综合已有文献的试验数据,分析总结了温度对膨润土及其混合物性质的影响。结果表明温度升高会影响膨润土的微观结构,包括孔隙比和孔径分布;同时也会改变膨润土及其混合物的工程性质,包括持水能力、膨胀性质及强度特性。     

高庙子膨润土和砂混合物膨胀变形特性及其预测

以高庙子钠基膨润土为试验材料, 利用单向固结仪进行一维浸水膨胀、浸水湿陷以及膨胀力试验, 分析了该膨润土在不同掺砂率下浸水膨胀和湿陷变形特性等问题, 并根据蒙脱石孔隙比的概念, 分析了饱和时的膨润土及其掺砂混和物的变形特性. 试验结果表明, 在低掺砂率下充分吸水膨胀湿陷或不变形时, 膨润土与砂混合物的蒙脱石孔隙比与垂直应力的关系在对数坐标系中是一条直线, 并且可据此预测膨润土及膨润土掺砂混和物在不同的干密度、掺砂率下吸水至饱和时的变形量及膨胀力. 分析砂骨架孔隙比对高掺砂率膨润土混合物的试验结果, 可预测形成砂骨架时的垂直应力值.     

膨润土-砂混合物缓冲层径向热传导性

膨润土-砂混合物作为高放废物处置库缓冲材料,在核废料衰变热影响作用下,其稳定性及物理力学性能产生显著变化,这对缓冲回填材料的包封阻隔作用及处置库的安全运行产生重要影响。本研究采用自行设计的装置对按比例缩小后的不同干密度、含水率、掺砂率试样进行热传导模拟试验,并对试验过程进行热-力耦合数值模拟分析,得到了缓冲层温度、应力和应变的变化及分布情况。结果表明,增大试样干密度、含水率和掺砂率均可提高导热性,应力和应变也随之增大,且不同含水率试样产生的结果变化显著;缓冲层靠近热源的位置温度、应力和应变最大,且沿径向方向减小,初始时刻各值变化显著。     

温控高压实膨润土-砂混合物微观结构特征

针对两种温度下不同位置处的恒体积渗透土样,利用压汞法研究了膨润土-砂混合物微观结构随温度和吸力的变化规律.结果表明:混合物微观结构呈现明显的双峰结构,水化和温度改变均会对其微观结构产生影响.随着吸力的降低集合体间孔隙量有减小的趋势,而集合体内孔隙量变化有限,使得样品的平均孔径逐渐减小.温度升高使得水化对土样微观结构的影响加剧.     

高压实膨润土-砂混合型缓冲材料的渗透性能研究

缓冲材料作为高放废物深地质处置中的最后一道人工屏障,它的水力学屏障作用直接影响到化学屏障作用的有效发挥及处置库的长期稳定性及安全性。采用自主研制的高压实黏土渗透实验装置,探讨了不同干密度和掺砂率条件下的膨润土-石英砂混合型缓冲饱和侧限渗透性能。实验研究结果表明,随着掺砂率的增加,膨润土-石英砂混合型缓冲材料的渗透系数先减小再增大,当掺砂率为10%时,缓冲材料的渗透系数最小,其最佳掺砂率为10%;缓冲材料的渗透系数随着试样干密度增加而减小,干密度控制在1.6~1.8 g/cm~3时,能够更好地满足高放废物深地质处置库对缓冲材料的渗透特性的要求。     

碱热耦合的膨润土-花岗岩岩屑混合物膨胀特性

在高放废物处置库的运营过程中, 核废料的衰变热和混凝土老化产生的碱性孔隙水均会对缓冲回填材料的工作性能产生影响. 为了研究碱热耦合对缓冲回填材料膨胀特性的影响, 采用高庙子 (Gaomiaozi, GMZ) 膨润土和花岗岩岩屑混合材料, 选用 NaOH 溶液模拟碱性孔隙水, 利用水浴锅提供恒温溶液, 并将溶液在自主研制的耐腐蚀固结仪中不断循环, 分别开展 25 和 50 ${^circ}$C 两种温度以及 0.1、0.5 和 1.0 mol/L 3 种碱性溶液浓度下的膨胀力试验, 获得了各试样的膨胀力时程曲线. 试验结果表明: 当温度相同时, 试样的最大膨胀力和稳定膨胀力均随碱性溶液浓度的增加而降低; 当同一浓度碱性溶液入渗时, 试样的最大膨胀力和稳定膨胀力均随掺岩率的增大而降低; 相同掺岩率及入渗碱性溶液浓度的试样的最大膨胀力和稳定膨胀力均随温度的升高而降低. 碱性溶液对膨胀力的衰减程度随溶液浓度的增加而增大, 随温度的升高而增大. 对于膨润土-花岗岩岩屑混合物, 在相同入渗溶液浓度和相同反应温度下, 膨胀力衰减率随掺岩率的增大而降低.     

缓冲区膨润土材料均匀化研究进展与展望

缓冲区膨润土材料的均匀化对于处置库的长期安全运营具有重要影响,本文从缓冲区材料不均匀性的来源、国内外试验研究以及均匀化过程的影响因素3个方面,阐述了缓冲区材料均匀化的研究进展,并对该领域的未来发展方向进行了展望。研究结果表明：缓冲区的不均匀性主要来自于储存、运输过程中材料的离析效应、初始状态下材料之间的干密度差异性以及运营过程中地下水冲蚀导致的材料重分布。目前,试验从宏观层面重点关注了均匀化过程中干密度、含水率和膨胀力的变化,从微观层面借助μ-CT技术和压汞(MIP)试验探讨了微观孔隙结构特征的演化规律。FEBEX现场试验结果表明,即使缓冲区整体趋于饱和状态,在初始状态下,材料干密度的不均匀分布仍会持续存在。因此,目前采用的平均干密度指标并不能完全表征膨润土材料的水力学性能。预测处置库运营期间材料的时间与空间分布、评估最终残余不均匀程度对处置库的影响,这是未来需要重点关注的问题。     

柯尔碱膨润土作为高放废物处置库回填材料可行性分析

回填材料作为深地质处置库工程屏障的重要组成部分,其选材和性能研究历来是高放废物处置技术研究关注的重点内容。通过对新疆柯尔碱膨润土的渗透性、对核素阻滞性、膨胀性及导热性等关键参数的分析,结果表明其渗透性和导热性满足IAEA推荐要求,对核素钚的分配系数优于日本高放废物处置库所选用回填材料,膨胀性优于我国高庙子膨润土,认为柯尔碱膨润土性能满足高放废物处置库对回填材料的要求,可作为我国高放废物处置库回填材料。     

高庙子钙基膨润土的膨胀特性

对高庙子钙基膨润土进行了膨胀变形试验、膨胀力试验及湿陷试验, 研究了其膨胀特性及湿陷特性. 试验结果表明: 膨胀力随初始干密度的增加而增大, 且膨胀力的对数与初始干密度大致呈线性关系; 浸水引起的膨胀应变随着竖向应力、初始含水量的增大而减小, 且随着初始干密度的增加而增大; 膨胀速率随初始干密度的增加而增大,随竖向应力、初始含水量的增大而减小; 在相同竖向应力下, 3 种试验方法得到的浸水饱和稳定后的孔隙比大致相同, 在双对数坐标下, 孔隙比与竖向应力呈线性关系.     

高液限土路基掺砂改良试验研究

对细颗粒含量较高的高液限粉土进行室内掺砂改良试验,以塑性指数、CBR值、含水率、最大干密度作为控制指标,通过不同比例的掺砂量试验,以压实度、CBR值和压缩系数为衡量指标,分析不同掺砂量土样控制指标的变化特点,研究其物理力学性质的变化规律,找出经济合理的掺砂比。     

化-力耦合作用下石墨烯改性GMZ膨润土的膨胀变形特性

针对作为我国高放射性废物处置库首选缓冲/回填材料的高庙子(GMZ)膨润土,通过掺入石墨烯进行物理改性以改善其膨胀性能;采用一维膨胀变形试验仪,研究不同荷载与不同NaCl浓度作用下膨润土/石墨烯混合物的膨胀变形规律;并对试验结束后的试样进行扫描电镜测试,分析化-力耦合作用下GMZ膨润土/石墨烯混合物的膨胀变形机理.研究结...     

轻砂内养护剂的协同膨胀效应对微膨胀混凝土变形性能的影响

为了减少地铁装配式地下车站叠合式墙板现浇混凝土结构的裂缝产生,采用膨胀剂与内养护剂复掺技术,设计了基准组、单掺膨胀剂、复掺膨胀剂和轻砂内养护剂或SAP的4组C40混凝土,通过混凝土限制膨胀率、自收缩和干燥收缩等变形性能以及大平板抗裂试验,研究了轻砂内养护剂的协同膨胀效应对微膨胀混凝土变形性能的影响.结果表明：轻砂内养护...     

高压实膨润土膨胀力预测研究

作为高放射性核废物深地质处置库缓冲回填材料,高压实膨润土的膨胀力是其缓冲性能的关键指标.在详细阐述膨润土水化膨胀过程的基础上,系统总结了膨胀力的预测机理、理论模型及试验验证的最新研究成果.国内外学者主要基于扩散双电子层理论,建立了膨润土膨胀力的预测模型;通过室内试验,研究了初始干密度、初始含水率等因素对膨润土最终膨胀力的影响规律.理论模型与试验结果对比分析表明,现有模型对蒙脱石含量较高、初始干密度较大的膨润土拟合性较差.实际上,高压实膨润土的膨胀过程包括晶层膨胀和扩散层膨胀,而现有理论模型仅适用于膨润土扩散双电层膨胀阶段,无法涵盖膨润土晶层膨胀阶段.同时,现有理论模型仅适用于预测膨润土的最终膨胀力,难以反映出处置库长期运营期间环境变化所导致的膨胀力演化过程.     

宁夏膨胀土的膨胀变形模型的初步研究

根据膨胀土的膨胀变形试验，提出了膨胀变形模型，并用这个模型解释了膨胀变形特征。     

膨胀作用力与允许变形量之关系的试验研究

为了弄清3种膨胀力测试方法的差异,探讨允许试样少量变形后膨胀作用力的衰减规律,以百色膨胀土为研究对象,在单轴固结仪上完成平衡加压及膨胀反压两种膨胀力试验.同时按照加压膨胀法的基本原理,利用控制允许变形的平衡加压实测数据,分析其对应的膨胀力数值,获得同一干密度2种含水率土样3种方法测定的膨胀力排序:膨胀反压法最大,平衡加压法居中,加压膨胀法最小.此外,膨胀作用力随变形量呈负指数衰减,上覆压力能起到有效抑制膨胀土体的增湿作用.