水-力耦合条件下膨润土-砂混合物的体变特性研究

发布时间：2018-05-10 06:50

本文选题：核废物地质处置 + 膨润土-砂混合物　；参考：《岩土力学》2017年04期

【摘要】：在高放核废物处置库中,膨润土-砂混合物是一种可选的缓冲回填材料,掌握其在水-力耦合条件下的体变特征对正确评价处置库的长期安全性有重要意义。按照不同的石英砂掺量(0%~50%)配制了6组膨润土/砂混合物,依次进行了单轴侧限压缩、有荷膨胀(轴向应力为0.2 MPa)和饱和再压缩试验,获得了混合物在不同水-力路径下的变形特征,并着重分析了砂掺量的影响。结果表明:(1)膨润土-砂混合物的压缩性与掺砂量、饱和状态和密实度有关。在非饱和及密实度较低(ρ_d1.7 g/cm~3)的条件下,混合物的压缩指数随砂掺量的增加近似线性减小;当混合物压缩到较高的密实度(ρ_d1.7 g/cm~3)并且饱和后,压缩指数受掺砂量的影响不明显,但其值远小于非饱和及低密实度状态。(2)混合物的最终膨胀率随着掺砂量的增加呈指数减小,随膨润土有效干密度的增加而呈指数增加。掺砂量达到40%时,膨胀过程伴随有体积回落现象,且体积回落率随砂掺量的增加而加剧。(3)混合物在不同水-力路径中及不同砂掺量条件下呈现的体变差异性与膨润土和砂在试样中的分布状态及二者对土体骨架的主导作用有关,总体上,掺砂量越高或试样密实度越大,砂对体变的主导作用越强。(4)混合物的膨胀力随掺砂量的增加而减小,通过引入膨润土有效干密度参数,建立了混合物膨胀力与该参数间的指数定量关系,可对膨胀力进行预测,并从蒙脱石的体积变化率与质量分布率的角度进一步分析了混合物膨胀力的作用机制。
[Abstract]:Bentonite-sand mixture is an optional buffer backfill material in the high-level radioactive nuclear waste repository. It is important to correctly evaluate the long-term safety of the repository by mastering its bulk variation characteristics under the water-force coupling condition. Six groups of bentonite / sand mixtures were prepared according to the different amount of quartz sand. Uniaxial confined compression, charge expansion (axial stress 0.2 MPA) and saturated recompression tests were carried out. The deformation characteristics of the mixture under different water-force paths are obtained, and the effect of sand content on it is analyzed. The results show that the compressibility of the bentonite-sand mixture is related to the sand content, saturation state and compactness. Under the condition of unsaturated and low compactness (蟻 _ S _ d _ (1.7 g / cm ~ (3), the compression index of the mixture decreases linearly with the increase of sand content, and when the mixture is compressed to a higher compactness (蟻 _ d _ (1.7 g / cm ~ (3) and saturated, the compression index is not affected by the amount of sand admixture. However, the final expansion ratio of the mixture is much smaller than that of unsaturated and low compactness state. The final expansion ratio decreases exponentially with the increase of sand content, and increases exponentially with the increase of effective dry density of bentonite. When the sand content reaches 40%, the expansion process is accompanied by a drop in volume. And the volume drop rate increases with the increase of sand content.) the difference of bulk deformation of the mixture in different water-force paths and under different sand content is related to the distribution of bentonite and sand in the sample and the dominant effect of the two on the soil skeleton. As a whole, the higher the sand content or the greater the density of the sample, the stronger the dominating effect of sand on the mass deformation. The expansion force of the mixture decreases with the increase of the amount of sand, and the effective dry density parameter of bentonite is introduced. The exponential quantitative relationship between the expansive force of the mixture and the parameters is established, which can be used to predict the expansion force. The mechanism of the expansive force of the mixture is further analyzed from the point of view of the volume change rate and mass distribution rate of montmorillonite.
【作者单位】：南京大学地球科学与工程学院;同济大学岩土及地下工程教育部工程重点实验室;
【基金】：基金项目优秀青年科学基金(No.41322019) 国家自然学科基金(No.41572246) 岩土及地下工程教育部重点实验室(同济大学)开放基金项目(No.KLE-TJGE-B1105) 国家自然科学基金重点项目(No.41230636) 江苏省“青蓝工程”(2014) 中央高校基本科研业务费专项资金(2015)~~
【分类号】：TU443

【参考文献】

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