高庙子膨润土渗透与膨胀性能的研究

发布时间：2017-10-31 07:33

  本文关键词：高庙子膨润土渗透与膨胀性能的研究

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【摘要】：缓冲/回填材料是高放废物处置库中工程屏障的重要组成。它能封闭处置库和充填岩石的裂隙,对废物容器起着支护作用,并防止机械破坏和位移起着稳定废物处置罐的作用;可以阻止或延缓地下水渗入废物容器表面,同时阻止废物核素迁移至围岩中。目前,膨润土被认为是最好的缓冲/回填材料的原料。因此,研究膨润土物理化学特性、膨润土的渗透性和膨胀特性可以为处置库设计提供重要的技术参数。对于处置库中人工屏障的建造,具有非常重要的理论与工程实践意义。内蒙古高庙子膨润土已选定为今后我国高放废物地质处置库缓冲/回填材料的首选原料,本论文在总结国内外膨润土渗透性和膨胀性研究现状、分析测试获得了高庙子膨润土基本物理化学性能的参数基础上,对不同物理性状的高庙子膨润土样品重点开展了系统的渗透性能和膨胀压力等的比对实验,进一步论证了获取膨润土有效参数的技术方法。本实验设定在2 m和0.4 m的水头高度下,对60目和200目不同干密度的高庙子膨润土进行渗透系数和膨胀压力的对比研究,取得了以下主要结果与认识:(1)有测限渗透实验结果表明高庙子钠基膨润土的渗透系数介于1.056~1.737×10-11 m/s之间,其渗透率可以满足高放废物处置库缓冲/回填材料的要求。(2)压实干密度是影响渗透系数的主要因素,渗透系数随干密度的增大而减小,干密度增大,渗透系数明显降低。(3)膨润土样品的粒度也是影响渗透系数的因素之一,相同实验条件下,膨润土样品粒度越大,渗透系数也越大。(4)高压实高庙子膨润土的膨胀力随时间的变化曲线是一条渐近线。高庙子膨润土的膨胀力与压实干密度、粒度和水头高度有关,压实干密度越大,粒度越大,水头高度越高,膨胀力越大。(5)渗透实验中水头高度是影响膨润土渗透系数的重要因素。相同粒度和压实密度的膨润土样品,水头高度越高,所测定的渗透系数越小。说明低水压条件下获得的渗透系数更加接近膨润土的真实渗透系数,该结果对评价渗透实验结果具有重要的意义。
【关键词】：缓冲/回填材料 高庙子膨润土 渗透性能 膨胀特性 高放废物地质处置
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD985;X771
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 概述8-14
• 1.1.1 高放废物的定义8
• 1.1.2 高放废物的来源及危害8-9
• 1.1.3 高放废物处置的技术方案——地质处置模式9-14
• 1.2 选题的依据及意义14-15
• 1.3 论文主要研究内容、方法和技术路线15
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 研究方法和技术路线15
• 1.4 论文的创新点15
• 1.5 开展的工作15-16
• 2 缓冲/回填材料的作用与基本性能的研究16-20
• 2.1 缓冲/回填材料的作用和基本性能16-17
• 2.1.1 缓冲/回填材料的作用16
• 2.1.2 缓冲/回填材料的基本性能要求16-17
• 2.2 缓冲/回填材料研究进展17-20
• 2.2.1 缓冲/回填材料膨润土渗透特性研究进展17-18
• 2.2.2 缓冲/回填材料膨润土膨胀性能研究进展18-20
• 3 高庙子膨润土物质组成与结构研究20-28
• 3.1 膨润土的基本特性20-24
• 3.1.1 膨润土的基本结构20
• 3.1.2 蒙脱石的晶体结构20-21
• 3.1.3 蒙脱石的化学组成21-22
• 3.1.4 高庙子膨润土的基本性能22
• 3.1.5 高庙子膨润土的基本物理化学特性22-24
• 3.2 高庙子膨润土的结构研究24-28
• 3.2.1 X-ray衍射分析25-26
• 3.2.2 扫描电子显微镜分析26-28
• 4 高庙子膨润土渗透性能的研究28-40
• 4.1 实验样品和实验设备28-30
• 4.1.1 实验材料28
• 4.1.2 实验样品的制备28-29
• 4.1.3 样品的初始含水量29
• 4.1.4 实验设备29-30
• 4.2 试验原理30-31
• 4.3 实验过程31-33
• 4.4 试验结果及分析33-38
• 4.4.1 实验数据处理33
• 4.4.2 实验结果与分析33-38
• 4.5 本章小结38-40
• 5 高庙子膨润土膨胀特性的研究40-50
• 5.1 膨胀力的概念40
• 5.2 膨胀压力的测试方法40-41
• 5.2.1 等容膨胀法40-41
• 5.2.2 自由膨胀法41
• 5.2.3 压缩膨胀法41
• 5.2.4 恒体积膨胀法41
• 5.3 实验材料和试样的制备41-43
• 5.3.1 实验材料41
• 5.3.2 样品的制备41-42
• 5.3.3 实验仪器42-43
• 5.4 实验过程43-44
• 5.5 试验结果及分析44-49
• 5.6 本章小结49-50
• 6 结论与展望50-52
• 6.1 结论50
• 6.2 展望50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56

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本文编号：1121433