我国高放废物地质处置库缓冲-回填材料相互作用研究
发布时间：2021-07-03 22:14
处置巷道中的回填材料作为高放废物地质处置库工程屏障系统的重要组成部分,应具备适当的压缩性以限制处置孔中缓冲材料的向上膨胀。基于我国高放废物地质处置概念,结合候选缓冲材料（高庙子膨润土）和回填材料（膨润土-砂混合料）的相关研究成果,开展缓冲-回填材料相互作用研究。通过理论计算分析回填材料密度对缓冲材料膨胀后密度的影响,确定满足压缩性要求的回填材料密度。
【文章来源】：工业建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
处置孔中缓冲材料膨胀力示意(据式(2))
在我国高放废物地质处置库参考设计中，处置巷道高度为4.5 m，其中填充回填材料;处置孔直径为1.55 m，其中安装处置容器和缓冲材料[10-11]，如图2所示。缓冲材料采用内蒙古兴和县高庙子膨润土，其土颗粒相对密度Gs为2.66。回填材料采用膨润土-砂混合料(掺砂率30%);其中砂为石英砂，主要成分为Si O2，颗粒相对密度Gs为2.65。回填材料压缩性的设计要求为保证处置容器上方缓冲材料的饱和密度不低于1.9 t/m3，即孔隙比不大于0.83[11]。根据缓冲材料干密度范围、回填材料干密度的可能范围和缓冲材料与处置孔岩壁的摩擦角范围，在理论计算时对以上3个参数的取值进行组合，共设置了16个计算工况(表1)，以确定不同工况下满足压缩性要求的回填材料干密度，将其作为我国回填材料相关试验研究的试验参数。缓冲材料干密度为1.65,1.75 t/m3，回填材料干密度为1.373,1.482,1.519,1.584 t/m3，摩擦角为10°和30°。其中，工况1～8中，缓冲材料的干密度均为1.65 t/m3，工况9～16中，缓冲材料的干密度均为1.75 t/m3。
从图3可以看出:2条缓冲材料膨胀曲线与4条回填材料压缩曲线存在8个交点，代表8种工况的缓冲材料的膨胀量或回填材料的压缩量和缓冲-回填材料交界面处的应力，结果见表2。由图3可知:回填材料的干密度和摩擦角均影响缓冲材料的膨胀量。回填材料的干密度越大，缓冲材料的膨胀量越小;摩擦角越大，膨胀量越小。基于交界面处的应力，根据式(4)计算了缓冲材料向上膨胀后的孔隙比，见表2。根据表2中工况1～8的计算结果，同时结合表1可知:当缓冲材料的干密度为1.65 t/m3、摩擦角为10°、回填材料的干密度为1.482 t/m3时(工况3)，缓冲材料膨胀后的孔隙比约为0.83;当摩擦角为30°、回填材料的干密度为1.584 t/m3时(工况8)，缓冲材料膨胀后的孔隙比约为0.83。结合图3的结果可得出:当摩擦角为10°时，为了保证缓冲材料膨胀后的孔隙比不大于0.83，即饱和密度不低于1.9 t/m3，要求回填材料的干密度至少为1.482 t/m3;当摩擦角为30°时，要求回填材料的干密度至少为1.584 t/m3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国高放废物地质处置概念研究[J]. 侯伟,杨球玉,王旭宏,吕涛,李昶,李昱茜,夏加国,李廷君,张威,马鸿宾. 工业建筑. 2020(09)
[2]我国高放废物地质处置库缓冲材料的设计要求[J]. 侯伟,王旭宏,杨球玉,吕涛,李昱茜,吕敏,殷玥. 工业建筑. 2020(09)
[3]高效废物处置库的混合型缓冲回填材料压缩特性研究[J]. 张虎元,贾灵艳,周浪. 岩土力学. 2013(06)
[4]高庙子膨润土-砂混合料的三向膨胀力特性[J]. 孙发鑫,陈正汉,秦冰,方祥位,边诚,刘月妙,王驹. 岩石力学与工程学报. 2013(01)
[5]高放废物深地质处置:回顾与展望[J]. 王驹. 铀矿地质. 2009(02)
[6]高压实高庙子膨润土GMZ01的膨胀力特征[J]. 叶为民,T.SCHANZ,钱丽鑫,王驹,ARIFIN. 岩石力学与工程学报. 2007(S2)
[7]高放废物处置库缓冲材料导热性能研究[J]. 刘月妙,蔡美峰,王驹. 岩石力学与工程学报. 2007(S2)
[8]高放废物深地质处置及国内研究进展[J]. 郭永海,王驹,金远新,杨天笑. 工程地质学报. 2000(01)
本文编号：3263450
【文章来源】：工业建筑. 2020,50(09)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
处置孔中缓冲材料膨胀力示意(据式(2))
在我国高放废物地质处置库参考设计中，处置巷道高度为4.5 m，其中填充回填材料;处置孔直径为1.55 m，其中安装处置容器和缓冲材料[10-11]，如图2所示。缓冲材料采用内蒙古兴和县高庙子膨润土，其土颗粒相对密度Gs为2.66。回填材料采用膨润土-砂混合料(掺砂率30%);其中砂为石英砂，主要成分为Si O2，颗粒相对密度Gs为2.65。回填材料压缩性的设计要求为保证处置容器上方缓冲材料的饱和密度不低于1.9 t/m3，即孔隙比不大于0.83[11]。根据缓冲材料干密度范围、回填材料干密度的可能范围和缓冲材料与处置孔岩壁的摩擦角范围，在理论计算时对以上3个参数的取值进行组合，共设置了16个计算工况(表1)，以确定不同工况下满足压缩性要求的回填材料干密度，将其作为我国回填材料相关试验研究的试验参数。缓冲材料干密度为1.65,1.75 t/m3，回填材料干密度为1.373,1.482,1.519,1.584 t/m3，摩擦角为10°和30°。其中，工况1～8中，缓冲材料的干密度均为1.65 t/m3，工况9～16中，缓冲材料的干密度均为1.75 t/m3。
从图3可以看出:2条缓冲材料膨胀曲线与4条回填材料压缩曲线存在8个交点，代表8种工况的缓冲材料的膨胀量或回填材料的压缩量和缓冲-回填材料交界面处的应力，结果见表2。由图3可知:回填材料的干密度和摩擦角均影响缓冲材料的膨胀量。回填材料的干密度越大，缓冲材料的膨胀量越小;摩擦角越大，膨胀量越小。基于交界面处的应力，根据式(4)计算了缓冲材料向上膨胀后的孔隙比，见表2。根据表2中工况1～8的计算结果，同时结合表1可知:当缓冲材料的干密度为1.65 t/m3、摩擦角为10°、回填材料的干密度为1.482 t/m3时(工况3)，缓冲材料膨胀后的孔隙比约为0.83;当摩擦角为30°、回填材料的干密度为1.584 t/m3时(工况8)，缓冲材料膨胀后的孔隙比约为0.83。结合图3的结果可得出:当摩擦角为10°时，为了保证缓冲材料膨胀后的孔隙比不大于0.83，即饱和密度不低于1.9 t/m3，要求回填材料的干密度至少为1.482 t/m3;当摩擦角为30°时，要求回填材料的干密度至少为1.584 t/m3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国高放废物地质处置概念研究[J]. 侯伟,杨球玉,王旭宏,吕涛,李昶,李昱茜,夏加国,李廷君,张威,马鸿宾. 工业建筑. 2020(09)
[2]我国高放废物地质处置库缓冲材料的设计要求[J]. 侯伟,王旭宏,杨球玉,吕涛,李昱茜,吕敏,殷玥. 工业建筑. 2020(09)
[3]高效废物处置库的混合型缓冲回填材料压缩特性研究[J]. 张虎元,贾灵艳,周浪. 岩土力学. 2013(06)
[4]高庙子膨润土-砂混合料的三向膨胀力特性[J]. 孙发鑫,陈正汉,秦冰,方祥位,边诚,刘月妙,王驹. 岩石力学与工程学报. 2013(01)
[5]高放废物深地质处置:回顾与展望[J]. 王驹. 铀矿地质. 2009(02)
[6]高压实高庙子膨润土GMZ01的膨胀力特征[J]. 叶为民,T.SCHANZ,钱丽鑫,王驹,ARIFIN. 岩石力学与工程学报. 2007(S2)
[7]高放废物处置库缓冲材料导热性能研究[J]. 刘月妙,蔡美峰,王驹. 岩石力学与工程学报. 2007(S2)
[8]高放废物深地质处置及国内研究进展[J]. 郭永海,王驹,金远新,杨天笑. 工程地质学报. 2000(01)
本文编号：3263450
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3263450.html
