膨润土颗粒混合物的堆积性质与水-力特性研究进展
发布时间：2021-08-15 04:50
膨润土颗粒混合物是高放废物深地质处置库中的一种缓冲/回填材料,掌握其堆积性质与水-力特性是开展处置库安全性能评估的关键基础。本文全面回顾和总结了近年来国内外学者对膨润土颗粒混合物的堆积性质、持水特性、结构特征、渗透特性、胀缩特性及本构模型等方面的研究进展与取得的成果,展望了几个值得进一步研究的问题。结果表明,颗粒混合物的堆积性质与粒径级配密切相关;湿化过程中,颗粒混合物由初始松散结构逐渐转变为胶结融合结构,孔隙结构逐渐趋于均一化,并伴随着颗粒破碎和错动,进而影响其水-力特性。考虑到处置库实际运营环境的复杂性,颗粒混合物的原位填充技术以及多场（热-水-力-化）耦合条件下颗粒混合物的水-力特性是今后值得深入研究的方向。
【文章来源】：工程地质学报. 2020,28(02)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
处置库中的施工接缝与膨润土颗粒用途
在前人研究基础上，Liu et al.(2019a)系统研究了单一粒组、两粒组、三粒组和多粒组颗粒混合物在不同级配下的堆积干密度。结果表明:(1)单一粒组颗粒的堆积干密度与颗粒自身性质(大小、形状等)和容器性质(大小、形状和侧壁摩阻力等)有关;(2)两粒组混合物的堆积干密度随细粒组含量的增大而先增大后减小;(3)三粒组混合物的堆积干密度随任一粒组含量的增大而先增大后减小;(4)多粒组混合物的堆积干密度随Andreasen级配(CPFT=(d/dmax)q×100,CPFT表示小于某粒径d的颗粒累计质量百分数，dmax为混合物中颗粒的最大粒径，q为级配指数)指数的增大而先增大后减小;(5)堆积干密度峰值随最小粒径与最大粒径之比的减小而增大，当粒径比小于0.02时其影响较小(图2);(6)细颗粒的填充效应和粗颗粒的占位效应促进颗粒密实堆积，细颗粒的疏松效应、粗颗粒的壁效应以及颗粒间的楔效应抑制颗粒密实堆积，颗粒间相互作用是级配影响颗粒堆积干密度的内在机制(图3)。然而，由于试样尺寸效应、试验方法和填充方法的影响，室内圆柱筒堆积试验获得的结果可能与地下原位试验结果存在一定差异。今后应在室内试验的基础上，进一步系统性地开展地下原位堆积密度试验。图3 颗粒间相互作用
图2 堆积干密度峰值随粒径比的变化在试验研究的基础上，人们提出了密度等模型用于描述颗粒混合物的堆积特性。陈香波(2018)建立了线性颗粒堆积密度模型，但该模型仅适用于粒径比小于0.5的颗粒混合物。Liu et al.(2019b)基于颗粒间相互作用机理，建立了非线性颗粒堆积密度模型。该模型能够很好地模拟两粒组、三粒组及多粒组颗粒混合物的堆积孔隙比，可用以设计目标干密度所需的级配。刘樟荣(2019)基于该模型计算和试验结果，确定了高庙子膨润土颗粒混合物堆积干密度相对最大时的“最佳级配”:
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国高放废物地质处置21世纪进展[J]. 王驹. 原子能科学技术. 2019(10)
[2]膨润土膨胀力时程曲线的形态特征及其模拟[J]. 叶为民,刘樟荣,崔玉军,张召,王琼,陈永贵. 岩土工程学报. 2020(01)
[3]缓冲回填材料砌块接缝密封及愈合研究[J]. 张虎元,王学文,刘平,闫铭,彭宇. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[4]高庙子膨润土水化膨胀特性及其微观机理研究[J]. 刘毅. 工程地质学报. 2016(03)
[5]施工接缝对缓冲材料水–力特性影响研究进展[J]. 陈永贵,贾灵艳,叶为民,崔玉军,陈宝,王驹. 岩土工程学报. 2017(01)
[6]两种膨润土的土-水特征曲线[J]. 孙德安,孟德林,孙文静,刘月妙. 岩土力学. 2011(04)
[7]高压实高庙子膨润土的微观结构特征[J]. 叶为民,钱丽鑫,陈宝,郁陈. 同济大学学报(自然科学版). 2009(01)
[8]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)
硕士论文
[1]颗粒膨润土材料持水性能及渗透性能研究[D]. 苏振妍.兰州大学 2019
[2]颗粒膨润土堆积性质及压实性质研究[D]. 陈香波.兰州大学 2018
本文编号：3343887
【文章来源】：工程地质学报. 2020,28(02)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
处置库中的施工接缝与膨润土颗粒用途
在前人研究基础上，Liu et al.(2019a)系统研究了单一粒组、两粒组、三粒组和多粒组颗粒混合物在不同级配下的堆积干密度。结果表明:(1)单一粒组颗粒的堆积干密度与颗粒自身性质(大小、形状等)和容器性质(大小、形状和侧壁摩阻力等)有关;(2)两粒组混合物的堆积干密度随细粒组含量的增大而先增大后减小;(3)三粒组混合物的堆积干密度随任一粒组含量的增大而先增大后减小;(4)多粒组混合物的堆积干密度随Andreasen级配(CPFT=(d/dmax)q×100,CPFT表示小于某粒径d的颗粒累计质量百分数，dmax为混合物中颗粒的最大粒径，q为级配指数)指数的增大而先增大后减小;(5)堆积干密度峰值随最小粒径与最大粒径之比的减小而增大，当粒径比小于0.02时其影响较小(图2);(6)细颗粒的填充效应和粗颗粒的占位效应促进颗粒密实堆积，细颗粒的疏松效应、粗颗粒的壁效应以及颗粒间的楔效应抑制颗粒密实堆积，颗粒间相互作用是级配影响颗粒堆积干密度的内在机制(图3)。然而，由于试样尺寸效应、试验方法和填充方法的影响，室内圆柱筒堆积试验获得的结果可能与地下原位试验结果存在一定差异。今后应在室内试验的基础上，进一步系统性地开展地下原位堆积密度试验。图3 颗粒间相互作用
图2 堆积干密度峰值随粒径比的变化在试验研究的基础上，人们提出了密度等模型用于描述颗粒混合物的堆积特性。陈香波(2018)建立了线性颗粒堆积密度模型，但该模型仅适用于粒径比小于0.5的颗粒混合物。Liu et al.(2019b)基于颗粒间相互作用机理，建立了非线性颗粒堆积密度模型。该模型能够很好地模拟两粒组、三粒组及多粒组颗粒混合物的堆积孔隙比，可用以设计目标干密度所需的级配。刘樟荣(2019)基于该模型计算和试验结果，确定了高庙子膨润土颗粒混合物堆积干密度相对最大时的“最佳级配”:
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国高放废物地质处置21世纪进展[J]. 王驹. 原子能科学技术. 2019(10)
[2]膨润土膨胀力时程曲线的形态特征及其模拟[J]. 叶为民,刘樟荣,崔玉军,张召,王琼,陈永贵. 岩土工程学报. 2020(01)
[3]缓冲回填材料砌块接缝密封及愈合研究[J]. 张虎元,王学文,刘平,闫铭,彭宇. 岩石力学与工程学报. 2016(S2)
[4]高庙子膨润土水化膨胀特性及其微观机理研究[J]. 刘毅. 工程地质学报. 2016(03)
[5]施工接缝对缓冲材料水–力特性影响研究进展[J]. 陈永贵,贾灵艳,叶为民,崔玉军,陈宝,王驹. 岩土工程学报. 2017(01)
[6]两种膨润土的土-水特征曲线[J]. 孙德安,孟德林,孙文静,刘月妙. 岩土力学. 2011(04)
[7]高压实高庙子膨润土的微观结构特征[J]. 叶为民,钱丽鑫,陈宝,郁陈. 同济大学学报(自然科学版). 2009(01)
[8]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)
硕士论文
[1]颗粒膨润土材料持水性能及渗透性能研究[D]. 苏振妍.兰州大学 2019
[2]颗粒膨润土堆积性质及压实性质研究[D]. 陈香波.兰州大学 2018
本文编号：3343887
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