地质处置封装系统的渗流—应力耦合数值模拟研究
发布时间：2021-08-20 17:04
地质处置库封装系统是高放射性废物（high-level radiactive waste）地质处置库的重要组成部分,针对地质处置库封装系统有效性的研究中,封装过程中的渗流-应力耦合问题是最为关键的问题之一。本文基于有效孔隙率概念,建立了有效孔隙率演化方程,刻画了孔隙空间变化过程中孔隙通道闭合或张开的演化过程。基于有效孔隙率演化方程,对幂函数形式的渗透率方程进行了修正,进而量化了孔隙结构变化对孔隙介质渗透性的影响。针对封装系统中膨润土/石英砂混合物低渗透和高膨胀性特点,建立了以巴塞罗那基本模型（BBM）为典型的膨胀性非饱和土弹塑性模型的隐式积分表达式,降低了对膨胀性非饱和土数值计算时间步长的要求并提高了OpenGeoSys软件中计算膨胀性非饱和土的数值计算能力。通过对膨润土/石英砂混合物渗流过程和压缩过程进行了数值模拟,并将数值计算结果与实验数据对比分析,验证了有效孔隙率、幂函数渗透率演化方程和膨胀性非饱和土弹塑性力学模型的数值积分表达式的有效性,并得到了MX80膨润土/石英砂混合物渗流应力耦合的数值模拟参数。进一步分析了地质处置封装系统近场围岩在开挖后的应力变化对渗流性能的影响规律,提...
【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高放废物地质处置库示意图
孔隙水压起初迅速增大，钻孔前端的孔隙水压后的孔隙水压随后缓慢下降。在竖直方向的两个钻孔内的孔近于大气压力。图 4.2 表明，在 WT-1 和 PT-A1 现场实验中中孔隙压力可估计为 1MPa。
(a) (b)图 4.6 巷道及钻孔开挖数值计算模型及局部放大图(a)计算模型； (b)局部放大图Fig.4.6 The numerical model and local details of tunnel excavtion(a)numerical model, (b)local detail图 4.3 中 WT-1 实验及巷道位置及尺寸，建立了 1/4 模型如图 4 15m，高 28.1m。巷道（浅灰色部分）为一个 1/4 圆柱体与长部分）为一个 1/2 圆柱体。巷道整体高 3.7m，宽 2m。钻孔直径为固定巷道和钻孔轴向的两个截面的法向位移以及模型底面边型通过四面体单元进行网格划分，巷道中的单元边长尺寸为 0边长尺寸为 0.06m，模型中共计 85588 个单元。表 4.1 围岩开挖数值模拟参数[130]Tab. 4.1 Numerical parameters of confining rock excavation[130]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Energy analysis for damage and catastrophic failure of rocks[J]. XIE HePing 1,2,LI LiYun 2,1,JU Yang 2,PENG RuiDong 2 & YANG YongMing 2 1 Sichuan University,Chengdu 610065,China;2 State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,Beijing Key Laboratory of Fracture and Damage Mechanics of Rock and Concrete,China University of Mining and Technology,Beijing 100083,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(S1)
[2]无侧限高压实高庙子膨润土非饱和渗透特性[J]. 叶为民,牛文杰,陈宝,陈永贵. 同济大学学报(自然科学版). 2010(10)
[3]膨胀性非饱和土水力和力学性质的弹塑性模拟[J]. 孙德安,孙文静,孟德林. 岩土工程学报. 2010(10)
[4]砂-膨润土混合屏障材料渗透性影响因素研究[J]. 陈永贵,叶为民,王琼,陈宝. 工程地质学报. 2010(03)
[5]Effects of mineralogy on thermo-hydro-mechanical parameters of MX80 bentonite[J]. A.M.Tang,Y.J.Cui UR Navier/CERMES,Ecole des Ponts ParisTech,Paris,77455,France. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2010(01)
[6]下负荷面剑桥模型在ABAQUS中的开发实现[J]. 黄雨,周子舟. 岩土工程学报. 2010(01)
[7]高压实膨润土的非饱和渗透膨胀模型[J]. 牛文杰,叶为民,陈宝. 岩土力学. 2009(S2)
[8]Energy analysis and criteria for structural failure of rocks[J]. Heping Xie1,2*,Liyun Li1,2,Ruidong Peng2,Yang Ju2 1 Sichuan University,Chengdu,610065,China 2 State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,China University of Mining and Technology,Beijing,100083,China. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2009(01)
[9]非饱和高压实膨润土水化的数值模拟[J]. 牛文杰,陈宝,叶为民,钱丽鑫. 地下空间与工程学报. 2009(03)
[10]修正剑桥模型的隐式积分算法在ABAQUS中的数值实施[J]. 范庆来,栾茂田,杨庆. 岩土力学. 2008(01)
硕士论文
[1]核废料处置库近场热—水—力耦合分析及缓冲材料的参数敏感性分析[D]. 赵飞.上海大学 2012
本文编号：3353887
【文章来源】：中国矿业大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高放废物地质处置库示意图
孔隙水压起初迅速增大，钻孔前端的孔隙水压后的孔隙水压随后缓慢下降。在竖直方向的两个钻孔内的孔近于大气压力。图 4.2 表明，在 WT-1 和 PT-A1 现场实验中中孔隙压力可估计为 1MPa。
(a) (b)图 4.6 巷道及钻孔开挖数值计算模型及局部放大图(a)计算模型； (b)局部放大图Fig.4.6 The numerical model and local details of tunnel excavtion(a)numerical model, (b)local detail图 4.3 中 WT-1 实验及巷道位置及尺寸，建立了 1/4 模型如图 4 15m，高 28.1m。巷道（浅灰色部分）为一个 1/4 圆柱体与长部分）为一个 1/2 圆柱体。巷道整体高 3.7m，宽 2m。钻孔直径为固定巷道和钻孔轴向的两个截面的法向位移以及模型底面边型通过四面体单元进行网格划分，巷道中的单元边长尺寸为 0边长尺寸为 0.06m，模型中共计 85588 个单元。表 4.1 围岩开挖数值模拟参数[130]Tab. 4.1 Numerical parameters of confining rock excavation[130]
【参考文献】：
期刊论文
[1]Energy analysis for damage and catastrophic failure of rocks[J]. XIE HePing 1,2,LI LiYun 2,1,JU Yang 2,PENG RuiDong 2 & YANG YongMing 2 1 Sichuan University,Chengdu 610065,China;2 State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,Beijing Key Laboratory of Fracture and Damage Mechanics of Rock and Concrete,China University of Mining and Technology,Beijing 100083,China. Science China（Technological Sciences）. 2011(S1)
[2]无侧限高压实高庙子膨润土非饱和渗透特性[J]. 叶为民,牛文杰,陈宝,陈永贵. 同济大学学报(自然科学版). 2010(10)
[3]膨胀性非饱和土水力和力学性质的弹塑性模拟[J]. 孙德安,孙文静,孟德林. 岩土工程学报. 2010(10)
[4]砂-膨润土混合屏障材料渗透性影响因素研究[J]. 陈永贵,叶为民,王琼,陈宝. 工程地质学报. 2010(03)
[5]Effects of mineralogy on thermo-hydro-mechanical parameters of MX80 bentonite[J]. A.M.Tang,Y.J.Cui UR Navier/CERMES,Ecole des Ponts ParisTech,Paris,77455,France. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2010(01)
[6]下负荷面剑桥模型在ABAQUS中的开发实现[J]. 黄雨,周子舟. 岩土工程学报. 2010(01)
[7]高压实膨润土的非饱和渗透膨胀模型[J]. 牛文杰,叶为民,陈宝. 岩土力学. 2009(S2)
[8]Energy analysis and criteria for structural failure of rocks[J]. Heping Xie1,2*,Liyun Li1,2,Ruidong Peng2,Yang Ju2 1 Sichuan University,Chengdu,610065,China 2 State Key Laboratory of Coal Resources and Safe Mining,China University of Mining and Technology,Beijing,100083,China. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2009(01)
[9]非饱和高压实膨润土水化的数值模拟[J]. 牛文杰,陈宝,叶为民,钱丽鑫. 地下空间与工程学报. 2009(03)
[10]修正剑桥模型的隐式积分算法在ABAQUS中的数值实施[J]. 范庆来,栾茂田,杨庆. 岩土力学. 2008(01)
硕士论文
[1]核废料处置库近场热—水—力耦合分析及缓冲材料的参数敏感性分析[D]. 赵飞.上海大学 2012
本文编号：3353887
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3353887.html
