本文選題：膨潤(rùn)土　切入點(diǎn)：膨脹機(jī)理　出處：《上海交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：膨潤(rùn)土因其特殊的膨脹特性,低滲透性,常被用作核廢料處置庫(kù),地下垃圾填埋場(chǎng)的土障材料。它可以吸水膨脹封閉裂隙,自身的低滲透性可以隔絕核廢料或污染物與外界環(huán)境的聯(lián)系。但是這些地下處置庫(kù)填埋場(chǎng)往往處于復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中,這些環(huán)境因素會(huì)對(duì)膨潤(rùn)土的膨脹特性產(chǎn)生較大的影響。為此,本文對(duì)膨潤(rùn)土的在復(fù)雜環(huán)境下的膨脹特性變化進(jìn)行了全面的研究,本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)從膨潤(rùn)土的膨脹機(jī)理和結(jié)構(gòu)特征入手,介紹了雙電層模型和分形吸附模型兩種膨潤(rùn)土膨脹模型,分析了這兩種模型適用性。在此基礎(chǔ)上提出一種新的膨潤(rùn)土膨脹力預(yù)測(cè)模型。該模型分別用雙電層模型和分形模型來(lái)解釋滲透膨脹階段和晶層膨脹階段,并通過(guò)雙電層理論計(jì)算得到分形理論中的膨脹系數(shù)K,對(duì)影響K值因素進(jìn)行了討論。(2)詳細(xì)介紹了膨潤(rùn)土中THMC四場(chǎng)耦合相互作用,并根據(jù)四場(chǎng)的相互影響大小,將耦合機(jī)制進(jìn)行了簡(jiǎn)化。基于前人的THMC多場(chǎng)耦合模型,引入本文推導(dǎo)的新的膨脹模型,重新建立了多場(chǎng)耦合方程。并根據(jù)前文關(guān)于膨潤(rùn)土的孔隙結(jié)構(gòu)、膨脹機(jī)理的討論結(jié)果,建立各個(gè)變量之間的耦合本構(gòu)關(guān)系。(3)利用多場(chǎng)耦合模型,模擬了一個(gè)核廢料處置庫(kù)中膨潤(rùn)土土障的溫度、飽和度、應(yīng)力、位移等物理量的變化情況。分析了結(jié)果對(duì)相關(guān)參數(shù)的敏感性,模擬各種環(huán)境因素對(duì)膨潤(rùn)土膨脹特性的影響情況。(4)針對(duì)化學(xué)反應(yīng)對(duì)于膨潤(rùn)土膨脹特性影響的時(shí)間尺度較長(zhǎng),建立長(zhǎng)時(shí)間尺度下飽和膨潤(rùn)土中的化學(xué)物質(zhì)運(yùn)移反應(yīng)模型,模擬了長(zhǎng)時(shí)間尺度下因?yàn)榛瘜W(xué)場(chǎng)作用而導(dǎo)致的膨潤(rùn)土的膨脹性衰減情況。
[Abstract]:Bentonite is often used as a barrier material for nuclear waste disposal depots and landfills because of its special expansion and low permeability. Their own low permeability can insulate nuclear waste or pollutants from the outside environment. But these underground landfills are often in complex geological environments. These environmental factors will have a great impact on the expansion characteristics of bentonite. The main contents of this paper are as follows: (1) based on the expansion mechanism and structural characteristics of bentonite, two kinds of expansion models of bentonite are introduced, namely, double layer model and fractal adsorption model. Based on the analysis of the applicability of the two models, a new model for predicting the expansion force of bentonite is proposed. The model uses a double layer model and a fractal model to explain the permeation expansion stage and the crystal expansion stage, respectively. The coefficient of expansion K in fractal theory is calculated by double layer theory. The factors affecting K value are discussed.) the coupling interaction of THMC four fields in bentonite is introduced in detail, and according to the magnitude of interaction between four fields, The coupling mechanism is simplified. Based on the previous THMC multi-field coupling model, the new expansion model derived in this paper is introduced and the multi-field coupling equation is re-established. According to the results of the previous discussion on the pore structure and expansion mechanism of bentonite, The coupling constitutive relation between various variables is established. (3) by using the multi-field coupling model, the temperature, saturation and stress of bentonite barrier in a nuclear waste disposal bank are simulated. The sensitivity of the results to the related parameters is analyzed, and the influence of various environmental factors on the expansion characteristics of bentonite is simulated. The chemical transport reaction model of saturated bentonite in long time scale was established, and the swelling attenuation of bentonite caused by chemical field in long time scale was simulated.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU443

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本文編號(hào)：1573955