本文選題：溫度　切入點：濾紙法　出處：《上海大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著我國核工業(yè)的發(fā)展,高水平放射性核廢料的處置正在成為一個緊迫而非常重要課題。深層地質(zhì)處置被選作為我國高水平放射性核廢料處置方法。鑒于膨潤土優(yōu)良的物理力學性質(zhì),內(nèi)蒙古高廟子膨潤土礦作為我國高水平射性核廢物深地質(zhì)處置庫中緩沖/回填材料的首選供應原料。因核廢料處置庫的緩沖/回填材料要受到環(huán)境溫度作用,因此有必要研究不同溫度下高廟子膨潤土的水力-力學特性。本文基于蒙脫石晶層間水化模型的原理,并利用濾紙法、熱重分析、X射線衍射和膨脹變形試驗等多種方法和手段,研究了高廟子鈣基膨潤土的物理屬性和熱-水-力特性,揭示高廟子鈣基膨潤土不同溫度下的持水性及膨脹變形機理。具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1.濾紙法是一種間接測量非飽和土吸力的方法,具有量程范圍大、快捷、廉價、操作簡單等優(yōu)點。目前已有研究人員在常溫下研究了Whatman No.42和國產(chǎn)雙圈203濾紙的率定曲線,而在高溫高吸力下其率定曲線的研究尚少見。本文使用15種飽和鹽溶液的蒸汽平衡法分別在20℃、40℃、60℃、80℃下測試了Whatman No.42和國產(chǎn)雙圈203兩種濾紙的總吸力與濾紙含水率關(guān)系,并給出其總吸力率定曲線方程。試驗結(jié)果表明,兩種濾紙的持水性均隨著溫度的升高而降低。本研究還用兩種濾紙分別在20℃、40℃、60℃、80℃下測定高廟子鈣基膨潤土的土水特征曲線,試驗結(jié)果顯示用兩種濾紙測得的該膨潤土土水特征曲線相近,高廟子鈣基膨潤土隨著溫度的升高其持水性下降,并且發(fā)現(xiàn)尤其是溫度超過60℃時,其土水特征曲線下降更明顯,而在高吸力階段溫度對該膨潤土的持水性影響不大。2.根據(jù)蒙脫石晶層間水化模型,建立了蒙脫石水化后的含水率計算公式,并認為蒙脫石發(fā)生第1層水化時的含水率即為殘余含水率。用四種膨潤土土水特征曲線試驗數(shù)據(jù),分析探討了考慮不同初始干密度和同一初始干密度下不同溫度環(huán)境對膨潤土土水特征曲線的殘余含水率影響。研究結(jié)果表明,膨潤土的殘余含水率與膨潤土的比表面積、水膜厚度以及水膜密度成正比,而與膨潤土的初始干密度和溫度無關(guān)。通過實測和計算殘余含水率比較,驗證了本文給出殘余含水率公式的合理性。3.根據(jù)蒙脫石晶層間水化模型,建立了采用脫氣純水作為溶劑的蒙脫石比重計算公式,該式表明蒙脫石比重與其比表面積和吸附水膜厚度有關(guān)。同時用X射線衍射儀測定了用乙二醇飽和不同初始含水率蒙脫石后的晶層間距,其晶層厚度大致相同。對標準砂和膨潤土分別用煤油和脫氣純水兩種溶劑進行了比重試驗,通過實測與計算比重值的比較,得到膨潤土的比重值與溶劑的種類有關(guān)的結(jié)論,以脫氣純水作為溶劑,比用煤油測得的膨潤土比重要大,驗證了蒙脫石比重計算公式的合理性。4.在不同溫度下,對不同初始干密度的高廟子鈣基膨潤土進行了浸水膨脹變形和膨脹力試驗,并飽和土樣進行X射線衍射測試。試驗結(jié)果表明:在同一溫度下,不同初始干密度高廟子鈣基膨潤土吸濕飽和膨脹后,最終孔隙比與豎向應力的半對數(shù)成直線關(guān)系,且隨著溫度的升高,最終孔隙比逐漸減小,而溫度對初始干密度比較大膨潤土試樣浸水飽和后的孔隙比影響不顯著。同時根據(jù)X射線衍射儀測定的浸水飽和膨脹變形后試樣的晶層間距,計算得到的理論含水率接近實測重力含水率。
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【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TL942.1;TU41

【參考文獻】

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本文編號：1584773