高放廢物是一種含有強放射性核素的特殊廢物,它具有毒性大、核素半衰期長、發(fā)熱量大的特點,需要與人類生存環(huán)境長期有效的隔離。高放廢物的處置難度極大,目前認為最可行的處置方案是將高放廢物在地下深埋,稱為深部地質(zhì)處置法。深埋高放廢物的地下工程稱為地質(zhì)處置庫。緩沖回填材料是阻滯高放廢物中的放射性核素向人類生存環(huán)境遷移的最主要工程屏障。近二十多年來,國內(nèi)對緩沖回填材料的選擇進行了大量的研究工作。高壓實的膨潤土具有優(yōu)越的吸附性能、膨脹自愈性能以及防滲性能,被確定為理想的緩沖回填材料。但是,純膨潤土材料熱傳導性低、可施工性差以及造價高。較差的熱傳導性不利于純膨潤土將核素衰變產(chǎn)生的熱量及時的散發(fā)到處置庫圍巖,導致緩沖層溫度超過100^oC,而液態(tài)水汽化會產(chǎn)生過大的水汽壓力從而破壞緩沖層結構;溫度過高還可能改變膨潤土性質(zhì)以及產(chǎn)生干縮裂縫。純膨潤土塑性過高,加水制樣過程中“團�；奔安痪鶆驖窕F(xiàn)象非常明顯,土的可調(diào)理性差,高壓實的膨潤土材料不易獲取。膨潤土中添加一定量的石英砂,材料干密度提高,既能滿足吸附性能、膨脹愈性能與防滲性能,又能改善熱傳導性能、提高力學強度、優(yōu)化回填設計與施工性能... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

樣品干燥收縮階段

不同進一步劃分為結構性收縮階段、正常收縮階段、殘余收縮階段以及零收縮階段四個不同的階段，其具體曲線分布情況如圖 1.3 所示。其中，結構收縮階段中，土壤顆粒團聚體受到外部環(huán)境的影響而失水收縮，其中的孔隙進一步縮小，從而使得團聚體之間的空間進一步減少；在正常收縮階段，失水程度等于收縮提及，內(nèi)部孔隙飽和水 Sr=1，k= 1，不過只有在低密度、弱結構性糊狀樣品中存在[30-32]，而在那些初始孔隙比較小的壓實土樣中，正常收縮階段的斜率一般小于 1[33]；殘余收縮階段，隨著團聚體孔隙逐漸為氣體所填滿，因此收縮體積遠低于失水提及，曲線呈現(xiàn)出明顯的下凹形態(tài)；零收縮階段中，土體的孔隙比為某一定值，在外界條件恒定情況下，土體體積不隨含水率的降低而變化，失水體積等于進入孔隙的空氣體積。

中國地質(zhì)大學學位論文7顆粒連接力；部分文獻資料中將這種狀態(tài)稱之為恒定飽和階段[35]，水分蒸發(fā)水平的提升促使吸力的進一步增長。進氣值吸力水平和吸力水平相等之后，孔隙里封閉氣相體積增加，不同試樣對應的飽和度各不相同，但一般在88%-100%之間[36]，而針對這一課題，在Brooks等人所方便的倫恩中，通過實驗室試驗的方式，提出了吸力-飽和度曲線，計算出達到進氣值狀態(tài)下，飽和度的具體參數(shù)[37]。1.2.5干燥收縮機理土體由為氣（空氣）、液（自由水和結合水）、固（土顆粒）三相組成，土體在干燥過程中孔隙中水分的散失會組成土顆粒排列更加緊密而發(fā)體積收縮變形，其變形特性與含水率及黏土礦物性質(zhì)有關。目前，關于土體干燥收縮機理的研究，一般認為是由土體孔隙的毛細水改變引起的。當Sr<1時，液態(tài)水的存在形式為圓弧形，表現(xiàn)出表面張力。如圖1.4所示，土顆粒間液態(tài)水表層水分子受力不均產(chǎn)生表面張力[38]，達到平衡狀態(tài)，不過由于內(nèi)部水分子的吸引力而出現(xiàn)受力不均衡，因此，液態(tài)水表面產(chǎn)生張力可使水分子達到平衡狀態(tài)。圖1.4土顆粒間水分子間作用力示意圖圖1.5為收縮膜受力情況，孔隙水壓力uw和垂直方向上的空氣壓力ua的共同作用，機制的吸力s就是兩者的差值。膜表面切線方向上的表面張力為TS，收縮膜的曲率半徑為RS，所以有：sswaRTuus==(1.1)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國核能產(chǎn)業(yè)的新時代發(fā)展戰(zhàn)略[J]. 樊柳言,安嫻.  能源. 2019(09)
[2]基于情景的世界能源展望歸納研究（2019）[J]. 李江濤,張春成,翁玉艷,單葆國.  能源. 2019(08)
[3]紅黏土工程性狀的干濕循環(huán)效應試驗研究[J]. 穆坤,孔令偉,張先偉,尹松.  巖土力學. 2016(08)
[4]膨脹土收縮性質(zhì)的試驗研究[J]. 汪賢恩,譚曉慧,辛志宇,徐全,謝妍.  巖土工程學報. 2015(S2)
[5]土體抗拉張力學特性研究進展[J]. 湯連生,桑海濤,羅珍貴,孫銀磊.  地球科學進展. 2015(03)
[6]土工直接拉伸試驗裝置的研制及應用[J]. 張緒濤,張強勇,高強,向文,王超,袁圣渤.  巖土工程學報. 2014(07)
[7]鹽溶液飽和高廟子膨潤土膨脹特性及預測[J]. 孫德安,張龍.  巖土力學. 2013(10)
[8]南水北調(diào)中線膨脹土/巖微觀特征及其性質(zhì)研究[J]. 戴張俊,陳善雄,羅紅明,陸定杰.  巖土工程學報. 2013(05)
[9]堿溶液對GMZ膨潤土膨脹性和滲透性的影響[J]. 陳寶,張會新,陳萍.  中南大學學報(自然科學版). 2013(02)
[10]膨脹土收縮開裂過程及其溫度效應[J]. 唐朝生,崔玉軍,Anh-minh Tang,施斌.  巖土工程學報. 2012(12)

博士論文
[1]黏土水合機制及離子固化劑改性機理研究[D]. 黃偉.中國地質(zhì)大學 2018
[2]混合型緩沖回填材料非飽和特性試驗研究[D]. 張明.蘭州大學 2013
[3]土建筑遺址表部干縮開裂機制研究[D]. 劉平.蘭州大學 2009

碩士論文
[1]非飽和壓實黃土毛細水遷移規(guī)律試驗研究[D]. 姜璐莎.蘭州大學 2019
[2]干濕循環(huán)作用下紅黏土的變形和強度特性研究[D]. 龔琰.湖南科技大學 2015
[3]擊實黏土抗拉強度研究[D]. 陳夢蕓.南京大學 2014
[4]壓實粘土拉伸特性試驗研究[D]. 魏瑞.清華大學 2007
[5]非飽和土土—水特征曲線的研究[D]. 胡波.武漢大學 2005



本文編號：3246880