高放核廢料深地質(zhì)處置工程中,向膨潤(rùn)土中摻入一定比例石英砂可有助于改善緩沖材料的透氣性、熱傳導(dǎo)性和可施工性,目前緩沖材料研究的時(shí)間尺度相對(duì)較短,有必要對(duì)長(zhǎng)時(shí)間尺度下多因素耦合作用的混合緩沖/回填材料的膨脹及滲透性能演化研究。本文針對(duì)緩沖材料復(fù)雜的化學(xué)-熱耦合環(huán)境,搭建了模擬處置庫(kù)的環(huán)境并加速老化的平臺(tái)。隨著老化時(shí)間、老化溫度的增加,膨潤(rùn)土的液塑限、塑性指數(shù)及自由膨脹率隨之降低,主要礦物成分沒(méi)有發(fā)生改變,蒙脫石質(zhì)量百分?jǐn)?shù)逐漸降低到61.2%。膨潤(rùn)土-砂混合物的物理、力學(xué)及滲透性能是評(píng)價(jià)混合緩沖材料的重要參數(shù)。設(shè)計(jì)摻砂率不同、含水率和干密度相同的靜力壓實(shí)的混合物試樣,通過(guò)三軸壓縮、膨脹力及滲透試驗(yàn)表明:隨著圍壓的增大,混合物的抗剪強(qiáng)度也提高,應(yīng)力-位移曲線由應(yīng)變軟化型轉(zhuǎn)變成應(yīng)變硬化型;摻砂率為0%~50%且圍壓0~1.2MPa時(shí),隨著摻砂率的提高,由應(yīng)變軟化型過(guò)渡到應(yīng)變硬化型;混合物的最大膨脹力隨摻砂率呈指數(shù)降低;摻砂率在0%~50%時(shí),混合物的滲透系數(shù)和摻砂率呈線性關(guān)系,滲透系數(shù)增加1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。采用模糊理論對(duì)不同比例膨潤(rùn)土-砂混合物的緩沖性能綜合評(píng)價(jià)確定最優(yōu)摻砂率30%。膨潤(rùn)土-砂混合物的長(zhǎng)期穩(wěn)定性是緩沖層設(shè)計(jì)的重要因素,通過(guò)試驗(yàn)獲得最優(yōu)摻砂率和干密度的混合物在不同老化時(shí)長(zhǎng)和不同老化溫度所對(duì)應(yīng)的膨脹力及滲透系數(shù)�；旌衔锏臐B透系數(shù)和膨脹力隨老化時(shí)間、老化溫度增加而降低,滲透系數(shù)的數(shù)量級(jí)在10~(-13)~10~(-12)m/s。按Arrhenius定律對(duì)溫度和時(shí)間換算,擬合了最優(yōu)干密度和摻砂率狀態(tài)下混合物的豎向最大膨脹力、滲透系數(shù)與的時(shí)間的函數(shù),在10000年的安全要求下,滲透系數(shù)滿足要求,與純膨潤(rùn)土相比,豎向最大膨脹力由4.27MPa下降到1.39MPa。
【學(xué)位單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TL942.1
【部分圖文】：

圖 1-1 我國(guó)高放廢物處置庫(kù)的概念圖Fig.1-1 concept map of high-level waste repository in China研究現(xiàn)狀置庫(kù)中緩沖回填層與圍巖和廢物罐是直接接觸，不可避和地下水環(huán)境下產(chǎn)生復(fù)雜的“水-化學(xué)-熱-力”的耦合作用可能涉及到的基本物理化學(xué)性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、膨脹性能素耦合作用下的物理力學(xué)性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量探推進(jìn)了高放核廢物深地質(zhì)處置從理論到實(shí)踐的進(jìn)程，同方向和理論指導(dǎo)。沖材料在復(fù)雜化學(xué)環(huán)境中的膨脹特性射性核素發(fā)生遷移，需防止圍巖和固化體之間水和氣體裝，需要作為緩沖/回填材料的膨潤(rùn)土具有自我封閉能力能夠在固化體和外部圍巖之間形成封閉的隔層，因此要性能要好。對(duì)于緩沖/回填材料的膨脹特性，研究成果表分、微觀結(jié)構(gòu)、初始干密度以及試樣荷載邊界條件有關(guān)

圖 2-1 中國(guó)膨潤(rùn)土礦分布與試驗(yàn)材料來(lái)源.2-1 Distribution and experimental material sources of bentonite in C潤(rùn)土見(jiàn)圖 2-2，經(jīng)超音速氣流粉碎機(jī)粉碎并過(guò)篩成粒度衍射分析表明高廟子膨潤(rùn)土主要礦物為蒙脫石，化學(xué)成K2O 和 Al2O3等。圖 2-2 GMZ 膨潤(rùn)土Fig.2-2 GMZ bentonite了各國(guó)試驗(yàn)代表性膨潤(rùn)土材料的物理性質(zhì)，表 2-2 為各

圖 2-1 中國(guó)膨潤(rùn)土礦分布與試驗(yàn)材料來(lái)源istribution and experimental material sources of benton見(jiàn)圖 2-2，經(jīng)超音速氣流粉碎機(jī)粉碎并過(guò)篩成析表明高廟子膨潤(rùn)土主要礦物為蒙脫石，化 Al2O3等。

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本文編號(hào)：2825950