地質處置封裝系統(tǒng)的滲流—應力耦合數(shù)值模擬研究
發(fā)布時間:2021-08-20 17:04
地質處置庫封裝系統(tǒng)是高放射性廢物(high-level radiactive waste)地質處置庫的重要組成部分,針對地質處置庫封裝系統(tǒng)有效性的研究中,封裝過程中的滲流-應力耦合問題是最為關鍵的問題之一。本文基于有效孔隙率概念,建立了有效孔隙率演化方程,刻畫了孔隙空間變化過程中孔隙通道閉合或張開的演化過程;谟行Э紫堵恃莼匠,對冪函數(shù)形式的滲透率方程進行了修正,進而量化了孔隙結構變化對孔隙介質滲透性的影響。針對封裝系統(tǒng)中膨潤土/石英砂混合物低滲透和高膨脹性特點,建立了以巴塞羅那基本模型(BBM)為典型的膨脹性非飽和土彈塑性模型的隱式積分表達式,降低了對膨脹性非飽和土數(shù)值計算時間步長的要求并提高了OpenGeoSys軟件中計算膨脹性非飽和土的數(shù)值計算能力。通過對膨潤土/石英砂混合物滲流過程和壓縮過程進行了數(shù)值模擬,并將數(shù)值計算結果與實驗數(shù)據(jù)對比分析,驗證了有效孔隙率、冪函數(shù)滲透率演化方程和膨脹性非飽和土彈塑性力學模型的數(shù)值積分表達式的有效性,并得到了MX80膨潤土/石英砂混合物滲流應力耦合的數(shù)值模擬參數(shù)。進一步分析了地質處置封裝系統(tǒng)近場圍巖在開挖后的應力變化對滲流性能的影響規(guī)律,提...
【文章來源】:中國礦業(yè)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:153 頁
【學位級別】:博士
【部分圖文】:
高放廢物地質處置庫示意圖
孔隙水壓起初迅速增大,鉆孔前端的孔隙水壓后的孔隙水壓隨后緩慢下降。在豎直方向的兩個鉆孔內的孔近于大氣壓力。圖 4.2 表明,在 WT-1 和 PT-A1 現(xiàn)場實驗中中孔隙壓力可估計為 1MPa。
(a) (b)圖 4.6 巷道及鉆孔開挖數(shù)值計算模型及局部放大圖(a)計算模型; (b)局部放大圖Fig.4.6 The numerical model and local details of tunnel excavtion(a)numerical model, (b)local detail圖 4.3 中 WT-1 實驗及巷道位置及尺寸,建立了 1/4 模型如圖 4 15m,高 28.1m。巷道(淺灰色部分)為一個 1/4 圓柱體與長部分)為一個 1/2 圓柱體。巷道整體高 3.7m,寬 2m。鉆孔直徑為固定巷道和鉆孔軸向的兩個截面的法向位移以及模型底面邊型通過四面體單元進行網(wǎng)格劃分,巷道中的單元邊長尺寸為 0邊長尺寸為 0.06m,模型中共計 85588 個單元。表 4.1 圍巖開挖數(shù)值模擬參數(shù)[130]Tab. 4.1 Numerical parameters of confining rock excavation[130]
【參考文獻】:
期刊論文
[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]無側限高壓實高廟子膨潤土非飽和滲透特性[J]. 葉為民,牛文杰,陳寶,陳永貴. 同濟大學學報(自然科學版). 2010(10)
[3]膨脹性非飽和土水力和力學性質的彈塑性模擬[J]. 孫德安,孫文靜,孟德林. 巖土工程學報. 2010(10)
[4]砂-膨潤土混合屏障材料滲透性影響因素研究[J]. 陳永貴,葉為民,王瓊,陳寶. 工程地質學報. 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]下負荷面劍橋模型在ABAQUS中的開發(fā)實現(xiàn)[J]. 黃雨,周子舟. 巖土工程學報. 2010(01)
[7]高壓實膨潤土的非飽和滲透膨脹模型[J]. 牛文杰,葉為民,陳寶. 巖土力學. 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]非飽和高壓實膨潤土水化的數(shù)值模擬[J]. 牛文杰,陳寶,葉為民,錢麗鑫. 地下空間與工程學報. 2009(03)
[10]修正劍橋模型的隱式積分算法在ABAQUS中的數(shù)值實施[J]. 范慶來,欒茂田,楊慶. 巖土力學. 2008(01)
碩士論文
[1]核廢料處置庫近場熱—水—力耦合分析及緩沖材料的參數(shù)敏感性分析[D]. 趙飛.上海大學 2012
本文編號:3353887
【文章來源】:中國礦業(yè)大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:153 頁
【學位級別】:博士
【部分圖文】:
高放廢物地質處置庫示意圖
孔隙水壓起初迅速增大,鉆孔前端的孔隙水壓后的孔隙水壓隨后緩慢下降。在豎直方向的兩個鉆孔內的孔近于大氣壓力。圖 4.2 表明,在 WT-1 和 PT-A1 現(xiàn)場實驗中中孔隙壓力可估計為 1MPa。
(a) (b)圖 4.6 巷道及鉆孔開挖數(shù)值計算模型及局部放大圖(a)計算模型; (b)局部放大圖Fig.4.6 The numerical model and local details of tunnel excavtion(a)numerical model, (b)local detail圖 4.3 中 WT-1 實驗及巷道位置及尺寸,建立了 1/4 模型如圖 4 15m,高 28.1m。巷道(淺灰色部分)為一個 1/4 圓柱體與長部分)為一個 1/2 圓柱體。巷道整體高 3.7m,寬 2m。鉆孔直徑為固定巷道和鉆孔軸向的兩個截面的法向位移以及模型底面邊型通過四面體單元進行網(wǎng)格劃分,巷道中的單元邊長尺寸為 0邊長尺寸為 0.06m,模型中共計 85588 個單元。表 4.1 圍巖開挖數(shù)值模擬參數(shù)[130]Tab. 4.1 Numerical parameters of confining rock excavation[130]
【參考文獻】:
期刊論文
[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]無側限高壓實高廟子膨潤土非飽和滲透特性[J]. 葉為民,牛文杰,陳寶,陳永貴. 同濟大學學報(自然科學版). 2010(10)
[3]膨脹性非飽和土水力和力學性質的彈塑性模擬[J]. 孫德安,孫文靜,孟德林. 巖土工程學報. 2010(10)
[4]砂-膨潤土混合屏障材料滲透性影響因素研究[J]. 陳永貴,葉為民,王瓊,陳寶. 工程地質學報. 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]下負荷面劍橋模型在ABAQUS中的開發(fā)實現(xiàn)[J]. 黃雨,周子舟. 巖土工程學報. 2010(01)
[7]高壓實膨潤土的非飽和滲透膨脹模型[J]. 牛文杰,葉為民,陳寶. 巖土力學. 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]非飽和高壓實膨潤土水化的數(shù)值模擬[J]. 牛文杰,陳寶,葉為民,錢麗鑫. 地下空間與工程學報. 2009(03)
[10]修正劍橋模型的隱式積分算法在ABAQUS中的數(shù)值實施[J]. 范慶來,欒茂田,楊慶. 巖土力學. 2008(01)
碩士論文
[1]核廢料處置庫近場熱—水—力耦合分析及緩沖材料的參數(shù)敏感性分析[D]. 趙飛.上海大學 2012
本文編號:3353887
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