自由膨脹條件下高壓實膨潤土滲透性研究.pdf

1、我國自1985年開始核廢物的安全處理處置庫的研究工作，并已初步選定甘肅北山作為我國核廢物安全處置庫場址。同時，初步選定高廟子膨潤土作為首選的緩沖/回填材料。
　　 在深地質(zhì)處置中，高壓實膨潤土的設(shè)計功能是，遇水吸濕引起土中吸力變化，并導致土體膨脹變形，以密封高壓實膨潤土塊體砌置時形成的塊體之間和塊體與圍巖之間的施工縫隙、以及圍巖中因處置庫開挖卸載引起的裂縫，形成阻障圍巖中地下水滲入內(nèi)庫引起核素遷移，與庫內(nèi)高放廢物的輻射擴散的人工

2、屏障。由此可見，人工屏障形成與運營過程中，高壓實膨潤土在其有限吸濕膨脹過程中的滲透性交化規(guī)律問題，應該是高壓實膨潤土人工屏障功能研究的一個關(guān)鍵。
　　 本文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，基于瞬時截面法的基本原理，試驗獲取了自由膨脹條件下、高壓實高廟子膨潤土的非飽和滲透系數(shù)，試驗過程中，吸力控制采用數(shù)顯濕度計，土體膨脹變形同時采用數(shù)顯位移計和數(shù)字近景攝影測量技術(shù)進行量測：試驗結(jié)束后，在土柱不同位置采集膨潤土試樣進行了微觀結(jié)構(gòu)試驗研究

3、：在此基礎(chǔ)上，采用瞬時截面法和基于微觀結(jié)構(gòu)的膨潤土非飽和滲透系數(shù)計算方法，對所研究的高壓實高廟子膨潤土的非飽和滲透特性進行了計算分析。最后通過采用Code_Bright軟件對高壓實高廟子膨潤土的一維飽和-非飽和滲透過程的數(shù)值模擬。
　　 結(jié)果表明，在自由膨脹條件下，干密度為1.7g/cm3的高廟子膨潤土的非飽和滲透系數(shù)，數(shù)值上基本位于1.0×10-12m/s與1.0×10-15m/s之間，達到飽和狀態(tài)時，滲透系數(shù)達到最大值．通過

4、對比發(fā)現(xiàn)，側(cè)限條件下的膨潤土的滲透系數(shù)變化范圍主要集中在10-15～10-13 m/s，而自由膨脹條件下膨潤土的滲透系數(shù)變化范圍主要集中在10-15～10-12m/s，低吸力范圍內(nèi)，自由膨脹條件下的高廟子膨潤土的非飽和滲透系數(shù)要大于側(cè)限條件下的非飽和滲透系數(shù)。土土水特征曲線也反映了同樣的規(guī)律性，高吸力范圍內(nèi)，自由膨脹條件下和側(cè)限條件下的膨潤土土水特征曲線基本重合；吸力值越低，自由膨脹條件下和側(cè)限條件下的膨潤土土水特征曲線的差異越大．說明

5、吸力值越低，自由膨脹條件下的膨潤土比側(cè)限條件下的膨潤土吸收更多的水分．這可能是由于低吸力范圍內(nèi)的自由膨脹膨潤土具有更多的孔隙，而低吸力范圍內(nèi)的側(cè)限條件下的膨潤土具有較少的孔隙量．
　　 壓汞試驗得到的膨潤土的水銀累計注入圖可以反映膨潤土在不同吸力點處的微結(jié)構(gòu)的不同．吸力越低，膨潤土就有可能有更多的孔隙．吸力差別不大的膨潤土對應了差別不大的孔隙分布．不同吸力下的高廟子膨潤土的分維值是不同的，
　　 數(shù)值模擬結(jié)果獲得了試驗用