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1.
采用蒸馏水以及浓度不同的NaCl溶液作为浸泡溶液,对商用膨润土进行了膨胀变形试验。结果表明在相同的荷载作用下,膨胀变形随浸泡溶液浓度的增加而减小。这是因为浸泡溶液的浓度越大,溶液的渗透吸力也越大,渗透吸力的增加将引起施加在黏土颗粒上有效应力的增加,使得在外部施加荷载相同时膨润土的膨胀变形随溶液浓度的增加而减小。当压实膨润土在盐溶液中膨胀时,其有效应力pe可分为两部分,即施加荷载部分p和渗透吸力部分p。对于浸泡于蒸馏水和NaCl溶液中的膨润土试样,其膨胀后的蒙脱石孔隙比em与有效应力pe之间的关系可采用同一关系曲线表示,此时施加于黏土颗粒上的有效应力的渗透吸力部分p=(p/)0.66。 相似文献
2.
高压实膨润土的非饱和渗透膨胀模型 总被引：1，自引：0，他引：1
高放废弃物深地质处置库中,作为缓冲/回填材料的高压实膨润土的设计功能是,遇水吸湿导致土体膨胀变形,以密封高压实膨润土块体砌置时形成的块体与块体之间和块体与围岩之间的施工缝隙以及围岩中因处置库开挖卸载引起的裂缝,形成阻障围岩中地下水渗入内库引起核素迁移,与库内高放废物的辐射扩散的人工屏障。高压实膨润土在自由膨胀条件下的膨胀应变和非饱和渗透系数由渗透试验测得;孔隙比和吸力的关系由压汞试验测得。吸力和含水率的函数关系可由土-水特征曲线测试试验得到。因此,自由膨胀条件下膨润土的非饱和渗透膨胀模型由膨胀应变、非饱和渗透系数和孔隙比与吸力的函数关系建立。结果表明：渗透系数和体积应变都随吸力减小而增加,因为吸力减小会导致孔隙比增加。这一发现有助于设计高放废物的最终处置方案。 相似文献
3.
在核废料安全处置分析中,非饱和膨润土常被作为缓冲材料,缓冲层膨润土中的吸力和位移变化是影响处置库性状的两个重要的物理参数。吸力直接影响膨润土的渗透性和力学性质;而位移变化则直接影响处置库设计的成败。本文以FEBEX原位试验数据为依据,应用有限元软件CODE-BRIGHT,分析缓冲层膨润土在热-水-力不同耦合形式下吸力和位移的变化规律,通过对不同耦合模式下吸力和位移的对比,分析影响吸力与位移变化的主要因素。结果可使我们进一步了解核废料处置库中缓冲层的性状,也可为核废料处置库设计计算时选用简单而有效的耦合模型提供参考。 相似文献
4.
盐溶液法测定非饱和膨润土的水分特征曲线 总被引：3，自引：0，他引：3
对于高放废物的最终处置，深地质处置被国内外公认为最合适的方法，而膨润土也被认为是高放废物处置库缓冲回填材料的良好基质。鉴于膨润土各项性质研究的重要性。本文介绍了利用盐溶液法进行非饱和膨润土水分特征曲线的测定工作，发现盐溶液法适合测定吸力极高的非饱和土，是一种值得推广的方法。 相似文献
5.
《岩土力学》2017,(1):75-80
当压实膨润土在蒸馏水中膨胀后,施加于膨润土颗粒上的有效应力通常被认为是外部施加的荷载,而当膨润土在盐溶液中膨胀时,膨润土颗粒所承受的有效应力还包括由孔隙水渗透吸力所引起的渗透应力。而压缩膨润土的蒙脱石孔隙比e_m与膨润土颗粒承受的有效应力p之间满足分形关系,该关系可用来计算膨润土的膨胀变形。通过对压实膨润土在盐溶液中颗粒的分散情况以及颗粒表面的分形特性,推导出该渗透应力的表达式,进而得出膨润土颗粒所承受的有效应力。将所提出的有效应力代入分形模型中,计算GMZ01和MX-80膨润土在不同浓度NaCl溶液中的膨胀变形,将现有的两种膨润土膨胀试验结果与模型计算结果对比,发现具有较好的吻合度,在蒸馏水以及各浓度的盐溶液中膨润土的膨胀变形都可采用统一的e_m-p曲线表示,表明提出的有效应力符合膨润土颗粒在盐溶液中的实际受力情况。分形模型为研究膨润土在盐溶液中的膨胀性质提供了有效的计算方法。 相似文献
6.
《岩土力学》2020,(Z1)
核废料处置库的温度场演化规律是处置库设计和安全评估的重要依据,根据处置库的概念化设计,建立了单个核废料废物罐的分层热传导模型。对膨润土区和围岩区热传导方程组进行Laplace变换,联立求解得到了在不同内外边界条件组合情况下变换域内的温度场半解析解。采用Crump方法对半解析解进行数值反演,获得废物罐近场时间-空间域的温度分布,最后分析了不同参数条件下单个废物罐表面温度的变化规律。结果表明,核废料的燃烧值越高,冷却时间越短,废物罐表面温度越高;采用有限外边界条件计算得到的废物罐表面温度要高于无限外边界条件;膨润土的导热系数越大,废物罐表面温度越低,膨润土土层厚度越厚,越不利于内部温度的扩散。研究成果可用于评价不同条件下废物罐近场温度的演化规律。 相似文献
7.
《岩土力学》2021,(Z1)
核废料处置库的温度场演化规律是处置库设计和安全评估的重要依据, 根据处置库的概念化设计,建立了单个核废料废物罐的分层热传导模型。对膨润土区和围岩区热传导方程组进行Laplace变换,联立求解得到了在不同内外边界条件组合情况下变换域内的温度场半解析解。采用Crump方法对半解析解进行数值反演,获得废物罐近场时间-空间域的温度分布,最后分析了不同参数条件下单个废物罐表面温度的变化规律。结果表明,核废料的燃烧值越高,冷却时间越短,废物罐表面温度越高;采用有限外边界条件计算得到的废物罐表面温度要高于无限外边界条件;膨润土的导热系数越大,废物罐表面温度越低,膨润土土层厚度越厚,越不利于内部温度的扩散。研究成果可用于评价不同条件下废物罐近场温度的演化规律。 相似文献
8.
采用变水头渗透试验对蒸馏水与不同浓度的NaCl、CaCl2溶液下石英粉-膨润土混合土的渗透系数进行了测定,为探讨盐溶液及膨润土含量对混合物渗透系数的影响作用机理,使用核磁共振试验(MRI)、环境扫描电镜(ESEM)对混合物在不同盐度溶液下的孔隙分布特征进行分析。结果表明：在盐溶液作用下,石英粉-膨润土混合土的渗透系数明显增加,其孔隙分布也具有明显的差异。推断盐溶液对渗透系数的影响是由于混合土的孔隙变化引起的。最后利用黏粒孔隙比(eb)的概念,建立了一种考虑盐溶液作用下石英粉-膨润土混合土渗透系数的表征公式,与已有预测公式相比,新建表征公式能够较好地预测盐溶液作用下石英粉-膨润土混合土的渗透系数。 相似文献
9.
在高放废物处置库长期运营过程中包封容器将发生破坏,核素会向外界迁移,缓冲回填材料的水力传导系数是评价处置库工程屏障性能的重要指标。采用柔性壁渗透仪,研究2.0×10-5 mol/L的Eu(III)溶液作为渗入液时膨润土-砂混合物的渗透特性。结果表明,膨润土-砂混合物的水力传导系数K=(2.075.23)×10-10 cm/s;在05.23)×10-10 cm/s;在050%掺砂率范围内,膨润土-砂混合物吸水膨胀过程中渗透性能随掺砂率增大时没有明显的变化,能够满足高放废物处置库缓冲回填材料低渗透性的要求。使用有效黏土密度的概念,得到膨润土-砂混合物的体积膨胀率随初始有效黏土密度的增大呈指数增大的趋势;混合物水力传导系数的对数值与有效黏土密度存在良好的线性衰减关系;与蒸馏水相比,渗入液(ECDD)为2.0×10-5 mol/L的Eu(III)溶液时,膨润土-砂混合物的水力传导系数较小,可能是由于渗入液黏滞性的影响。 相似文献
10.
针对比利时HADES地下实验室PRACLAY现场加热试验,应用温度-渗流-应力耦合弹塑性模型,模拟现场加热过程中泥岩核废料处置库的水力学响应特征。采用单因素分析法,就泥岩热、水、力学参数对核废料处置库围岩孔压、温度、有效应力的影响进行了三维有限元分析。并基于参数敏感性分析结果,就温度、渗流、应力三场两两耦合作用对处置库围岩水力学响应的影响程度进行了系统分析。研究结果表明：泥岩热、水、力学参数中,渗透系数、弹性模量以及导热系数对加温所导致的超孔压的值影响较大;凝聚力、内摩擦角以及热膨胀系数对孔压的影响较小,但会显著影响围岩的有效应力;导热系数对围岩温度场的分布有决定性影响,温度传递的差异会显著影响围岩的孔压和有效应力;不同的热、水、力学参数对孔压、温度以及有效应力的影响机制是不同的,温度、渗流、应力三场两两耦合作用对围岩水力学响应的影响程度也存在显著的差异性。温度场对应力场、温度场对渗流场的耦合效应十分显著,加热后,围岩超孔压的产生以及热膨胀导致的有效应力变化会显著影响处置库的稳定。该研究结果在一定程度上可以为核废料处置库泥岩的热、水、力学参数的确定及耦合机制分析提供科学依据。 相似文献
11.
Grégoire Allaire Robert Brizzi Jean-François Dufrêche Andro Mikelić Andrey Piatnitski 《Computational Geosciences》2013,17(3):479-495
In this work, we undertake a numerical study of the effective coefficients arising in the upscaling of a system of partial differential equations describing transport of a dilute N-component electrolyte in a Newtonian solvent through a rigid porous medium. The motion is governed by a small static electric field and a small hydrodynamic force, around a nonlinear Poisson–Boltzmann equilibrium with given surface charges of arbitrary size. This approach allows us to calculate the linear response regime in a way initially proposed by O’Brien. The O’Brien linearization requires a fast and accurate solution of the underlying Poisson–Boltzmann equation. We present an analysis of it, with the discussion of the boundary layer appearing as the Debye–Hückel parameter becomes large. Next, we briefly discuss the corresponding two-scale asymptotic expansion and reduce the obtained two-scale equations to a coarse scale model. Our previous rigorous study proves that the homogenized coefficients satisfy Onsager properties, namely they are symmetric positive definite tensors. We illustrate with numerical simulations several characteristic situations and discuss the behavior of the effective coefficients when the Debye–Hückel parameter is large. Simulated qualitative behavior differs significantly from the situation when the surface potential is given (instead of the surface charges). In particular, we observe the Donnan effect (exclusion of co-ions for small pores). 相似文献
12.
采用等温条件下饱和盐渍土的固结蠕变试验研究了其蠕变特性。在元件模型的基础上，通过引入Abel阻尼器和渗透吸力后，建立了饱和盐渍土的分数阶蠕变模型，从表观现象学方面展开了含盐量与饱和盐渍土蠕变特性的相关性讨论。结合试验结果和分数阶模型，拟合分析了渗透吸力同次固结系数与压缩指数的比值 和初始剪切模量以及初始剪切应变的相互作用关系。在蠕变试验的基础上，通过不同应力水平、含盐量的试验结果对分数阶模型进行了拟合分析，并结合给出的黏度系数公式对模型的有效性进行了验证。分析结果表明：次固结系数与压缩指数的比值 随着渗透吸力的增大而增大且呈指数关系，初始剪切模量随着渗透吸力的增大而减小，初始剪切应变与渗透吸力呈现出线性关系。相比与整数阶元件模型，所提出的分数阶蠕变模型更适合于饱和盐渍土蠕变行为的预测。结合试验和模型分析结果，发现含盐量的增大促进了盐渍土的蠕变行为。 相似文献
13.
This paper presents a study on osmotic suction of compacted highly plastic clays. Two different types of bentonite (i.e. Calcigel
and a bentonite from India called herein as Indian bentonite) were used. Squeezing technique was utilized to obtain soil pore-water
of the specimen. Using relationship between electric conductivity and osmotic pressure of salt solution, osmotic suction of
soil pore-water was obtained. Additional tests (i.e. total and matric suction using filter paper method and swelling pressure
using constant volume swelling pressure test) were performed. The results show that osmotic pressure of soil pore-water obtained
decreases by increasing squeezing pressure. Based on experimental result, osmotic suction of the specimen is osmotic pressure
of the first drop of extracted soil pore-water. An empirical method was suggested to determine the squeezing pressure in squeezing
technique. In addition, roles of osmotic suction in thermo-hydro-mechanical behavior of highly plastic clays were presented
and discussed in the paper. 相似文献
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Jiang-feng Liu Yu Wu Cheng-Zheng Cai Hong-yang Ni Xu-lou Cao Hai Pu Shuai-bing Song Sheng-yan Pu Frédéric Skoczylas 《Environmental Earth Sciences》2018,77(5):213
Opalinus clay (OPA) is currently being investigated as a potential host rock for radioactive waste repository. The construction of this repository will lead to an excavation-damaged zone (EDZ) in the surrounding. Its sealing ability is crucial for the safety assessment of the geological repository. The sealing ability of OPA has a close relationship with its water retention and gas permeability behaviours. For this purpose, the water retention and gas permeability of OPA and its comparison with the artificial barrier (i.e. bentonite) were investigated in this study. The results show that OPA absorbed less water than granular bentonite material with equal suction. Compared with the other two similar materials (Boom clay and COx argillite), which were selected as natural engineering barriers for nuclear waste storage in Belgium and France, the suction behaviours of OPA are similar to those of COx argillite but notably different from those of Boom clay. The gas permeability tests show that OPA sample is quite sensitive to the changes in confining pressures but is less sensitive to applied gas pressures. Further, it is found that the OPA is more permeable than bentonite barrier after 10.5 years of hydration. Then, the OPA samples were artificially water-saturated. We find that the sealing ability can be recovered after long-time water saturation. However, when comparing with bentonite barrier, it is still a weak zone. This indicates that the EDZ should be paid more attention for the assessment the performance of the nuclear repository. 相似文献
15.
扩散是低渗透系数情况下溶质迁移的主要方式,目前尚没有测定高塌落度防渗墙填料扩散系数的试验方法。根据沥出试验原理,将处于流动状态的填料用半透膜包裹进行透析试验,通过有限圆柱中溶质迁移解析解对溶质迁移过程进行拟合求其扩散系数,探讨了试验和数据处理的相关问题,研究了膨润土含量和盐浴浓度对扩散系数的影响规律。结果表明,随拟合天数增加,填料中NaCl有效扩散系数减小,而误差增大;高塌落度填料中溶质迁移明显比压实土样中快,按拟合误差小于0.5%作为试验数据取舍依据,这一误差要求实际上是对溶质迁移以扩散为主导这一条件的量化,保证了采用纯扩散解析解进行数据拟合的合理性;扩散系数随填料中膨润土含量增加而减小,随盐浴浓度增加而减小,但在试验范围内数值变化不大,透析试验是快速测定防渗墙填料中溶质有效扩散系数的可行方法。 相似文献
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土-水特征曲线（SWCC）在非饱和土力学中扮有重要的角色,是非饱和土力学研究的核心问题。以西北地区黄土中含有的典型硫酸钠盐为变化因素,采用滤纸法测得了兰州黄土及不同含盐量黄土状硫酸钠盐渍土的基质吸力并绘制土-水特征曲线,通过试验测试和理论分析来解释硫酸钠盐分对黄土状硫酸钠盐渍土基质吸力的影响规律,以期为工程实践提供一定的理论依据。结果表明：相同含水率下硫酸钠盐渍土的含盐量越高,基质吸力越大。以非饱和土力学理论和表面物理化学理论为基础,考虑了土中的盐分对基质吸力的毛细部分及吸附部分的影响,得到了土中含盐量与基质吸力关系的半经验公式。利用该公式计算得到不同含盐量硫酸钠盐渍土的土-水特征曲线,计算曲线与试验曲线吻合程度较高,表明该公式可以很好地描述盐渍土中不同含盐量与基质吸力的关系。 相似文献
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