首页 | 本学科首页   官方微博 | 高级检索  
相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 188 毫秒
1.
缓冲材料作为高放废物深地质处置库中一道重要的人工屏障,与高放废物容器和处置库围岩直接接触,在高放废物衰变热、辐射作用和地下水等影响下产生复杂的热-水-力-化学耦合作用,为了验证缓冲材料是否能长期有效地发挥其屏障材料的作用,核工业北京地质研究院利用高庙子钠基膨润土组装并运行了模拟中国高放废物地质处置室 尺寸的大型缓冲材料膨润土试验台架(China-Mock-Up)。建立了缓冲材料试验台架的安装和试验方法,依据实测数据和理论分析,揭示了热-水-力-化学耦合作用条件下膨润土中的相对湿度是在加热器的热效应和外部供水的湿效应共同作用下发生变化的,压实膨润土中应力的变化主要是由于膨润土遇水膨胀和加热器的热效应引起的,试验验证了模拟高放废物地质处置室内加热器(废物罐)运行初期的位移过程,为缓冲材料和高放废物地质处置库的设计提供了重要的工程参数和理论依据。  相似文献   

2.
热-水-应力耦合影响的有限元分析   总被引:4,自引:2,他引:2  
张玉军  张维庆 《岩土力学》2010,31(4):1269-1275
为了考虑应力拉压和压力(化学)溶解对裂隙开度的综合影响,对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型中裂隙开度的计算模型作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库算例,就岩体裂隙开度变化的3种工况,分析了岩体中的温度、孔(裂)隙水压力、地下水流速和主应力的变化、分布情况。结果显示:3种工况的计算域中温度场基本相同;孔(裂)隙水渗流场形态相似,但其量值有一定差别;工况1的裂隙开度在应力和压力(化学)溶解的共同作用下闭合量最大,负孔(裂)隙水压力增值最高;核废物的释热效应明显地改变了岩体自重应力场的水平分量,但对其垂直分量影响较小。  相似文献   

3.
张玉军 《岩土力学》2009,30(7):2126-2132
将所建立的热-水-应力-迁移耦合模型及开发的有限元程序,由二维分析拓展到三维分析,并从方法论研究的角度,以一个简单的核废物地质处置模型为算例,进行热-水-应力-迁移耦合过程的三维数值模拟,考察了近场的温度、饱和度、核素浓度、孔隙水压力、位移、正应力、流速等的分布与变化,认为计算结果符合规律,得出了若干结论:为了精确地模拟放射性核素迁移,就必须将温度场、渗流场、应力场和核素浓度场进行耦合分析;核废物埋存若干年后将在处置孔壁附近产生较高的压应力;缓冲层内各点的核素浓度达到相对稳定的时间要比温度和饱和度达到相对稳定的时间长得多。  相似文献   

4.
张玉军  张维庆 《岩土力学》2011,32(12):3743-3750
为探讨裂隙的贯通率对于耦合的温度场、渗流场和应力场的作用,应用所建立的遍有节理岩体双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型,以一个假定的位于非饱和地层中的高放废物地质处置库为算例,针对裂隙和孔隙的贯通率不同的4种工况进行了二维有限元数值分析,考察了围岩中的温度、负的孔隙和裂隙水压力、地下水流速、孔隙及裂隙的渗透系数修正因子和应力的变化、分布情况。结果显示,由于裂隙贯通率的差异使得双重介质的刚度不同,引起岩体中应力状态及水平的改变,从而影响到孔隙、裂隙的孔隙率及渗透系数的量值,并导致孔隙水和裂隙水的压力大小、分布以及水流速度的变化。  相似文献   

5.
高放废物地质处置库处于温度-渗流-应力(THM)多场耦合环境中,对高放废物处置库进行安全评估时,需进行多场耦合分析。然而高放废物处置库开挖引起硐壁附近围岩应力重分布,产生损伤,导致围岩热学参数(T)、渗流参数(H)和力学参数(M)发生变化,且在空间上分布不均匀,这将会对运营期处置库THM耦合演化过程产生显著影响。通过分析高放废物处置库温度-渗流-应力三场的耦合原理和处置库围岩损伤的分布和演化规律,定义了损伤变量和损伤演化准则,并将损伤变量与热学参数、渗流参数、力学参数以及多场耦合参数(Biot系数、Biot模量和温度排水系数)建立联系,将围岩损伤与温度-渗流-应力建立联系,形成了一个弹塑性损伤温度-渗流-应力多场耦合数值模型,然后利用建立的模型对瑞士Mont Terri高放废物地质处置库围岩加热试验进行模拟,对比了模拟值和试验值,比较了考虑开挖损伤和不考虑开挖损伤对高放废物地质处置库温度-渗流-应力的影响,并分析了在多场耦合作用下开挖损伤的演化规律。  相似文献   

6.
张玉军 《岩土力学》2007,28(10):2022-2028
考虑了缓冲层中温度梯度水分扩散、水蒸汽扩散对水连续性及能量守恒的影响,进一步完善了饱和-非饱和介质中热-水-应力耦合现象的控制方程。应用缓冲材料的实验资料,对核废料处置概念库开挖及封闭后近场的热-水-应力耦合过程进行了数值模拟,以考察围岩中的位移、塑性区、主应力、孔隙水压力和温度的分布及变化。认为开挖是引起洞室围岩中的变形及应力重新分布的主要原因,但坑道封闭后的热-水-应力耦合过程对变形及应力状态也产生了明显的影响。  相似文献   

7.
张玉军  徐刚  杨朝帅 《岩土力学》2012,33(11):3426-3432
引入并修正了变刚度的连续屈服节理模型,同时考虑应力拉压和压力(化学)溶解对裂隙开度的综合影响,对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合有限元计算程序作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库的数值模拟,就岩体裂隙刚度变化的2种工况,分析了岩体中的温度、裂隙刚度、正应力、孔(裂)隙水压力和地下水流速的变化、分布情况。结果显示:与裂隙刚度是常数时相比,裂隙刚度是法向应力的函数时计算域中温度较低;岩体应力的大小也有一定不同,其分布与裂隙刚度“场”有明显的相似性;并且负孔(裂)隙水压力的绝对值要略小一点,约是常数时的98%。  相似文献   

8.
侯会明  胡大伟  周辉  卢景景  吕涛  张帆 《岩土力学》2020,41(3):1056-1064
高放废物地质处置库处于温度?渗流?应力(THM)多场耦合环境中,对高放废物处置库进行安全评估时,需进行多场耦合分析。然而,高放废物处置库开挖引起硐壁附近围岩应力重分布,产生损伤,导致围岩热学参数(T)、渗流参数(H)和力学参数(M)发生变化,且在空间上分布不均匀,这将会对运营期处置库THM耦合演化过程产生显著影响。通过分析高放废物处置库温度?渗流?应力三场的耦合原理和处置库围岩损伤的分布和演化规律,定义了损伤变量和损伤演化准则,并将损伤变量与热学参数、渗流参数、力学参数以及多场耦合参数(Biot系数、Biot模量和温度排水系数)建立联系,将围岩损伤与温度?渗流?应力建立联系,形成了一个弹塑性损伤温度?渗流?应力多场耦合数值模型,然后利用建立的模型对瑞士Mont Terri高放废物地质处置库围岩加热试验进行模拟,对比了模拟值和试验值,比较了考虑开挖损伤和不考虑开挖损伤对高放废物地质处置库温度?渗流?应力的影响,并分析了在多场耦合作用下开挖损伤的演化规律。  相似文献   

9.
张维庆  张玉军 《岩土力学》2013,34(Z1):523-532
针对笔者开发的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力(T-H-M)耦合二维有限元分析程序中使用的应力腐蚀和压力溶解模型,引入水饱和度修正因子。以一个假设的位于含水地层中的高放废物地质处置模型,拟定3种初始裂隙水饱和度的计算工况(Sw20=1.0、0.8、0.2)进行热-水-应力耦合的数值模拟,考察岩体中的温度、裂隙开度的闭合速率、闭合量、孔(裂)隙水压力、地下水流速和应力的变化、分布等情况。结果显示,随着初始裂隙水饱和度的由高值到低值,应力腐蚀和压力溶解产生的闭合速率从大变小,裂隙开度由初始值趋于残余值,粗糙面接触率由初始值趋于其名义接触率的时间也增加,裂纹应力强度因子的下降亦变慢;近场的裂(孔)隙水压力的变化、分布及其流速矢量场的形态有明显的不同;3种工况的岩体中的应力量值及分布的差别不大。  相似文献   

10.
张玉军 《岩土力学》2008,29(1):212-218
高放射性核废料地质处置库围岩中地下水的密度因溶质浓度不同而发生变化,这将影响到饱和-非饱和孔隙介质中近场和远场的热-水-应力耦合过程, 同时温度场、应力场也要对地下水中的核素及矿物质迁移产生作用.考虑这两个因素,建立和引入了相关的应力平衡方程、水连续性方程、能量守恒方程和渗透迁移方程,并研制出了对应分析孔隙介质中热-水-应力-迁移耦合问题的二维有限元程序.通过对一个假定的核废料地下处置库在核素泄漏后多场耦合过程的数值计算,考察了近场围岩中的温度、应力、孔隙水压力、核素浓度的分布及随时间的变化.结果初步显示了所建模型及程序可模拟热-水-应力-迁移耦合现象,因而具有一定的实用性.  相似文献   

11.
张玉军  徐刚  杨朝帅 《岩土力学》2013,34(2):559-567
在使用Yasuhara等建立的裂隙开度的应力腐蚀和压力溶解模型的基础上,考虑裂隙闭合量对裂隙刚度的影响,针对一个假设的位于非饱和双重孔隙-裂隙岩体中且有核素泄漏的高放废物地质处置模型,拟定两种计算工况:(1)裂隙的刚度系数是裂隙闭合量的线性函数;(2)裂隙刚度为常数,进行热-水-应力-迁移耦合的二维有限元数值模拟,考察了岩体中的温度、裂隙开度的闭合速率、闭合量、孔(裂)隙水压力、地下水流速、核素浓度、裂隙刚度和正应力的变化、分布等情况。结果表明,两种工况岩体中的温度场、孔(裂)隙水压力、地下水流速、核素浓度无明显差别;裂隙闭合基本由应力腐蚀产生;在相同计算时间内两种工况的裂隙闭合量较为接近,工况1略大;工况1中离玻璃固化体越近,裂隙刚度值越高,并且在玻璃固化体附近的应力值较大,且集中程度较高。  相似文献   

12.
张玉军  杨朝帅  徐刚 《岩土力学》2014,35(5):1461-1469
在自主研制的孔隙介质热-水-应力耦合有限元程序中引入Taron等提出的颗粒聚集体的压力溶解模型,针对一个假设的实验室尺度且位于非饱和石英颗粒聚集岩体中的高放废物地质处置模型,拟定两种计算工况:(1)孔隙率和渗透系数是压力溶解的函数;(2)孔隙率和渗透系数均为常数,进行4 a处置时段的数值模拟,考察了岩体中的温度、颗粒界面水膜及孔隙中的溶质浓度、迁移和沉淀质量、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力、地下水流速和应力的变化、分布情况。研究结果表明:工况1计算终了时,压力溶解使得孔隙率和渗透系数分别下降到初始值的43%54%、4.4%54%、4.4%9.1%。在核废料释热温度场的作用下,工况1、2中的负孔隙水压力分别为初始值的1.009.1%。在核废料释热温度场的作用下,工况1、2中的负孔隙水压力分别为初始值的1.001.25倍、1.001.25倍、1.001.10倍,前者表现了压力溶解的明显影响;两种工况的岩体中的应力量值及分布基本相同。  相似文献   

13.
In our study, a coupled hydrologic-mechanical analysis is done of the excavation damaged zone, before the emplacement of nuclear waste. This is followed by a coupled thermal-hydrologic-mechanical analysis to evaluate the impact of nuclear waste repository in porous water containing rock mass. This analysis has been under taken in accordance with the Indian reference disposal system. The paper considers the changes in pore pressure and stresses due to excavation of disposal holes. A critical study of rock mass permeability, porosity, thermally induced stresses, strains, and temperature distribution after the emplacement of nuclear spent fuels in disposal holes has also been done. Coupling to the mechanical constitutive equations is done via ??effective?? normal strain rates.  相似文献   

14.
Xu Yongfu 《地球科学进展》2017,32(10):1050-1061
The performance of the bentonite buffer in nuclear waste repository concept relies to a great extent on the buffer surrounding the canister having sufficient dry density. Loss of buffer material caused by erosion remains as the most significant process reducing the density of the buffer. In the worst case, the process is assumed to last as long as the free volume between the pellets in the pellets filled regions is filled with groundwater. Erosion rate and mass erosion are calculated based on the erosion model, and the measures are presented to prevent the geological disaster due to bentonite erosion. The groundwaters may solubilise the smectite particles in the bentonite and carry them away as colloidal particles. A dynamic model is developed for sodium gel expansion in fractures where the gel soaks up groundwater as it expands. The model is based on a force balance between and on smectite particles, which move in the water. Attractive van der Waals forces, repulsive electric diffuse layer (DDL) forces, gravity and buoyancy forces and forces caused by the gradient of chemical potential of the particles act to move the particle in the water. The effect of the fracture width and the frictions between particles and water and surrouding rock is analysed based on erosion model. The DDL forces strongly depend on the type of clay minerals and the type of ion and concentration in the water surrounding the particles. In the designed safe use of nuclear waste disposal (tens of thousands of years to hundreds of thousands of years), the safety of nuclear waste disposal is affected by the hydrodynamic and chemical effects, and bentonite erosion. Due to the bentonite erosion, the buffer/backfill layers become loose, and their permeability increases, which causes the nuclear element diffusion and convection, and even the nuclear disaster. In this paper, the mechanisms, models, experiments and control measures of bentonite erosion were systematically summarized. The current deficiencies of bentonite erosion were pointed out, and new methods were put forward to carry out the research for bentonite erosion. The measures were presented to prevent the geological disaster due to bentonite erosion through changes. The project is not only academic innovation, but also has a large practical significance. The research results of this project can be widely applied to the design, construction and maintenance of the bentonite buffer in nuclear waste repository.  相似文献   

15.
A FEM model for analysis of fully coupled multiphase flow, thermal transport and stress/deformation in geological porous media was developed based on the momentum, mass and energy conservation laws of the continuum mechanics and the averaging approach of the mixture theory over a three phase (solid–liquid–gas) system. Six processes (i.e. stress–strain, water flow, gas flow, vapor flow, heat transport and porosity evolution processes) and their coupling effects are considered, which not only makes the problem well-defined, but renders the governing PDEs closed, complete, compact and compatible. Displacements, pore water pressure, pore gas pressure, pore vapor pressure, temperature and porosity are selected as basic unknowns. The physical phenomena such as phase transition, gas solubility in liquid, thermo-osmosis, moisture transfer and moisture swelling are modeled. As a result, the relative humidity and other related variables in porous media can be evaluated on a sounder physical basis. A three dimensional computer code, THYME3D, was developed, with eight degrees of freedom at each node. The laboratory CEA Mock-up test and the field scale FEBEX benchmark test on bentonite performance assessment for underground nuclear waste repositories were used to validate the numerical model and the software. The coupled THM behaviors of the bentonite barriers were satisfactorily simulated, and the effects and impacts of the governing equations, constitutive relations and property parameters on the coupled THM processes were understood in terms of more straightforward interpretation of physical processes at microscopic scale of the porous media. The work developed enables further in-depth research on fully coupled THM or THMC processes in porous media.  相似文献   

16.
张玉军 《岩土力学》2007,28(12):2489-2494
笔者描述了所建立的饱和—非饱和介质中热-水-应力耦合现象的控制方程。针对国际合作项目DECOVALEX II中Task-2的核废物地质处置轴对称模型试验及计算参数,使用所研制的有限元程序进行了热-水-应力耦合过程模拟。对缓冲层及岩体中若干部位的温度、含水量及接触应力的分布、变化进行了分析,并将其与量测值和使用THAMES程序的计算结果作了比较,看到了三者的异、同之处,并指出了可能的影响原因。通过与量测值和THAMES程序的计算结果的对比,显示了笔者所研制的有限元程序在热-水-应力耦合数值分析中是可靠和实用的。  相似文献   

17.
张玉军  张维庆 《岩土力学》2014,35(Z2):556-564
由双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型退化为单一孔隙介质模型,将其与岩体扩容梯度引入笔者所研制的二维有限元程序中,使用Mohr-Coulomb准则,计入塑性扩容对岩体孔隙率及渗透系数的影响,针对一个假设的实验室尺度且位于饱和孔隙介质岩体中的高放废物地质处置库模型,拟定不同扩容梯度值的5种工况,进行4年处置时段的数值模拟,考察了岩体中的温度、正应力、塑性区、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力和地下水流速的变化、分布情况。结果主要显示,相比于不考虑扩容梯度的工况,考虑扩容梯度工况的正应力、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力和地下水流速等的分布与塑性区的分布有明显的对应关系,呈现了某种"剪切带效应";正应力量值、塑性区面积、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力、地下水流速等均随所取扩容梯度值的变大而增加。  相似文献   

18.
深地质处置目前被国际上公认为是处置高放废物的最有效可行的方法。我国采用多重工程屏障系统和适宜的地质体共同作用来确保与生物圈的安全隔离。缓冲材料是高放废物重要的工程屏障材料之一,我国选用高庙子钠基膨润土作为缓冲材料的基础材料。膨润土作为缓冲材料的一个重要性能表现为缓冲孔隙水的化学变化。介绍了GMZ-1钠基膨润土大气条件下与蒸馏水的反应试验,并对试验结果进行了讨论。批式试验反应溶液中钠离子来源于钠基膨润土层间阳离子和矿物溶解,镁离子来源于钠基膨润土层间阳离子,钾离子和钙离子来源于矿物溶解,相关研究认识对于高放废物处置库近场核素迁移研究和评价工程屏障的长期稳定性具有重要意义。  相似文献   

设为首页 | 免责声明 | 关于勤云 | 加入收藏

Copyright©北京勤云科技发展有限公司  京ICP备09084417号