Temperature effects on unsaturated hydraulic property of bentonite-sand buffer backfilling mixtures

The influence of temperature on the engineered properties of bentonite-sand mixtures (B/S) is of major concern in the design of engineered barriers in underground repositories for high-level radioactive waste disposal. We experimentally studied the influence of temperature on soil unsaturated hydraulic properties related to water holding capacity and permeability of GMZ B/S in China. The vapor equilibrium method and water infiltration apparatus were used to measure the soil water characteristic curve (SWCC) and unsaturated hydraulic conductivity (ku ). The results show that the SWCC under different temperatures from 20 ℃ to 60 ℃ tends to be the same. Temperature influence on unsaturated permeability is more relevant at low suctions, no clear effect is detected below a degree of saturation of 74%, and experimental data show that temperature dependence on unsaturated permeability is small.     

楠竹加筋复合锚杆内粘结剂力学性能试验

楠竹加筋复合锚杆是一种用于土遗址加固的新型锚定杆件,其内粘结剂由粉煤灰、石棉、环氧树脂制成.内粘结剂是一种新型纤维复合材料,通过弹性纵波波速测试、无侧限压缩试验、巴西劈裂试验得出了内粘结剂的最短养护时间、抗压强度、弹性模量、抗拉强度等物理力学指标.结果表明,按照新疆交河故城粉土崖体加固工程配比设计的内粘结剂具有良好的力学强度和较低的密度,有利于楠竹加筋复合锚杆内部应力的有效传递.     

改性粉煤灰用作填埋场防渗材料

综述了改性粉煤灰用作填埋场防渗材料的研究成果.研究数据显示,粉煤灰中添加不超过10%的膨润土或石灰后,渗透系数可以达到10-7cm.s-1或更低.满足垃圾填埋场的防渗要求,给粉煤灰堆场防渗系统设计提供了新思路.     

楠竹加筋复合锚杆静力学性能试验研究

楠竹加筋复合锚杆是一种专门为土遗址加固而发明的新型锚杆,目前关于其力学性能研究尚不系统。本研究设计了单轴压缩试验、拉拔试验和三点弯曲试验,测试复合锚杆的静力学指标,分析锚杆的工作性能,为加固工程设计提供理论依据。压缩试验表明,径高比为1∶1和1∶2的复合锚杆试件的抗压强度分别是72.08MPa和43.48MPa,弹性模量分别是5.29GPa和5.25GPa。试件的压缩破坏形式是,带箍筋时发生散裂,不带箍筋时发生腰折破坏。拉拔试验表明,钢绞线受拉时复合锚杆内部界面上存在剪切应力峰,随着轴向荷载的逐渐增大,剪应力峰逐渐从邻近加载端向远离加载端的方向移动,平均最大剪切应力与锚杆长度呈指数关系。弯曲试验表明,复合锚杆试件弯曲过程中,内黏结剂与竹子界面剪切滑移变形大于钢绞线与内黏结剂界面的变形,过大的界面滑移和材料断裂是导致弯曲破坏的原因。研究认为,楠竹复合锚杆压缩强度较高,界面剪切强度较低,提高锚杆整体性能的措施包括增设端部锚定板、提高内黏结剂强度、提高钢绞线表面粗糙度等。建议锚杆吊装时宜多点捆绑,尽量保持直线状态,最大弯曲率不得超过2%。     

气浮沉砂器设计与应用

多相同步分离技术与设备是工业废水处理的一个方向.基此设计了气浮沉砂器,该沉砂器通过针式搅拌器启动的旋流离心作用,将颗粒沉降、剪切曝气和浮选过程综合同步完成,实现三相物化分离,消除了传质盲区、加快了物相分离、混凝反应、溶氧速度和效率.样机初步应用于除砂,在较低能耗的条件下,分离渣物的能力高于旋流除砂器.     

含氯硫酸盐渍土中硫酸钠结晶量理论分析研究

硫酸盐渍土产生盐胀变形的主要原因是土中固相或液相硫酸钠结合水分子析出芒硝晶体,盐分体积大幅增加而导致的。基于已有测试数据,采用回归分析方法建立了硫酸钠溶解度模型,在理想条件下分析计算了降温条件下土体内硫酸钠的结晶量,探讨了硫酸钠结晶量随含盐量、含水率、氯化钠浓度和土体环境温度的变化关系。研究表明,含盐量和含水率对硫酸钠结晶量的影响存在一个临界值,氯化钠浓度对硫酸钠结晶量的影响取决于土体内的含盐量和含水率组合条件,有利组合下加入适量氯化钠能够抑制土体内硫酸钠的结晶量,不利组合下加入氯化钠反而会促使土体内硫酸钠结晶量增大,不利于盐胀变形的控制。硫酸钠结晶量严重依赖于环境温度,若初始状态下土体的温度较低,部分硫酸钠已经结晶析出,温度进一步降低时硫酸钠的结晶量则相应减少。     

石英砂掺量对膨润土–砂混合物泥浆样干缩开裂的控制机制

高放废物地质处置工程中,膨润土–砂混合物作为缓冲回填材料的干缩开裂特征对工程屏障的安全性有重要影响。以混合型缓冲回填材料为研究对象,分别制备掺砂率为0%～50%膨润土–砂的浆状试样,通过室内恒温干燥试验,研究混合物的干缩开裂特征。结果表明:当掺砂率小于30%时,混合物的收缩曲线与径向应变曲线均基本重合,石英砂悬浮在膨润土中,混合物的干缩开裂特性由膨润土决定;当掺砂率大于30%时,混合物中石英砂逐渐相互接触,增加了颗粒间的摩擦力且有大孔隙形成,进而能够抑制混合物的干缩开裂。石英砂颗粒的相互接触显著提高了混合物进气值,略微提高了缩限,限制了混合物的干燥收缩。大孔隙的形成导致毛细水作用力的降低;颗粒间摩擦力的增加,增强了混合物抵抗断裂的能力,进而抑制了混合物干燥裂隙的发展。最终确定了抑制膨润土–砂混合物干缩开裂的最低掺砂率为30%。     

高温对混合型缓冲砌块渗透性能影响研究

在高放废物地质处置库中,温度升高会改变缓冲材料的渗透性能。以混合型缓冲砌块为研究对象,在不同温度(25、60和90℃)和含盐度(蒸馏水DI、模拟北山地下水平均值和最大值)条件下进行渗透试验,测试其在Z、θ方向的水力传导系数K。结果表明：水力传导系数K随温度升高而增加,其中在常温条件下,K在10^-12 m·s^-1数量级;而当温度从25℃升高到60或90℃时,K分别升高到1.49～1.76倍或1.09～2.45倍。混合型缓冲砌块的θ方向的K略大于Z方向的K,但不超过2倍,表现为各向同性。干燥状态试样的K值比保湿状态试样的K值高2～7倍,仍满足低于10^-10 m·s^-1的高放废物处置缓冲材料防渗性能要求,干湿状态对水力传导系数影响不大。     

混合型缓冲回填材料抗剪强度特性研究

高放废物深地质处置中,缓冲回填材料的抗剪性能对处置库的安全设计、施工及运营有重要的影响。本文从工程应用的角度出发,测试不同掺砂率时膨润土-砂混合物标准击实样在最优含水率条件下的抗剪强度指标。研究结果表明:随着掺砂率的增大,膨润土-砂混合物的抗剪强度指标略有下降;纯膨润土的抗剪强度指标随着干密度的增大而增大,随着含水率的增大而减小。通过测试和分析不同干密度和含水率时纯膨润土的抗剪强度指标,引入有效粘土密度和有效含水率的概念,对最优含水率条件下不同标准击实样的抗剪强度指标进行分析。     

静力压实膨润土-砂混合物膨胀特性研究

为研究缓冲回填材料静力压实试样的膨胀特性,选用高庙子钠基膨润土(GMZ)为缓冲回填材料的主料,对不同掺砂率的膨润土-砂混合物静力压实试样进行了室内膨胀力和膨胀率试验,并与动力击实高庙子膨润土-砂混合物试样的膨胀试验数据进行对比。结果表明,静力压实的高干密度试样膨胀特性试验数据结果可以很好地分布在动力击实低干密度试样数据拟合曲线上,说明静力压实与动力击实两种制样方法获得试样的膨胀特性具有完全的一致性,在现场施工时可以根据需要自由选择;同时也验证了最大膨胀力随初始干密度呈指数增长,最大膨胀率随初始干密度呈线性增长的正确性,说明高干密度与低干密度试样的膨胀特性,随掺砂率增大符合相同的变化趋势。