盐溶液作用下缓冲砌块接缝防渗性能研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:guoyuan22
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在高放废物地质处置库的建设与长期运营过程中,膨润土材料的屏障性能在长时间内会发生一定程度的演化,影响因素有很多,如放射线的照射、辐射热产生的温升、地下水的浸泡等。其中,地下水是具有一定盐分的水溶液,这会对缓冲屏障的防渗性能产生一定的影响,造成屏障作用的退化。而缓冲砌块之间的接缝会导致地下水优先从接缝处渗流,地下水中的盐分会影响缓冲砌块接缝部位的愈合程度,因此需要重视地下水对砌块接缝体系的防渗性能影响。本次研究的主要试验材料是高庙子膨润土和石英砂,掺砂率为30%,采用静压法压制成带接缝的圆饼状试样,接缝宽度为2mm,接缝中充填颗粒率为70%的颗粒膨润土,通过刚性壁设备开展渗透试验研究。此次渗透试验中的入渗液为人工模拟甘肃北山地下水溶液,即配制NaCl与Na2SO4的质量比例为2:1的溶液,并设置总溶解性固体(TDS)分别为0、0.5、1、2、5、10g/L的一系列溶液进行渗透,目的是探知盐溶液对缓冲砌块接缝体系的防渗效果的影响,渗透试验完成后对试样进行热传导性能测试、微观孔隙以及微观结构的观察对比,评价模拟地下水溶液作用下缓冲砌块密封性能的退化程度。研究表明:渗透试验过程中,试样的入渗速率随入渗液浓度的上升而增大,说明入渗液浓度的提高使试样的渗透性提高。试样入渗速率在渗透初期有一定幅度的波动,后期比较稳定,这是因为入渗液由试样底部流入试样,试样底部优先水化膨胀,前期阶段试样的膨胀不均匀。入渗液的浓度越高,渗出液电导率越大,但始终低于入渗液的电导率,表示部分离子吸附于了试样内。随着入渗液的浓度从TDS=0g/L上升到10g/L,试样的饱和水力传导系数从3×10-10cm/s升高到8.5×10-9cm/s。当入渗液浓度上升至1g/L时,水力传导系数达到1×10-9cm/s,由10-10进入到10-9数量级,当入渗液浓度继续从TDS=1g/L上升至10g/L时,试样的水力传导系数始终在10-9数量级内,说明试样的渗透性随着入渗液浓度上升而增大,防渗性能降低。渗透试验结束后,试样接缝带内的干密度有所增大,非接缝部位的干密度有所减小,说明试样趋向一定程度的愈合。随入渗液浓度升高,试样接缝带的干密度下降,非接缝带部位的干密度总体升高,愈合程度逐渐降低,盐分抑制了接缝体系的愈合。热传导系数随着入渗液浓度增加总体呈减小的趋势,分布范围在1.50-1.97W/(mK)之间。随着入渗液浓度升高,试样接缝带与非接缝部位的热传导系数差距增大,而且接缝带内部的热传导系数方差增大,热稳定性降低。压汞试验表明,当入渗液浓度上升时,孔隙数量增多。电镜观察发现,当入渗液浓度较低时,试样接缝带中的膨润土呈絮状形态,整体排列紧密,水化程度较高。盐分增加使得膨润土的微观形态趋向于颗粒状发展,整体构成较为疏松,接缝带的愈合程度逐渐下降,从微观上解释了防渗性降低的原因。
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