水-力耦合条件下膨润土-砂混合物的体变特性研究-岩土力学.PDF

第38 卷第4 期 岩 土 力 学 Vol.38 No. 4 2017 年4 月 Rock and Soil Mechanics Apr. 2017 DOI ：10.16285/j.rsm.2017.04.015 水-力耦合条件下膨润土-砂混合物的体变特性研究 1 1 2 1 1 1 1 陈志国 ，唐朝生 ，叶为民 ，王德银 ，王 鹏 ，孙凯强 ，施 斌 （1. 南京大学 地球科学与工程学院，江苏 南京 210023 ；2. 同济大学 岩土及地下工程教育部工程重点实验室，上海 200092 ） 摘 要：在高放核废物处置库中，膨润土-砂混合物是一种可选的缓冲回填材料，掌握其在水-力耦合条件下的体变特征对正 确评价处置库的长期安全性有重要意义。按照不同的石英砂掺量 （0%～50%）配制了 6 组膨润土/砂混合物，依次进行了单 轴侧限压缩、有荷膨胀 （轴向应力为0.2 MPa ）和饱和再压缩试验，获得了混合物在不同水-力路径下的变形特征，并着重分 析了砂掺量的影响。结果表明：（1）膨润土-砂混合物的压缩性与掺砂量、饱和状态和密实度有关。在非饱和及密实度较低 3 3 （ 1.7 g/cm ）的条件下，混合物的压缩指数随砂掺量的增加近似线性减小；当混合物压缩到较高的密实度（ 1.7 g/cm ） d d 并且饱和后，压缩指数受掺砂量的影响不明显，但其值远小于非饱和及低密实度状态。（2 ）混合物的最终膨胀率随着掺砂量 的增加呈指数减小，随膨润土有效干密度的增加而呈指数增加。掺砂量达到40%时，膨胀过程伴随有体积回落现象，且体积 回落率随砂掺量的增加而加剧。（3 ）混合物在不同水-力路径中及不同砂掺量条件下呈现的体变差异性与膨润土和砂在试样 中的分布状态及二者对土体骨架的主导作用有关，总体上，掺砂量越高或试样密实度越大，砂对体变的主导作用越强。（4 ） 混合物的膨胀力随掺砂量的增加而减小，通过引入膨润土有效干密度参数，建立了混合物膨胀力与该参数间的指数定量关系， 可对膨胀力进行预测，并从蒙脱石的体积变化率与质量分布率的角度进一步分析了混合物膨胀力的作用机制。 关 键 词：核废物地质处置；膨润土-砂混合物；缓冲/ 回填材料；压缩性；膨胀性；膨胀力 中图分类号：TU 433 文献标识码：A