缓冲材料试验台架热-水-力耦合数值模拟研究.pdf

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1、第22卷第5期中国矿业Vo1．22，No．52013年5月CHINAMININGMAGAZINEMav2O13缓冲材料试验台架热一水一力耦合数值模拟研究乔兰，曹胜飞，陈亮。，刘月妙，谢敬礼(1．北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083；2．核工业北京地质研究院，北京100029)摘要：在高放废物深地质处置中，缓冲材料是最后一道人工屏障，研究其在热一水一力多场耦合作用下的长期性能对处置库的稳定运行至关重要。基于热一水一力耦合基本理论，针对缓冲材料试验台架，开展了高庙子膨润土在多场耦合条件下的长期性能数值模拟研究。文章首先对高庙子

2、膨润土的基本物理力学性能进行介绍，随后建立了热一水一力多场耦合数值模型。该模型考虑了热、水在非饱和土中的传播，其中，Alonso—Gens的BBM模型被用于描述缓冲材料膨润土在非饱和条件下的力学性能。最后，采用LAGAMINE多场耦合数值软件，对缓冲材料膨润土在热一水一力多场耦合条件下的长期性能进行数值分析。分析结果表明，本数值方法可以很好的描述缓冲材料膨润土在多场耦合条件下的力学性能和水、热传播规律。关键词：高放废物处置；缓冲材料；热一水一力耦合中图分类号：TU443文献标识码：A文章编号：1004—4051(2013)05—011

3、7—05Numericalthermo‘-hydro。。mechanicalmodelingofbuffermaterialinmock—uptestfordeepgeologicaldisposalQIAOLan，CAOSheng—fei，CHENLiang，LIUYue-miao，XIEJing—li。(1．SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China；2．BeijingRes

4、earchInstituteofUraniumGeology，Beijing100029，China)Abstract：Bufffermaterialisthelastartificialengineeredbarriersfortherepositoryindeepgeologicaldisposalofhigh—levelradioactivewaste．Itisnecessarytodemonstratethelongtermpropertiesofthebuffermaterialundercoupledthermo—hydr

5、o—mechanicalconditionsaftertherepositoryclosed．Anumericalstudyofthetestisconductedinthispaper．TheprincipalTHMcharacteristicsofthebentonitearepresentatfirst．ATHMmodelisthenpresenttotacklethecomplexcouplingbehaviorsencounteredinthebentonite．Adetailedformulationcouplinghea

6、t，moistureinunsaturatedsoilisgiven．TheformulationofAlonso—Gensmechanicalmodelforunsaturatedsoilisincorporatedtoreproducethemechanicalbehaviorofthebentonite．Finally，withtheproposedmodel，numericalsimulationsofthemock—uptestarecarriedoutbyusingthecodeofLAGAMINE．Thetimevari

7、ationsassociatedwiththetemperature，degreeofsaturation，suctionandswellingpressureofthecompactedbentonitearestudied．Theresultssuggestthattheproposedmodelisabletoreproducethemechanicalbehaviorofthebentonite，andtopredictheat，moisturemotionundercoupledTHMconditions．Keywords：

8、radioactivewastedisposal；buffermaterial；thermo—hydro—mechanical(THM)modeling高放射性废物是一种放射性强、毒性大、核素半前衰变到人类可接受的水平。