膨潤土膨脹力長期衰減特性的數值分析

(上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院，上海，200240)

壓實膨潤土遇水可發生膨脹，填充圍巖裂隙，形成防滲層，從而避免核廢料向周圍環境釋放，因此被用于核廢料處置庫的緩沖層。但地下核廢料處置庫的環境復雜，膨潤土的膨脹性會在多種因素的耦合作用下發生變化[1-2]。研究膨潤土的膨脹性在多種不同因素影響下的變化對評估核廢料處置庫的安全性具有重要意義。秦冰等[3-4]發現了GMZ01膨潤土試樣的膨脹率會受到干密度、浸泡液成分、濃度及豎向壓力的影響，并利用改進的三向脹縮儀進行了三向膨脹力試驗；孫德安等[5]對膨潤土進行了不同濃度溶液下的膨脹試驗，發現膨潤土的孔隙比與膨脹力在雙對數坐標中呈線性關系；葉為民等[6-7]通過利用泵壓法研究GMZ01微觀孔隙，得到了膨潤土自由膨脹的水土特征和體變特征，并發現在不同濃度NaCl溶液中飽和的膨潤土孔隙比在相同荷載下隨溶液濃度增加而減小。除溶液濃度對膨脹作用的抑制外，蒙脫石與溶液發生化學反應也會造成膨脹力的衰減。SCHRAMM[8]發現蒙脫石表面吸附的Na+與溶液中陽離子發生置換反應會使膨脹力減小；SAVAGE等[9]發現蒙脫石與溶液中物質發生化學反應會溶解并產生相應的非膨脹性次生礦物；陳寶等[10]通過實驗發現蒙脫石的溶解現象，蒙脫石含量減小將導致膨脹力衰減。針對核廢料處置庫自身的特殊性，工程上通常要求確保其在數萬年內的安全性，但傳統的巖土領域測試方法無法實現對膨潤土在長時間尺度下膨脹力衰減過程的準確預測?！?br>