膨潤(rùn)土顆粒混合物的堆積性質(zhì)與水-力特性研究進(jìn)展*

劉樟榮 葉為民② 張 召 崔玉軍 王 瓊② 陳永貴②

(①同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系， 上海 200092， 中國(guó)) (②同濟(jì)大學(xué)巖土及地下工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 上海 200092， 中國(guó)) (③法國(guó)國(guó)立路橋大學(xué)， 巴黎 77455， 法國(guó))

0 引 言

核工業(yè)的迅猛發(fā)展產(chǎn)生越來(lái)越多的放射性廢物，特別是放射性強(qiáng)、毒性大、半衰期長(zhǎng)且發(fā)熱量大的高水平放射性廢物(簡(jiǎn)稱(chēng)“高放廢物”)。高放廢物一旦向生物圈泄露將對(duì)人類(lèi)生存與發(fā)展構(gòu)成重大威脅，對(duì)其進(jìn)行安全處置是保障核能可持續(xù)利用、維護(hù)生態(tài)環(huán)境安全和事關(guān)子孫后代福祉的重大舉措。目前，國(guó)際上公認(rèn)最為可行的方案是深地質(zhì)處置(潘自強(qiáng)等， 2009)，即將高放廢物封存于500～1000im深的穩(wěn)定地質(zhì)體中，利用天然屏障(圍巖)和工程屏障(緩沖/回填材料、廢物罐和廢物固化體)等多重屏障系統(tǒng)來(lái)阻滯核素泄露與遷移，使之與人類(lèi)生存環(huán)境永久隔絕(圖 1)。

圖 1 處置庫(kù)中的施工接縫與膨潤(rùn)土顆粒用途Fig. 1 Technological voids and pellets in HLW repository

高壓實(shí)膨潤(rùn)土因其低滲透性、高膨脹性和強(qiáng)核素吸附能力，被許多國(guó)家確定為首選緩沖/回填材料(Ye et al.，2010)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)高壓實(shí)膨潤(rùn)土的熱傳導(dǎo)特性、水力特性、脹縮特性、微觀結(jié)構(gòu)演化規(guī)律和本構(gòu)模型開(kāi)展了大量研究(Lloret et al.， 2007; 劉月妙等， 2007; 葉為民等， 2009; 孫德安等， 2011; 劉毅， 2016; Cui， 2017)。然而，以高壓實(shí)膨潤(rùn)土塊體砌筑的工程屏障將不可避免地存在各種各樣的施工接縫，包括塊體與廢物罐之間(B-C)、塊體與塊體之間(B-B)及塊體與圍巖之間(B-R)的縫隙(圖 1)。施工接縫將成為地下水入滲與核素泄露的優(yōu)勢(shì)通道，直接影響工程屏障的形成及其緩沖性能，并最終威脅到處置庫(kù)的長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)(Wang et al.，2013; Mokni et al.，2016; 陳永貴等， 2017)。……