可壓縮管片
——新設計助力大深度隧道建設

研發背景

法國國家放射性廢物管理局一直在探索通過大深度隧道來儲存核廢料的方案。通過數年的研究,Callovo-Oxfordian(C-Ox)黏土巖層被確定為最適合儲存核廢料的地層。

傳統的襯砌設計在近500 m的深度下,需要大幅增加壁厚,這使得核廢料存儲隧道的施工成本變得過高。為解決這一問題,放射性廢物管理局的技術人員在對當地黏土巖層進行長期觀察后,最終提出建立“柔性”襯砌的設想。

“柔性”襯砌

自2014年開始,放射性廢物管理局對“柔性”襯砌的概念展開研究。相關研究基于2項試驗展開:在噴射混凝土襯砌中添加可壓縮的楔形元件,以及在預制構件環形回填過程中使用可壓縮的灌漿漿液。對試驗襯砌的監測證實了可壓縮元件是有效的,只要可壓縮元件能保持其塑性(即物體變形的能力),就可以抑制巖石收斂造成的應力。

經過8年的持續研究和對試驗段的監測,放射性廢物管理局擴展了“柔性”襯砌的設計,提出了將傳統預制混凝土管片改造為可壓縮管片的設計思路。改造的具體方式為:在傳統混凝土管片外部加裝1層具有彈性的可壓縮層。根據推算,20 cm的可壓縮材料加45 cm的混凝土管片在C-Ox黏土巖層中相當于100 cm的傳統混凝土管片。

可壓縮管片

法國國家放射性廢物管理局目前正在測試2種可壓縮管片設計思路,它們分別被稱為VMC和VAP。2種管片的基本結構都是在預制管片構件外添加1層可壓縮外殼。

VMC的可壓縮外殼由C-Ox黏土巖層中的土體構成。土體經過加工被制成小尺寸的管殼,然后通過水泥灌漿將大量小管殼凝結在一起。這個由小管殼構成的可壓縮外殼會被安裝在傳統預制混凝土管片的外側,以組成完整的可壓縮管片。VAP的可壓縮外殼則是一種以陶瓷或混凝土為材料制造的多孔墊層,這種多孔墊層同樣會被安裝在傳統混凝土管片的外側。

目前,可壓縮管片已經過了較多的相關測試,初步驗證了其可行性。法國國家放射性廢物管理局正在對各方案進行進一步的多標準分析比較。

(摘自 隧道網微信公眾平臺 2024-01-24)