绪论 1
0.1 工程背景与意义 1
0.2 高放废物地质处置发展概况 3
0.3 国外缓冲／回填材料研究概况 5
0.3.1 试验仪器研制 6
0.3.2 主要工程特性试验研究 8
0.3.3 本构模型研究 10
0.3.4 热-水-力多场耦合研究 12
0.4 国内缓冲／回填材料研究概况 16
0.5 本书主要内容 17
第1章 高吸力下缓冲／回填材料持水曲线的温度效应及其吸附热力学模型 19
1.1 水蒸气平衡技术的误差分析 20
1.2 试样制备与试验方案 24
1.3 试验结果分析 26
1.4 持水曲线温度效应理论模型及应用 30
1.4.1 基于吸附热力学的高吸力段持水曲线的温度效应模型 30
1.4.2 模型验证 33
1.4.3 与已有温度效应模型的对比分析及其在低吸力段的应用 37
1.5 考虑温度效应的混合料的持水特性 40
1.5.1 试验概况 40
1.5.2 试验结果分析 44
1.5.3 考虑温度和含砂率影响的缓冲材料的持水模型 47
1.5.4 模型的验证 49
1.6 本章小结 50
第2章 考虑Klinkenberg效应的缓冲／回填材料的渗气特性 51
2.1 考虑Klinkenberg效应的渗气系数计算原理 52
2.2 试验方法与试验方案 54
2.3 试验结果与分析 56
2.3.1 初始应力对渗气特性的影响 56
2.3.2 气压力对渗气系数的影响与Klinkenberg效应 60
2.3.3 Klinkenberg渗气系数与体积含气率之间的关系 65
2.3.4 固有渗透系数与相对渗透系数 67
2.4 本章小结 70
第3章 缓冲／回填材料在单向压缩及加卸载循环中的变形特性 72
3.1 仪器构造与功能 72
3.2 仪器标定 77
3.2.1 荷重传感器的温度影响标定 77
3.2.2 LVDT的温度影响标定 79
3.2.3 不同温度下湿度传感器的标定 81
3.2.4 气体循环条件下的吸力控制值标定 83
3.2.5 固结室轴向密封摩擦力的标定 86
3.2.6 仪器自身变形的标定 88
3.3 试验方案 89
3.4 试验结果分析 90
3.4.1 控制温度与吸力的加卸载循环试验结果分析 90
3.4.2 不同温度下的膨胀变形试验结果分析 92
3.5 膨润土的胀缩变形特性及其影响因素研究 95
3.5.1 试样制备与试验方案 95
3.5.2 干密度、竖向压力、浸泡液体及吸湿方式对膨胀变形的影响 96
3.5.3 调整浸泡液体引起的渗析变形 97
3.5.4 膨润土在常温环境下加卸载循环中的变形规律 98
3.6 本章小结 103
第4章 缓冲／回填材料的三向膨胀力特性 105
4.1 膨润土的三向膨胀力特性 105
4.1.1 仪器简介与试样制备 105
4.1.2 三向膨胀力与试样初始状态的关系 109
4.1.3 竖向膨胀力与水平膨胀力之间的关系 111
4.1.4 膨胀力随时间变化规律 113
4.1.5 最终平衡时间 118
4.1.6 关于膨胀力来源的讨论 119
4.1.7 关于膨胀力时程曲线特征的几点说明 120
4.1.8 本节小结 121
4.2 膨润土-石英砂混合料的三向膨胀力特性 121
4.2.1 试验概况 122
4.2.2 试验结果分析 124
4.2.3 三向膨胀力的模型 127
4.2.4 模型的应用 129
4.2.5 讨论 129
4.2.6 本节小结 131
第5章 混合缓冲／回填材料在常温下的强度与应力-应变特性 133
5.1 试验概况 133
5.1.1 使用符号说明 133
5.1.2 试验仪器及改进 134
5.1.3 仪器标定 135
5.1.4 剪切速率选择 136
5.1.5 试样制备与试验方案 137
5.2 三轴剪切试验结果分析 138
5.2.1 应力-应变关系分析 138
5.2.2 体应变与轴向应变之间关系 141
5.2.3 试样破坏形式 143
5.2.4 破坏应力分析 144
5.3 膨润土-砂混合料力学参数分析 146
5.3.1 强度指标 146
5.3.2 杨氏模量 149
5.3.3 破坏比 151
5.3.4 泊松比 152
5.4 本章小结 154
第6章 考虑温度影响的缓冲／回填材料的强度特性与应力-应变特性 156
6.1 缓冲／回填材料高温-高压-高吸力三轴仪简介 156
6.2 膨润土的温控三轴试验与成果分析 157
6.2.1 试验方案 157
6.2.2 应力-应变曲线与强度分析 157
6.3 混合缓冲材料的温控三轴试验与成果分析 171
6.4 本章小结 186
第7章 缓冲／回填材料的热-水-力多场耦合模型 187
7.1 基本假设 188
7.2 场方程 188
7.2.1 质量守恒方程 188
7.2.2 动量守恒方程 189
7.2.3 能量守恒方程 189
7.3 热力学平衡限制条件与本构方程 190
7.3.1 热力学平衡限制条件 190
7.3.2 密度本构方程 191
7.3.3 内能本构方程 192
7.3.4 热流密度与内热源本构方程 192
7.3.5 扩散阻力本构方程与渗透定律 193
7.3.6 变形与饱和度本构方程 196
7.4 增量形式的控制方程 198
7.5 本章小结 202
第8章 缓冲／回填材料的热水-力多场耦合模型的数值求解、验证分析及应用 203
8.1 轴对称条件下缓冲／回填材料的热-水-力多场耦合模型的数值求解 203
8.1.1 热-水-力多场耦合模型的等效积分“弱”形式 203
8.1.2 轴对称条件下空间域与时间域上的有限元离散 208
8.1.3 缓冲／回填材料的热-水-力多场耦合计算程序THMCA 216
8.2 模型验证 218
8.2.1 西班牙FEBEX Mock-up试验简介 218
8.2.2 FEBEX Mock-up试验的计算模型 219
8.2.3 温度场计算结果 224
8.2.4 水分场计算结果 227
8.2.5 应力场计算结果 231
8.2.6 气压力场计算结果 235
8.3 讨论 235
8.3.1 关于温度场变化的讨论 235
8.3.2 关于水分场变化的讨论 239
8.3.3 关于气压力场变化影响的讨论 245
8.4 地质库混合缓冲材料的热-水-力耦合性状分析 250
8.4.1 研究对象与计算参数 250
8.4.2 含砂率对缓冲材料热-水-力耦合性状的影响 253
8.5 本章小结 255
第9章 主要创新成果及各章图表公式试验数量统计 257
9.1 本书的主要创新成果 257
9.2 本书各章的图表公式试验数量统计 259
参考文献 260