[实用新型]一种缓冲回填材料膨胀力随吸水量变化关系的测量装置

说明书

技术领域

在高放废物深部地质处置的工程屏障体系中，缓冲回填材料是作为阻截放射性核素向地下水环境迁移的最主要包封设施。本实用新型涉及一种缓冲回填材料膨胀力随吸水量变化关系的测量装置。

背景技术

在2009年12月第28卷第12期的《岩石力学与工程学报》上，刊登了兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室的张虎元、梁健、刘吉胜、崔素丽的论文——《混合型缓冲回填材料压实性能研究》，该文引言里记载到：“高放废物深部地质处置的工程屏障体系中，缓冲回填材料是指填充在废物容器之间及废物容器与地质体之间的材料。作为阻截放射性核素向地下水环境迁移的最主要包封设施，一般认为，缓冲回填材料应具备4个方面的作用。（1）工程屏障作用：缓冲围岩压力对废物罐的影响，保持废物罐处于处置洞室中心，维护处置库结构的稳定性；（2）水力屏障作用：充填废物罐与围岩间的空隙和近场岩石中的裂隙或空隙，阻止地下水（可能还有腐蚀性物质）渗流到废物罐表面；（3）化学屏障作用：阻止氧化剂到达废物罐表面，同时阻止放射性气体和水溶性化合物渗漏到围岩中；（4）导热作用：传导核燃料残余的衰变能及其转化的热量。”“深部地质处置工程屏障体系中，膨润土—砂混合物作为缓冲回填材料已是世界上主流开发方向。如加拿大采用Avonseal膨润土与砂混合，砂添加比例为50%，日本使用Kunigel V1膨润土按7:3的比例添加石英砂；比利时对Fo-Ca钙基膨润土与砂混合物进行研究，认为砂添加比例为35%时得到缓冲回填材料最优的性能。过去20年间，我国主要围绕膨润土主料的筛选，初步认为，内蒙古高庙子膨润土是适宜的缓冲回填材料”。

缓冲回填材料遇地下水会膨胀，膨胀后的缓冲回填材料不能很好的发挥上述四个方面作用。而现有技术中，还没有公开缓冲回填材料膨胀力随吸水量变化关系的测量装置。

发明内容

现有技术中遇到的技术问题是，为了更好的预防缓冲回填材料膨胀问题，如何测定缓冲回填材料的膨胀力随吸水量之间的变化关系。为解决上述技术问题，本实用新型公开如下测量装置：

一种缓冲回填材料膨胀力随吸水量变化关系的测量装置，缓冲回填材料试样四周由环刀包围，缓冲回填材料试样上、下面分别放置有上透水石、下透水石，在上透水石下面中间位置开有凹穴，凹穴中装有土压力传感器，缓冲回填材料试样通过上、下透水石夹持在夹具中，土压力传感器上面与凹穴上面位于同一水平面，缓冲回填材料试样上面、环刀上环面、上透水石下面以及土压力传感器下面位于同一水平面，缓冲回填材料试样下面、环刀下环面以及下透水石上面位于同一水平面，夹持有缓冲回填材料试样的夹具位于封闭容器中，土压力传感器通过导线与封闭容器外的应变仪连通，在封闭容器外还装有带刻度的盛水量筒，通过导管与封闭容器连通。

进一步，上述封闭容器外还具有时钟。主要用于记录时间。

进一步，上述封闭容器的侧面开有观察窗。主要用于观察封闭容器内的情况。

进一步，上述导管带有排气管。这是因为向封闭容器内注入水，会因封闭容器内有空气而使封闭容器无法全部充满水。虽然本发明只要求缓冲回填材料完全浸入水中即可，但如果是在封闭容器完全充满水后，再开始测量，吸水量的测量会更加直观精确。除了在导管上加装排气管外，在封闭容器顶部加装排气阀门、或者加装抽真空装置等，都可以实现将封闭容器内空气排空的目的。

本实用新型的有益效果是：实现了缓冲回填材料膨胀应力随吸水量变化关系的测量，其操作简单方便，花费少。上述测量装置适用于测量各种以膨润土为主料的缓冲回填材料。

附图说明

图1  测量装置视图。

附图标记：1—容器，2—夹具，3—透水石，4—环刀，5—缓冲回填材料试样，6—土压力传感器，7—量筒，8—导管，9—应变仪，10—导线，11—时钟，12—观察窗，13—排气管。

具体实施方式

实施例

用环刀4切好缓冲回填材料试样5，用导线10将土压力传感器6和应变仪9连接，将土压力传感器6放入上透水石3下面的凹穴，用上下透水石3夹持带有缓冲回填材料试样5的环刀4，上、下透水石3各完全覆盖环刀4上下环面，用夹具2夹持上、下透水石3，将夹具2放入封闭容器1内，夹具2可以与封闭容器1底部接触，也可以吊挂在封闭容器1内。导管8一端连接量筒7，一端通入封闭容器1中，量筒7内盛有水。通过量筒7向封闭容器1内注入水，直至缓冲回填材料完全浸没于水中。测量开始后，量筒7的液面下降量，即为缓冲回填材料试样5的吸水量。通过量筒7向封闭容器1内注入水时，也可以在封闭容器1完全注满水之后再开始测量，封闭容器1内的空气通过导管8上的排气管13排出。