[发明专利]缓冲材料热-水-力-化学耦合性能试验台架的试验方法

说明书

本发明属于高放废物地质处置缓冲材料多场耦合性能试验研究领域，具体涉及一种缓冲材料热‑水‑力‑化学耦合性能试验台架的试验方法；包括以下步骤：步骤一，试验准备；步骤二，试验安装调试；步骤三，试验运行；步骤四，试验拆解；本发明的有益效果是：(1)能够实现可控边界条件和加载条件下的缓冲材料耦合试验；(2)可以开展不同耦合路径下的缓冲材料多场耦合性能试验；(3)包括试验设计、安装调试、运行和拆解等一系列过程，内容全面，普适性较强，操作方便。

技术领域

本发明属于高放废物地质处置缓冲材料多场耦合性能试验研究领域，具体涉及一种缓冲材料热-水-力耦合性能试验台架的试验方法。

背景技术

深地质处置被国际上公认为处置高放废物最有效可行的方法。膨润土由于具有极低的渗透性和优良的核素吸附等性能，已被国际上多个国家选作缓冲材料。我国高放废物地质处置采用多重屏障(地质介质属于天然屏障，废物体、包装容器和缓冲回填材料等属于工程屏障)深地质处置的方式进行处置。缓冲材料作为处置库中多重屏障系统的重要组成部分，是填充在废物罐和地质体之间的一道重要的人工屏障，起着工程屏障、水力学屏障、化学屏障、传导和散失放射性废物衰变热等重要作用，是地质处置库安全性和稳定性的有效保障。所以，缓冲材料的选择及其特性研究和性能评价显得尤为重要。

在高放废物地质处置库运行和关闭后，由于高放废物释热、地下水入侵和地应力等因素，缓冲材料长期处于温度场、渗流场和应力场相互耦合作用下，属于典型的热-水-力-化学多场耦合环境条件。为了确保缓冲材料的长期安全性，必须对这个体系的主要现象进行科学的模拟试验与数值分析。而缓冲材料热-水-力-化学耦合性能试验台架(Mock-up)可以克服空间和时间上的限制，在可控边界条件和加载条件下开展缓冲材料多场耦合性能试验最基本的验证试验。因此，建立一种缓冲材料热-水-力-化学耦合性能试验台架的试验方法，掌握模拟处置库条件下高压实膨润土的热-水-力-化学耦合特性，可以为缓冲材料原位试验和处置库建设提供可靠的试验依据和工程参数。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种获得缓冲材料高压实膨润土的热-水-力-化学多场耦合特性参数，为高放废物深地质处置库和工程屏障设计和建造提供参数依据的一种缓冲材料热-水-力-化学耦合性能试验台架的试验方法。

本发明的技术方案是：

一种缓冲材料热-水-力-化学耦合性能试验台架的试验方法，包括以下步骤：

步骤一，试验准备；

(1.1)试验采用的压实膨润土块应选择表面平整、无裂纹、无缺角的完整均匀块体；

(1.2)根据传感器的形状和设计位置，采用刻刀、直尺和台钻等工具对压实膨润土块体进行加工，保证传感器的顺利安装；

(1.3)将加工好的土块上下表面打磨，去除表层污垢，对其进行编号称量后，放入密封袋中备用，并取余土测定试样的含水量；

(1.4)对供水系统、传感器、气体测量和收集系统等进行标定，保证其在试验中的准确性，使其满足试验要求；

(1.5)采用去离子水对试验腔体内壁和渗流系统进行清洗，并对试验腔体进行量测，计算其容积；

步骤二，试验安装调试；

(2.1)对试验腔体系统进行精确定位，按照设计图纸进行压实膨润土块体和传感器的摆放安装；

(2.2)每个土块在进入腔体之前，均要再次称重记录；每安装一层，均要进行平整度测量，并实时调整土块位置，保证其水平布置；

(2.3)试验腔体和压实膨润土块中的所有缝隙均采用膨润土破碎颗粒或粉末填充，并记录其位置、质量等相关信息；