岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (3): 789-798.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0405

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膨润土加砂混合物干燥收缩特征及缩裂机制研究

DAO Minh-huan1, 2,刘清秉3,黄伟4,项伟1, 3,王臻华1   

  1. 1. 中国地质大学(武汉) 工程学院,湖北 武汉 430074;2. 河内资源与环境大学,越南 河内 100803;3. 中国地质大学(武汉) 教育部长江三峡库区地质灾害研究中心,湖北 武汉 430074;4. 核工业西南勘查设计研究院有限公司,四川 成都 610065
  • 收稿日期:2019-02-25 修回日期:2019-07-29 出版日期:2020-03-11 发布日期:2020-05-25
  • 通讯作者: 刘清秉,男,1984年生,博士(后),副研究员,主要从事特殊土工程性质方面的科研工作。E-mail: liuqingbing_1357@163.com E-mail: 1098902316@qq.com
  • 作者简介:DAO Minh-huan,男,1984年生,博士研究生,主要从事黏土物化性质及特殊土改良方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.41572286,No.41972298)。

Study on desiccation –shrinkage characteristic and shrinkage cracking mechanism of bentonite and sand mixtures

DAO Minh-huan1, 2, LIU Qing-bing3, HUANG Wei4, XIANG Wei1, 3, WANG Zhen-hua1   

  1. 1. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074, China; 2. Faculty of Geology, Hanoi University of Natural Resources and Environment, Hanoi 100803, Vietnam; 3. Three Gorges Research Center for Geo-hazard of Ministry of Education, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074, China; 4. Southwest Exploration and Design Institute of Nuclear Industry, Chengdu, Sichuan 610065, China
  • Received:2019-02-25 Revised:2019-07-29 Online:2020-03-11 Published:2020-05-25
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41572286, 41972298).

摘要: 膨润土加砂混合物作为核废料储存库缓冲材料,在库内高温高吸力条件下易干燥收缩,对工程安全运营有着重要影响,研究其收缩特性具有实际意义。以砂?膨润土混合物的饱和压实样为研究对象,采用自制恒温箱控制其收缩进程,分析含砂量及干密度对混合物收缩特性的影响。研究结果表明:干燥―收缩过程水分蒸发可分为减速阶段与残余阶段。减速阶段内水分迁出受控于干密度,而最终残余含水率主要受膨润土含量的影响。增加初始干密度和降低膨润土含量可使混合物变形协调,减少收缩变形的各向异性。膨润土含量M和初始干密度??是影响干燥―收缩过程的重要物理量,与Cornelis收缩模型中的拟合参数及最终孔隙比e0具有很好的相关性。同等干密度条件下,随膨润土含量降低,压实膨?砂混合样的微观结构形态趋于致密化的趋势,从而有效地抑制了干燥收缩过程中裂隙发育与演化程度。

关键词: 膨润土加砂混合物, 干缩, 初始干密度, 收缩模型

Abstract: As a buffer material for nuclear waste storage, bentonite-sand mixture tends to shrink under high temperature and suction conditions, which affects the safety operation of engineering projects. Therefore, it is of great practical significance to study the shrinkage characteristics of bentonite-sand mixture. This paper investigates the influence of sand content and compactness on desiccation shrinkage characteristic of saturated compacted sample of bentonite-sand mixtures placed at custom designed thermostatic chamber. It is shown that water evaporation in the process of desiccation can be divided into deceleration and residual stages. In the former stage, the water migration is dominated by the dry density, while the final residual water content is mainly affected by bentonite content. An increase in the initial dry density and decrease in the bentonite content can coordinate the deformation of the mixture and hence reduce the anisotropy of shrinkage deformation. The bentonite content M and the initial dry density ?? are the key physical parameters affecting the drying-shrinkage process and have a close correlation to the Cornelis model parameters and the final pore ratio e0. At a given dry density, the microstructures of compacted samples tend to densify as M decreases, thereby effectively inhibiting the development and evolution of cracks during the drying-shrinkage process.

Key words: bentonite-sand mixture, desiccation shrinkage, initial dry density, shrinkage model

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