[发明专利]一种缓冲材料膨胀力及饱和渗透试验方法

说明书

本发明属于高放废物地质处置缓冲材料膨胀和渗透试验研究领域，具体涉及一种缓冲材料膨胀力及饱和渗透试验装置及方法；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膨润土的膨胀和渗透性能参数，为高放废物深地质处置库和工程屏障设计提供参数依据的一种缓冲材料膨胀力及饱和渗透试验方法；本发明的有益效果是：(1)能够实现恒体积条件下膨润土的膨胀力测定；(2)可以实现不同温度和排气条件下样品的膨胀力和渗透性能测试；(3)可对同一试样同时开展膨胀力和饱和渗透系数测试，操作方便、测量便捷，测试结果精度高。

技术领域

本发明属于高放废物地质处置缓冲材料膨胀和渗透试验研究领域，具体涉及一种缓冲材料膨胀力及饱和渗透试验方法。

背景技术

缓冲材料作为处置库中多重屏障系统的重要组成部分，起着工程屏障和水力学屏障的作用。在高放废物处置库中，用作缓冲材料的膨润土既要封闭处置库围岩与废物罐间的空隙以及近场围岩的裂隙，又要缓解地层中围岩压力对废物罐的作用，因此既需要一定的膨胀力又需要具备一定的膨胀变形能力，有必要对缓冲材料膨润土的膨胀性能进行研究。

地下水是造成废物罐腐蚀的主要因素，也是高放废物向处置库外界空间泄漏的载体。缓冲材料作为填充在废物罐和地质体之间的最后一道人工屏障，起着水力学屏障的重要作用，阻止地下水(可能含有腐蚀物质)流到废物罐表面，同时阻止废物罐水溶化合物和核素渗漏到围岩中，因此必须掌握缓冲材料膨润土的渗透特性。

膨胀力是土体在不允许侧向变形下充分吸水，使其保持不发生竖向膨胀所需施加的最大压力值。即膨胀力是土体试样在体积不变时由于吸水膨胀而产生的最大内应力。膨胀力试验中量测膨润土的膨胀力试验方法主要有三种，分别是自由膨胀-压缩试验法、加载膨胀-压缩试验法和恒体积试验法，根据实验的实测结果和理论分析，恒体积试验法测得的膨胀力比较适中。

缓冲材料是一种具有高膨胀性的非饱和土，其渗透性能主要指的是非饱和渗透性能和饱和渗透性能。在高放废物处置库运行过程中，缓冲材料初始阶段处于非饱和状态，若干年后达到饱和。对于低渗透介质的缓冲材料来说，采用常规的土工试验规范测试其渗透系数，耗时长，精度差，难以满足测试需求。

本发明针对高膨胀和低渗透介质的缓冲材料膨润土，采用自主研发的高温膨胀渗透仪试验设备(专利号：ZL200920154214.9)，建立了一种同时可以测量膨胀力和饱和渗透系数的试验方法。

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膨润土的膨胀和渗透性能参数，为高放废物深地质处置库和工程屏障设计提供参数依据的一种缓冲材料膨胀力及饱和渗透试验方法。

本发明的技术方案是：

一种缓冲材料膨胀力及饱和渗透试验方法，包括以下步骤：

步骤1、样品制备

步骤1.1按预定的干密度和体积等参数，计算并称量相应质量的膨润土，倒入压实模具；

步骤1.2采用单轴静力压制方式制备试验样品，同时测量试验样品的质量、高度和直径，计算出试验样品的真实干密度；

步骤2、样品安装

步骤2.1将透水石放置在压力室的凹槽中，依次放置试验样品和透水石；

步骤2.2将压力传感器与压力室紧固连接，整体放入试验箱体中；

步骤2.3将各通道的进、出水管连到压力室相应的进、出水管接头上。

步骤3、样品测试

步骤3.1提前打开数据采集系统，开始记录所有试验参数；