[发明专利]一种模拟裂隙试验装置及试验方法

说明书

本发明公开了一种模拟裂隙试验装置及试验方法，涉及高放废物地质处置缓冲/回填材料长期安全性能试验技术领域，包括依次连通的供液瓶、蠕动泵、除气机构、模拟裂隙机构和收集器，供液瓶盛放液体，模拟裂隙机构包括相互扣合的上模具和下模具，上模具和下模具之间的缝隙为模拟裂隙，上模具和下模具的中心位置设置有样品仓，样品仓盛放样品，通过改变上模具和下模具之间模拟缝隙的高度实现不同开度裂隙的模拟。本发明探究不同液体及不同流速，流过不同开度的模拟裂隙，缓冲/回填材料膨润土所产生的膨胀变化、颗粒物质向外移动规律以及流出液体的浊度、电导的变化及液体的体积值，对于研究高放废物地质处置缓冲/回填材料长期稳定性有极大的重要性。

技术领域

本发明涉及高放废物地质处置缓冲/回填材料长期安全性能试验技术领域，特别是涉及一种缓冲/回填材料模拟裂隙试验装置及试验方法。

背景技术

高水平放射性废物简称高放废物，含有大量毒性大、半衰期长的放射性核素，释热量大，环境风险高，需要高程度的包容和隔离措施以保护人和环境不受其危害。如何实现高放废物的安全处置，是一个世界性的难题。目前，深地质处置被认为是合理可行的高放废物处置方案，世界各有核国家对此开展了大量研究工作。深地质处置的目标是通过在距地表深达500～1000m的稳定地质体中建设高放废物处置库，实现高放废物的最终安全处置，使其永久与人类生存环境隔离。高放废物处置库一般采用“多重屏障”的设计理念，废物体、包装容器和缓冲/回填材料称为“工程屏障”，处置库围岩称为“天然屏障”。

地下水是高放废物向处置库外界空间泄漏的载体。缓冲/回填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/回填材料(主要基材为膨润土)与裂隙岩体接触的界面，在不同化学成分、不同流速的地下水作用下所产生的膨胀变化、粘土颗粒物质向外移动规律、流出液体的浊度和电导等的变化规律。

研究缓冲/回填材料膨润土在土-岩界面的模拟裂隙试验需要进行不同开度、倾角裂隙的比较，研究地下水化学成分及流速、膨润土成分及密度与膨胀变形、颗粒物质向外移动规律、流出液体的浊度、电导的变化等的相互关系。而现有技术无法同时研究如此多的影响因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟裂隙试验装置及试验方法，以解决上述现有技术存在的问题，探究不同的液体及不同流速，流过不同开度的模拟裂隙时，缓冲/回填材料产生的膨胀变化、颗粒物质向外移动规律和流出液体的浊度、电导的变化及液体的体积值。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种模拟裂隙试验装置，包括依次连通的供液瓶、蠕动泵、除气机构、模拟裂隙机构和收集器，所述供液瓶用于盛放液体，所述模拟裂隙机构包括相互扣合的上模具和下模具，所述上模具和所述下模具之间的缝隙为模拟裂隙，所述上模具和所述下模具的中心位置设置有样品仓，所述样品仓用于盛放样品，通过改变所述上模具和所述下模具之间模拟缝隙的高度实现不同开度裂隙的模拟。

优选的，所述模拟裂隙机构的一侧设置有第一进液管，所述模拟裂隙机构的另一侧设置有第一出液管，所述第一进液管和所述第一出液管均与所述模拟裂隙连通，所述除气机构通过管路与所述第一进液管连通，所述收集器与所述第一出液管连通。

优选的，所述上模具和所述下模具之间设置有第一密封圈，所述第一进液管的进液口和所述第一出液管的出液口位于所述第一密封圈的内侧，所述第一密封圈设置在靠近所述上模具和所述下模具的边缘的凹槽中，所述上模具和所述下模具通过若干第一螺栓连接，若干所述第一螺栓位于所述第一密封圈的外侧，所述下模具的底部设置有若干支撑座。