基于晶层间水化模型膨润土的物理和变形以及持水特性研究

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1、中图分类号：ＴＵ４４３单位代号：１０２８０密级；公开学号：１２８２０２６８上洛大聋戀博±学位论文ＳＨＡＮＧＨＡＩＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ，ＤＯＣＴＯＲＳＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＾基于晶层间水化模型膨润Ｉ题±的物理和变形以及持水３特性研究一固家自然科学基金项目１２７２１９４（１）作者朱赞成学科专业结构工程导师孙德安教授诚霞２０－－书完成日期１５６２８ａ‘．ｉｄＨＳＬａｉ＾／寡Ｘ著州腦ｈｍｗ醒ｖＴ、：ｍ＿．ｈ海大学博±学位论文

2、上海大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合上海大学博±学位论文质量要求。＾答辩委员会签名；主任：＾气＾委贯；取、＾歡碎巧４槪导师：作１．乐答辩日期；心信、ｊ、ｓ［上海大学博±学位论文原创性声明本人声明；所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已发表一或撰写过的研究成果。参与同工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。‘文５：日期．签名幸货啼：心本论文使用

3、授权说明＇本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可＇Ｗ公布论文的全部或部分内容。签（保密的论聲文在滅解密后应遵守此规定）名；导师签名；疋哀日期；斗＾ＩＩ上海大学工学博士学位论文基于晶层间水化模型膨润土的物理和变形以及持水特性研究姓名：朱赞成导师：孙德安教授学科专业：结构工程上海大学土木工程系2015年06月III上海大学博士学位论文ADissertationSubmittedtoShanghaiUniversityf

4、ortheDegreeofDoctorinEngineeringStudyonphysicalproperty,waterretentionanddeformationbehaviourofbentonitebasedontheinterlamellarhydrationmodelPh.D.Candidate：ZhuZanchengSupervisor：Prof.SunDe’anMajor：StructuralEngineeringDepartmentofCivilEngineering,ShanghaiUniversity

5、June,2015IV上海大学博士学位论文摘要随着我国核工业的发展，高水平放射性核废料的处置正在成为一个紧迫而非常重要课题。深层地质处置被选作为我国高水平放射性核废料处置方法。鉴于膨润土优良的物理力学性质，内蒙古高庙子膨润土矿作为我国高水平射性核废物深地质处置库中缓冲/回填材料的首选供应原料。因核废料处置库的缓冲/回填材料要受到环境温度作用，因此有必要研究不同温度下高庙子膨润土的水力-力学特性。本文基于蒙脱石晶层间水化模型的原理，并利用滤纸法、热重分析、X射线衍射和膨胀变形试验等多种方法和手段，研究了高庙子钙基膨润土的物理属

6、性和热-水-力特性，揭示高庙子钙基膨润土不同温度下的持水性及膨胀变形机理。具体研究内容和结论如下：1.滤纸法是一种间接测量非饱和土吸力的方法，具有量程范围大、快捷、廉价、操作简单等优点。目前已有研究人员在常温下研究了WhatmanNo.42和国产双圈203滤纸的率定曲线，而在高温高吸力下其率定曲线的研究尚少见。本文使用15种饱和盐溶液的蒸汽平衡法分别在20℃、40℃、60℃、80℃下测试了WhatmanNo.42和国产双圈203两种滤纸的总吸力与滤纸含水率关系，并给出其总吸力率定曲线方程。试验结果表明，两种滤纸的持水性均随着

7、温度的升高而降低。本研究还用两种滤纸分别在20℃、40℃、60℃、80℃下测定高庙子钙基膨润土的土水特征曲线，试验结果显示用两种滤纸测得的该膨润土土水特征曲线相近，高庙子钙基膨润土随着温度的升高其持水性下降，并且发现尤其是温度超过60℃时，其土水特征曲线下降更明显，而在高吸力阶段温度对该膨润土的持水性影响不大。2.根据蒙脱石晶层间水化模型，建立了蒙脱石水化后的含水率计算公式，并认为蒙脱石发生第1层水化时的含水率即为残余含水率。用四种膨润土土水特征曲线试验数据，分析探讨了考虑不同初始干密度和同一初始干密度下不同温度环境对膨润土

8、土水特征曲线的残余含水率影响。研究结果表V上海大学博士学位论文明，膨润土的残余含水率与膨润土的比表面积、水膜厚度以及水膜密度成正比，而与膨润土的初始干密度和温度无关。通过实测和计算残余含水率比较，验证了本文给出残余含水率公式的合理性。3.根据蒙脱石晶层间水化模型，建立了采用脱气纯水作为溶剂