新疆阿尔泰膨润土持水特性及微观结构特征研究

摘要

核废物的处置问题已刻不容缓,通过对各种处置方案的对比分析,目前深地质处置法被认为是最现实可行的办法。膨润土因其极低的渗透性和优良的核素吸附等性能被认为是首选缓冲/回填材料一用于封堵通往地下处置库的通道、以隔断处置库内核废料与外界环境联系。本文以非饱和土理论为依据,利用先进的非饱和土试验方法,对新疆阿尔泰膨润土的基本性质、土水特征、微观结构特征等进行了研究,获得了相关成果:
　　 1.新疆阿尔泰膨润土蒙脱石含量高,阳离子交换容量和比表面积较大,塑性指数高,粘粒含量高,渗透性低,同时还具有良好的导热性能和高膨胀性2.应力状态对新疆阿尔泰膨润土的土水特征曲线的影响基本上局限在低吸力阶段,低吸力范围内,自由状态下含水量随吸力的降低产生突变,侧限状态下含水量随吸力的降低变化较为平缓,但在高吸力范围内,自由和侧限状态下的持水特征曲线无明显不同,含水量随吸力的变化不大；初始干密度对土水特征曲线的影响较大,初始干密度越大,新疆阿尔泰膨润土的脱水速率越慢,残余含水量越高,持水性能越强；初始含水量对土水特征曲线影响不大。
　　 3.在自由水化过程中,新疆阿尔泰膨润土的体积受吸力变化影响较显著,在用体积含水率表达其土水特征曲线时,应考虑其体积变化的影响；新疆阿尔泰膨润土的持水性能略低于内蒙古高庙子膨润土,其原因可能与二者塑性指数的差异有关。
　　 4.自由状态下,新疆阿尔泰膨润土的膨胀主要来自于集合体间大孔隙的膨胀,从而形成了明显的集合体结构体特征；侧限状态下,膨润土的孔隙出现了均质分布特征。
　　 5.自由状态下,新疆阿尔泰膨润土在水化过程中的膨胀势与其初始干密度有关,即初始压实密度越大,水化过程中表现出膨胀性越大；而初始含水量对其在水化过程中的膨胀特性影响不大。