花岗岩热-固耦合实验特性研究

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高放废物库开挖、施工、填料密封、监控,直到他们的漫长过程中服务期结束时,当高水平放射性废物库发生泄漏,将导致放射性废物近场的岩石墙壁温度的升高,造成岩石应力重新分布。在高温下,周围的岩石会产生新的裂缝,这些裂隙是一个潜在的泄漏放射性核素通道。因此,放射性废物高水平的安全处置是核能可持续发展,环境保护和子孙后代的福祉产生的重要影响因素,寻求安全,有效,可用,永久性贮存高水平放射性废物是一个亟待解决的课题之一。岩石和辐射热的长期效应的物理力学性能等参数评价对地下储存库场址选取,地下实验室施工和设计等显得尤为重要。
  由于地下贮存场地的开挖与制作,以及高放废物的化学作用,放射性废料地下处置必需考虑以下诸热-固耦合过程中的彼此相互作用。由于地下贮存场地的开挖与建造,以及高放废物的化学作用,放射性废物地下处置必须考虑以下诸热-固耦合过程中的相互作用:1)由于高放废物衰变放热过程而引起的岩体热学参数变化以及由此引起试样的裂隙度变化。2)高放废物在开挖过程中而引起的岩石裂隙度的变化以及相应反作用的试样热学参数变化;
  通过以上叙述,建立真正能够从物理化学力学内在机制上准确反映高放废物处置库花岗岩裂隙热(T)-应力(M)耦合机理的理论模型和分析方法仍然是很重要的。本论文主要分析温度对试样的热学参数和三轴压缩试验的力学性质影响研究,主要实验内容如下:
  1)完整和热处理后试样进行矿物成分和元素含量分析
  2)完整和热处理后花岗岩试样进行热学参数测定试验,测得花岗岩的热膨胀系数、热传导系数和比热容等热学参数。
  3)完整和热处理后花岗岩开展三轴试验,测得温度影响下的花岗岩力学性质。研究结果得出:本实验花岗岩试样主要由钾长石﹑钠长石﹑云母﹑石英和少量的绿泥石﹑方解石组成。温度的升高,导致完整试样和热处理后试样的比热容﹑轴向膨胀系数和热导系数的数值也随之增大。通过三轴试验发现,温度在常温~300℃内对花岗岩的力学性质影响基本不大。
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