一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及岩土工程及土力学领域，尤其是一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法及系统，其中，一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，包括如下步骤：获取待测膨润土的孔隙比；利用所述孔隙比，获取所述待测膨润土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电势；根据所述无量纲电势和所述补偿无量纲电势，构建膨润土膨胀力预测模型；通过所述膨润土膨胀力预测模型预测待测膨润土的膨胀力。本发明专利技术通过土的物理化学方面理论结合膨润土层间的电荷电势对膨润土膨胀力的贡献，利用膨润土的孔隙比即可对膨润土膨胀力进行精准预测。本发明专利技术为高放射性核废物处置库中选择核素迁移的屏障缓冲材料，提供了可靠性高，精准度高的材料选取方法。的材料选取方法。的材料选取方法。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及岩土工程及土力学领域，尤其是一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法及系统。

技术介绍

[0002]膨润土具有高膨胀力，低渗透性，高吸附性等特征，因此被世界各个国家优先应用于高放射性核废物处置库中作为核素迁移的屏障缓冲材料。膨润土的膨胀特性是由于其具有特殊的土体结构。为了能够尽最大程度发挥膨润土的膨胀特性和密封特性，将一定含水量的膨润土粉末预先压制成一定初始干密度的膨润土压试样。这些压实的膨润土试样可放置在核废物处置罐和地下围岩之间作为屏障材料，当地下水浸入膨润土时，膨润土遇水膨胀，产生膨胀力，阻止地下水的浸入，同时如果核废物处置罐发生泄露，那么膨润土也会阻止核素迁移到外面。膨润土的膨胀力大小与膨润土的压实程度（即干密度）、含水量、矿物成分等多种因素相关。选用的压实膨润土试样的膨胀力如若太大，可能会对周围岩石产生破坏，进一步诱发地下水的渗透；如果试样的膨胀力太小，则起不到屏障缓冲核废物处置罐的作用；因此需要选用一定范围内膨胀力的膨润土作为缓冲材料，但目前对于膨润土膨胀力的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取待测膨润土的孔隙比；利用所述孔隙比，获取所述待测膨润土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电势；根据所述无量纲电势和所述补偿无量纲电势，构建膨润土膨胀力预测模型；通过所述膨润土膨胀力预测模型预测待测膨润土的膨胀力。2.根据权利要求1所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述获取待测膨润土的孔隙比，包括如下步骤：获取所述待测膨润土的干密度；利用所述干密度，获取待测膨润土的孔隙比，所述孔隙比满足如下公式：，其中，表示待测膨润土的孔隙比，表示待测膨润土的比重，表示待测膨润土的重度，表示待测膨润土的干密度。3.根据权利要求1所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述利用所述孔隙比，获取所述待测膨润土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电势，包括如下步骤：根据所述待测膨润土的物理特性，构建膨胀力双电层模型；利用膨胀力双电层模型，获取所述待测膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系；根据所述无量纲电势与孔隙比的函数关系，获得所述待测膨润土的无量纲电势；根据离子水化后所述待测膨润土的微观结构变化，获取离子水化能的补偿无量纲电势与孔隙比的函数关系；根据所述补偿无量纲电势与孔隙比的函数关系，获取所述离子水化能的补偿无量纲电势。4.根据权利要求3所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述膨胀力双电层模型满足如下公式：，其中，表示膨胀力，表示膨润土孔隙水离子浓度，表示玻尔兹曼常数，表示无量纲电势。5.根据权利要求3所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述无量纲电势与孔隙比的函数关系满足如下公式：，其中，和表示拟合系数，表示孔隙比，表示双电层系数，表示待测膨润土的比
重，表示待测膨润土的重度，S表示待测膨润土颗粒比表面积。6.根据权利要求3所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述补偿无量纲电势与孔隙比的函数关系满足如下公式：，其中，表示补偿无量纲电势，表示孔隙比。7.根据权利要求3所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海泉，王立忠，洪义，国振，李玲玲，
申请(专利权)人：海南浙江大学研究院，
类型：发明
国别省市：