[發明專利]用于高壓實膨潤土組合體界面滲透性測試的裝置及用途

在審

• 申請號: 201911010207.6
• 申請日: 2019-10-23
• 公開（公告）號: CN110702582A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 陳永貴;董欣欣;唐凌;劉聰;葉為民
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 31002 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

一種用于高壓實膨潤土組合體界面滲透性測試的裝置，該測試裝置主要包括恒體積實驗裝置、滲透輔助裝置、控制與量測裝置、壓樣輔助裝置四個部分。恒體積實驗裝置提供制樣、試樣組合以及變形限制等功能。滲透輔助裝置提供沿界面滲流所需的定位、通道和過濾等功能。控制和量測裝置提供水壓/流速控制、流量/水壓量測與記錄、膨脹力量測與記錄等功能。壓樣輔助裝置提供制樣所需的封堵等功能。本發明實現了高壓實膨潤土組合體恒體積膨脹力、組合體界面滲透性質、組合體界面水力劈裂及自愈合性質的自動化測試。本發明既可用于高壓實膨潤土組合體的膨脹?滲透性質研究，也可用于組合體界面的水力劈裂和自愈合性質研究。

技術領域

本發明屬于土木工程(巖土)及地質工程技術領域，涉及用于高壓實膨潤土組合體界面滲透性質測試的裝置。

背景技術

高水平放射性廢物具有放射性強、半衰期長、毒性大的特點。目前，深地質處置法是一種公認可行的處置手段，將其封存在深部巖層中，并采用多重屏障阻滯核素向外部環境遷移。在深地質處置概念中，工程屏障中的緩沖回填材料應具備維持工程結構穩定、阻止地下水滲流、阻滯核素遷移等關鍵功能。經過多年比選研究，膨潤土基材料由于具有強膨脹、低滲透和強吸附等性質，被各國優選作為深地質處置庫的緩沖和回填材料。

在深地質處置概念中，工程屏障系統通常采用高壓實膨潤土塊體砌筑而成。工程屏障系統中將會形成三類界面：高放廢物罐-壓實膨潤土間界面、壓實膨潤土組合體界面、壓實膨潤土-圍巖間界面。這些界面決定了工程屏障的物理力學完整性，并在一定程度上會影響其化學-水力-力學緩沖能力。在處置庫封閉后，圍巖中的地下水不斷滲入工程屏障。各類界面作為優勢滲流通道，決定著工程屏障系統的飽和進程。另一方面，由于高壓實膨潤土存在特殊的自封閉-愈合能力，滲流過程中高壓實膨潤土組合體界面將逐漸封閉、膠結、愈合，對增強水力學屏障能力起到積極作用。同時，界面的存在會導致飽和膨脹力降低、滲透系數增大，并且愈合后的高壓實膨潤土組合體界面可能仍然是水力學薄弱位置，因此需要研究高壓實膨潤土組合體界面的膨脹-滲透性質，進而評估工程屏障系統水力學愈合能力。

針對工程屏障系統中的界面問題，既有的研究主要為開展室內實驗，探究了廢物罐-壓實膨潤土界面、壓實膨潤土-圍巖界面的膨脹-滲透性質，其采用的滲流介質為水或空氣。然而，目前尚未針對高壓實膨潤土間(組合體)界面的膨脹-滲透性質開展研究工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于高壓實膨潤土組合體界面滲透性質研究的測試裝置，開展室內試驗研究，為深地質處置庫研究工作提供科學依據。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種用于高壓實膨潤土組合體界面滲透性測試的裝置，包括恒體積實驗裝置、滲透輔助裝置、控制與量測裝置、壓樣輔助裝置四個部分：

恒體積實驗裝置提供制樣、試樣組合以及變形限制等功能；

滲透輔助裝置提供沿界面滲流所需的定位、通道和過濾等功能；

控制和量測裝置提供水壓/流速控制、流量/水壓量測與記錄、膨脹力量測與記錄等功能；

壓樣輔助裝置提供制樣所需的封堵等功能。

恒體積實驗裝置為該測試裝置的主體部分，在整個測試階段使用；壓樣輔助裝置僅在壓樣階段使用，分別在恒體積實驗裝置的左、右兩側以嵌入式安裝，并在壓樣完成后拆除；滲透輔助裝置在滲透階段使用，分別在恒體積實驗裝置的左右兩側以嵌入式安裝；控制和量測裝置在滲透階段使用，采用管路和螺紋連接在恒體積實驗裝置的左側和頂部。所述各組成部分按照需要安裝使用。

進一步：