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平台CCNBD-SHPB动态断裂韧性试验方法研究

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金属矿山 2010年第4期39卷 6-9,19页

作者：满轲周宏伟谢敬礼中国矿业大学(北京) 瑞士洛桑联邦理工大学

根据CCNBD(Cracked Chevron Notched Brazilian Disc)试件断裂韧性测试方法和分离式Hopkinson压杆(SHPB)的基本原理,研究了平台CCNBD-SHPB系统进行动态断裂韧性测试的方法。探讨了动态力平衡对满足SHPB的应力均匀化以及试验数据处理的... 详细信息

根据CCNBD(Cracked Chevron Notched Brazilian Disc)试件断裂韧性测试方法和分离式Hopkinson压杆(SHPB)的基本原理,研究了平台CCNBD-SHPB系统进行动态断裂韧性测试的方法。探讨了动态力平衡对满足SHPB的应力均匀化以及试验数据处理的重要性;推广了准静态的应力强度因子计算公式,将试件在动态力平衡状态下的最大载荷代入公式,从而得到动态断裂韧性。通过试验对理论进行了验证,结果显示基于平台CCNBD-SHPB的动态断裂韧性测试是准确的。

关键词： CCNBD-SHPB 动态断裂韧性应力强度因子动态力平衡

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黏土-砂混合物三轴压缩超声波特性研究

地下空间与工程学报 2024年第S01期20卷 119-127页

作者：刘桃根李玲王伟谢敬礼刘造保南昌工程学院土木与建筑工程学院南昌330099 河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室南京210098 河海大学岩土工程科学研究所南京210098 核工业北京地质研究所北京100029 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室沈阳110819 东北大学深部工程与智能技术研究院沈阳110819

为研究核废料缓冲回填材料的超声波特征,本文利用岩石三轴压缩伺服仪和超声波测试系统,开展侧限压缩和常规三轴压缩2种应力路径和2种超固结比状态OCR=0.83和2.9的压实黏土-砂混合物的三轴压缩试验和超声波测试。结果表明:侧限压缩试验... 详细信息

为研究核废料缓冲回填材料的超声波特征,本文利用岩石三轴压缩伺服仪和超声波测试系统,开展侧限压缩和常规三轴压缩2种应力路径和2种超固结比状态OCR=0.83和2.9的压实黏土-砂混合物的三轴压缩试验和超声波测试。结果表明:侧限压缩试验的纵、横波波速(V_(p)、V_(s))曲线表现出与轴压-轴向应变曲线相似的3阶段特征,但V_(p)曲线具有滞后效应;常规三轴压缩试验的V_(p)增加,V_(s)降低,V_(p)和V_(s)变化与围压有关。动剪切模量和动泊松比(G_(d)和μ_(d))的曲线分别与V_(s)和V_(p)的曲线相似,围压主要影响动剪切模量的大小;V_(p)和V_(s)与有效平均压力(p)有关,V_(p)和V_(s)与p的关系可用二次函数较好描述;横波信号的主频逐渐增大,主振幅先减小后增大,主频变得不易分辨,围压越大,横波信号衰减越强;Ⅰ和Ⅱ区随偏压加载而逐渐融合,横波分裂效应减弱。研究结果可为核废料缓冲回填材料的配比设计提供参考。

关键词：压实黏土-砂混合物三轴压缩应力路径超声波波速小波变换时-频谱

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膨润土-石墨混合材料导热性能试验研究

硅酸盐通报 2020年第5期39卷 1689-1693页

作者：谢敬礼佟强鲁文玥核工业北京地质研究院北京100029

压实纯膨润土的导热性能较差,常需添加石墨等导热性质好的材料制备混合型缓冲材料,以提高高放废物地质处置库中放射性废物衰变热的传导效率。使用Hot disk TPS2500s热常数分析仪测定不同温度条件下干燥膨润土-石墨混合材料的导热系数、... 详细信息

压实纯膨润土的导热性能较差,常需添加石墨等导热性质好的材料制备混合型缓冲材料,以提高高放废物地质处置库中放射性废物衰变热的传导效率。使用Hot disk TPS2500s热常数分析仪测定不同温度条件下干燥膨润土-石墨混合材料的导热系数、热扩散系数和体积比热,分析石墨含量、温度与混合材料导热性能参数的关系。试验结果表明,石墨可有效提高膨润土的导热系数、热扩散系数,添加30%~35%的石墨可使干燥高庙子(GMZ)钠基膨润土(ρd=(1.75±0.5)g/cm3)的导热系数达到与北山花岗岩相当的水平;温度对膨润土及混合材料的导热系数影响不大,混合材料的热扩散系数随温度升高而降低,体积比热随温度升高而增大。

关键词：缓冲材料膨润土石墨导热系数热扩散系数

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高庙子膨润土热膨胀特性试验研究

岩土工程学报 2022年第2期44卷 377-383,F0002页

作者：曹胜飞刘月妙谢敬礼闫安高玉峰佟强国家原子能机构高放废物地质处理创新中心北京100029 核工业北京地质研究院中核高放废物地质处置评价技术重点实验室北京100029

采用DIL806热膨胀仪,通过室内试验系统研究了不同影响因素对高庙子压实膨润土样品热膨胀性能的影响,获得了膨润土样品热膨胀系数随干密度、升温速率、含水率和环境气氛等条件的变化规律。试验结果表明:膨润土样品的热膨胀系数随着干密... 详细信息

采用DIL806热膨胀仪,通过室内试验系统研究了不同影响因素对高庙子压实膨润土样品热膨胀性能的影响,获得了膨润土样品热膨胀系数随干密度、升温速率、含水率和环境气氛等条件的变化规律。试验结果表明:膨润土样品的热膨胀系数随着干密度的增大而增大;样品热膨胀系数随初始含水率的升高而降低;高含水率的膨润土样品,其热膨胀系数随升温速率的升高而增大,含水率为0的试验样品其热膨胀系数随升温速率的升高略有下降;对于同一干密度和含水率的试验样品,空气氛围环境下样品的热膨胀系数要高于氩气氛围环境下的热膨胀系数。研究成果对分析膨润土的热膨胀性能,评价高放废物处置缓冲材料的长期稳定性具有一定的参考依据。

关键词：高庙子膨润土热膨胀系数干密度含水率升温速率气氛环境

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米级尺度缓冲材料砌块的制备方法研究

岩土工程学报 2023年第11期45卷 2411-2419页

作者：曹胜飞刘月妙谢敬礼高玉峰张奇佟强核工业北京地质研究院北京100029 国家原子能机构高放废物地质处置创新中心北京100029

在高放废物地质处置库中,缓冲材料通常以预制砌块堆砌的形式包裹在废物罐周围。掌握工程尺度大型砌块的制备技术,是地下实验室现场试验和处置库安全运行亟待解决的难题之一。以高庙子膨润土为研究对象,开展了米级尺度缓冲材料砌块制备... 详细信息

在高放废物地质处置库中,缓冲材料通常以预制砌块堆砌的形式包裹在废物罐周围。掌握工程尺度大型砌块的制备技术,是地下实验室现场试验和处置库安全运行亟待解决的难题之一。以高庙子膨润土为研究对象,开展了米级尺度缓冲材料砌块制备方法及性能检验的研究。采用3种加载速率和持荷时间制备高压实砌块,分析了加载速率和持荷时间对砌块压实完整性和均匀性的影响。通过对砌块不同部位切割取芯,发现其干密度和含水率等物性指标的离散性较小,表明砌块的均匀性良好。综合考虑砌块完整性、均匀性和制备效率等因素,提出了米级尺度大型砌块的制备方法,并据此制备出了适用于工程条件的缓冲材料大型砌块,研究结果可为地下实验室缓冲材料现场试验提供技术支持。

关键词：缓冲材料米级尺度砌块制备方法物性指标检验

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膨润土渗透试验误差分析和可行性探究

岩石力学与工程学报 2010年第A02期29卷 4202-4206页

作者：曹胜飞乔兰刘月妙姜银华马利科谢敬礼北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 核工业北京地质研究院北京100029

在高放废物深地质处置缓冲/回填材料研究中,缓冲材料作为填充在废物罐和地质体之间的最后一道人工屏障,起着水力学屏障的重要作用,阻止地下水流至废物罐表面,同时阻止废物核素渗漏至围岩中。因此,研究膨润土的渗透性可以为处置库设计提... 详细信息

在高放废物深地质处置缓冲/回填材料研究中,缓冲材料作为填充在废物罐和地质体之间的最后一道人工屏障,起着水力学屏障的重要作用,阻止地下水流至废物罐表面,同时阻止废物核素渗漏至围岩中。因此,研究膨润土的渗透性可以为处置库设计提供重要的基础参数。通过6组膨润土常规变水头渗透试验,分析渗透系数随时间的变化关系,得出渗透系数随时间的变化曲线。根据膨润土物理化学特性、变水头渗透原理和试验的环境条件,分析渗透系数变化曲线形成的原因和数据测量的准确性,进而进行渗透系数的误差分析,并根据误差产生的原因提出改进试验方案,即采取封闭试验系统消除水分蒸发的影响,并进行可行性分析。

关键词：土力学膨润土渗透速率渗透系数蒸发误差分析

北山花岗岩岩屑-膨润土混合材料导热性能研究

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岩土力学 2018年第8期39卷 2823-2828,2843页

作者：谢敬礼马利科高玉峰曹胜飞刘月妙核工业北京地质研究院北京100029

高放废物地质处置库缓冲/回填材料的重要作用之一是传导和散失高放废物衰变热,在膨润土中添加石英砂、石墨、花岗岩岩屑等导热性能较好的添加剂是提高缓冲/回填材料导热性能的主要方法。选用北山花岗岩岩屑为添加剂,与高庙子钠基膨润土G... 详细信息

高放废物地质处置库缓冲/回填材料的重要作用之一是传导和散失高放废物衰变热,在膨润土中添加石英砂、石墨、花岗岩岩屑等导热性能较好的添加剂是提高缓冲/回填材料导热性能的主要方法。选用北山花岗岩岩屑为添加剂,与高庙子钠基膨润土GMZ01组成混合材料,制备不同含水率、不同密度的试样。使用Hot Disk TPS2500s热常数分析仪测定样品的导热系数,分析其与花岗岩岩屑含量、干密度、饱和度等参数的关系,并运用多种混合物热传导模型分析预测导热系数。研究结果表明,花岗岩岩屑能够有效提高缓冲/回填材料的导热性能,混合材料的导热系数分别与其饱和度、气体体积存在线性关系;Maxwell方程能够较好预测北山花岗岩岩屑-膨润土混合材料的导热系数。

关键词：高放废物地质处置缓冲/回填材料导热系数高庙子膨润土北山花岗岩

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膨润土砌体墙受压性能及其本构模型的构建

中国矿业 2024年第6期33卷 227-235页

作者：马利科杨建明谢敬礼核工业北京地质研究院北京100029 国家原子能机构高放废物地质处置创新中心北京100029 中国黄金集团股份有限公司北京100011

我国高放地质处置库“三步走”战略稳步推进,研究缓冲/回填材料砌体结构力学性能及其破坏特性,可为缓冲/回填材料砌体结构的设计,以及砌块的地面堆砌储存提供基础数据。本文采用合适的压制路径将高庙子钠基膨润土粉末压制成砌块,并采用... 详细信息

我国高放地质处置库“三步走”战略稳步推进,研究缓冲/回填材料砌体结构力学性能及其破坏特性,可为缓冲/回填材料砌体结构的设计,以及砌块的地面堆砌储存提供基础数据。本文采用合适的压制路径将高庙子钠基膨润土粉末压制成砌块,并采用干砌方法堆砌成砌体墙,设计并进行了砌块单元间界面性能试验和轴心抗压试验,得到了砌块单元间界面剪切强度与剪切位移关系,分析了砌体墙应力-应变曲线和破坏形态。试验结果表明,砌体墙变形破坏经历特性变形、局部裂纹扩展、竖向裂纹贯通、失稳破坏和残余变形几个阶段。砌体墙的第一条裂隙出现在单个砌块单元内部,反映了砌块单元的压制质量是控制砌体墙工程性能的重要影响因素之一。基于试验数据,通过对比分析施楚贤、朱伯龙、TURNSEK和HODGKINSON及仲继清的本构关系发现,在峰前上升曲线段采用试验数据对仲继清模型参数进行修正,获得的理论应力-应变曲线与试验曲线较为吻合。

关键词：高放废物处置缓冲/回填材料膨润土砌体墙力学性能本构关系

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高庙子膨润土及其混合材料导热性能研究

地下空间与工程学报 2019年第6期15卷 1719-1725页

作者：谢敬礼刘月妙曹胜飞马利科核工业北京地质研究院

导热性能是高放废物地质处置库缓冲/回填材料的重要性能之一。采用瞬变平面热源法,研究了我国高放废物地质处置首选缓冲/回填材料高庙子膨润土,及以其为主料,添加不同含量石英砂、北山花岗岩碎屑组成的混合材料的导热性能。分析了添加... 详细信息

导热性能是高放废物地质处置库缓冲/回填材料的重要性能之一。采用瞬变平面热源法,研究了我国高放废物地质处置首选缓冲/回填材料高庙子膨润土,及以其为主料,添加不同含量石英砂、北山花岗岩碎屑组成的混合材料的导热性能。分析了添加剂种类和含量、干密度、饱和度等因素对导热系数的影响。研究结果表明:高庙子膨润土及其混合材料的导热系数、热扩散系数都随干密度和含水量的增大而增大;石英砂、北山花岗岩碎屑能够不同程度提高膨润土的导热系数,石英砂的作用优于北山花岗岩碎屑;饱和度对添加剂发挥其提高缓冲/回填材料导热性能的作用影响明显,饱和度越高,添加剂的作用越显著。

关键词：高放废物地质处置缓冲/回填材料高庙子膨润土导热系数热扩散系数