高放废物地质处置库缓冲/回填材料的气体渗透问题研究进展

简要回顾和总结了国内外学者对处置库中的气体形成与渗透机制,注气试验装置与试验方法,以及气体渗透特性等方面的研究成果和最新进展。研究表明,深地质处置库运营过程中会由于金属无氧腐蚀等产生以氢气为主的多组分气体,气体在缓冲/回填材料中主要以对流–扩散渗流、黏性–毛细管两相流、局部膨胀通道渗流和沿宏观裂缝渗流等4种机制渗透。为此,各国学者先后研发了恒体积渗透装置、K0渗透装置、等向应力渗透装置和三轴渗透装置等注气试验装置,采用控制注气流量速率法或控制注气压力法开展了大量注气试验,发现缓冲/回填材料的气体渗透率和特征压力等渗透特性均与其物理性质和边界条件等诸多因素有关。考虑到处置库实际运营工况的复杂性,多场(热–水–化–力)多相(固–液–气)耦合条件下的缓冲/回填材料的气体渗透特性研究将是今后的一个重要工作方向。     

膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究

中国膨胀土分布十分广泛且与人类活动密集区高度重叠。由于其胀缩性、裂隙性与超固结性（“三性”）特征,膨胀土极易受气候变化和工程活动影响而诱发滑坡灾害。然而,传统的防治技术无法适应具有“三性”特征的膨胀土滑坡与工程边坡治理要求,导致滑坡屡治不止,成为工程“癌症”。“十三五”国家重点研发计划项目“膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究”紧扣膨胀土的“三性”及其互馈作用,揭示了膨胀土滑坡和工程边坡的失稳机理与关键致灾因子,突破了膨胀土边坡多场信息监测与滑坡灾害早期预警技术,研发了“表-浅-深”一体化的膨胀土边坡韧性生态防护技术,形成了膨胀土边坡防护工程健康诊断方法与快速修复技术,初步集成了膨胀土边坡生态防护综合技术体系并实施工程示范三处。项目研究成果为膨胀土滑坡与工程边坡防治提供了新理论、新技术和新工法,社会、经济和环境效益显著,应用前景广阔。     

巨厚黄土层宽条带开采地表移动规律及参数优化

为了有效地控制地表移动变形以保护地表建筑物,保证煤炭资源的采出率,最大限度地减小开采损害的影响,应用宽条带开采方案,以彬长矿区的采矿地质条件为工程背景,研究厚黄土层下开采的地表移动规律。通过在开采区域地表布设监测点的方法,结合亭南煤矿现场观测实测数据并对其进行理论分析,描述了深部大采深宽条带开采的地表移动规律,给出了彬长矿区地表移动变形的重要参数,主要影响半径为295 m,主要影响范围角正切值为1.93,地表沉陷范围343 m,边界角为58.96°。运用概率积分和威尔逊理论得出该矿区多个条带工作面开采时,煤柱宽度和采出宽度的最佳匹配计算方法,基于协调开采原则得出了合理的条带开采参数。结果表明,将研究得到的地表移动参数应用于生产实践取得了良好效果,所得的地表移动参数对该矿区具有一定的参考价值。     

膨润土膨胀力时程曲线的形态特征及其模拟

为了研究膨润土膨胀力时程曲线的形态特征,采用恒体积法开展了不同干密度高庙子(GMZ)膨润土的膨胀力试验。试验结果表明,不同干密度高庙子膨润土的膨胀力时程曲线均呈典型的双峰形态：膨胀力先迅速增大至一个峰值,然后小幅回落或增速明显减小,随后再次升高并最终趋于稳定。膨胀力时程曲线的形态由膨胀力峰值、谷值、终值、峰值时间、谷值时间和终值时间等6个关键参数控制。在分析膨胀力形成机理及其发展规律的基础上,基于累积“楔”力与消散“楔”力相互叠加的原理,并假设累积“楔”力随水化时间呈指数分布,消散“楔”力随水化时间呈高斯分布,建立了一个膨胀力时程曲线的预测模型。该模型仅包含5个参数,均具有较明确的物理意义。根据试验结果和文献资料的验证结果表明,模型能够较好地模拟不同形态的膨胀力时程曲线。