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| 1 | 非饱和土与特殊土力学及工程应用研究的新进展显示文摘对非饱和土与特殊土力学及其工程应用的近期进展做了全面系统的总结,内容包括仪器研发、基本特性、理论模型和工程应用。对非饱和土的应力理论和本构模型及缓冲材料的热力学特性等前沿科学问题做了重点阐述。在非饱和土的基本问题研究进展方面,详细讨论了持水特性、水气运移特性、结构演化、强度特性、应力理论、本构模型和数值分析;在特殊土研究进展方面,涉及16类土,主要介绍了我国广泛分布的黄土和膨胀土及用于高放废物地质处置库的缓冲材料,对其土压力、增湿变形、蠕变特性、浸水试验、边坡、动力特性和地质灾害等有关问题作了详细讨论;在非饱和土与特殊土力学的应用方面,介绍了两方面的进展:理论成果的工程应用和实用技术的研发;文末对今后的研究工作提出了若干建议。 | 陈正汉 郭楠 | 2019 | 岩土力学2019，40，1： | 111 |
| 2 | 饱和土体热-水-力-化全耦合一维溶质运移模型显示文摘基于孔隙流体质量守恒、能量守恒和溶质质量守恒,综合考虑力学固结、热固结与化学渗透固结对土体结构的影响,并结合黏土颗粒对溶质吸附、半透膜效应作用及耦合流、耦合扩散效应,建立了单一溶质在饱和土体中运移的热-水-力-化全耦合分析模型,采用COMSOL软件重点模拟了渗滤液环境温度对溶质运移行为的影响.数值结果表明,温度会显著影响溶质浓度随时空的分布,热扩散作用加速溶质运移进程,热渗透与热固结机制对溶质运移具有阻滞作用,模拟时间为50年时黏土垫层上下边界温差70 K比无温差工况溶质运移深度减缓87.6%.所建全耦合模型能够为填埋场防渗隔污屏障优化设计及服役性能评估提供理论参考. | 张志红 韩林 田改垒 | 2019 | 东南大学学报(自然科学版)2019，49，6： | 8 |
| 3 | 非饱和土中热湿盐多场耦合过程分析显示文摘以多孔介质理论为基础研究了非稳态条件下非饱和土中温度–水分–盐分多场耦合问题。考虑到非饱和土中孔隙被液态水、溶解的盐分、水蒸气和干燥气体等填充,在质量和能量守恒的基础上获得了非饱和土中水分、气体、盐分的质量守恒方程以及能量守恒方程。考虑一维非稳态问题,选取温度、孔隙气压、孔隙水压和含盐量以及其梯度作为状态变量,得到问题的状态方程组。利用Laplace变换将时域上的状态方程转换到频域上,在给定的边界条件下,采用打靶法求解该强耦合的非线性变系数微分方程组。基于Hausdorff矩问题的稳定化算法将频域上的数值解转化到时域上,通过与已有的试验结果相比较,验证了模型的有效性。基于数值算例与参数,分析了压力梯度、温度梯度、孔隙率等条件对非饱和中温度场、水分场和盐分场分布的影响规律。 | 周凤玺 高国耀 | 2019 | 岩土工程学报2019，41，5： | 4 |
| 4 | 热固耦合下裂隙产状对导热系数影响的模拟分析显示文摘为了研究裂隙产状对岩石导热系数的影响,通过模拟立方定律建立了裂隙产状与导热系数间的关系.利用多场耦合分析软件Comsol Multiphysics建立四种不同的裂隙几何模型,施加温度边界条件后,得到了不同裂隙产状下的模型整体导热系数.结果表明:裂隙对热传导有明显的阻碍效果,增大裂隙开度,模型整体导热系数呈幂函数形式减小;增大裂隙倾角,导热系数呈线性增长规律;减小裂隙数量,增大裂隙表面粗糙度,导热系数呈现增大趋势. | 渠成堃 周辉 任振群 程文武 | 2017 | 沈阳工业大学学报2017，39，2： | 4 |
| 5 | 膨润土-砂混合物缓冲层热传导性试验研究显示文摘由于高放废物长期衰变放热,因此缓冲材料的热性能参数对处置库的稳定和安全运营具有重要意义。膨润土-砂混合物中石英砂的掺入可有效改善其热传导性能。本研究采用中粒石英砂作辅料,利用Hot Disk TPS2500s热常数分析仪对不同干密度、掺砂率和含水率试样进行测量,分析不同参数对导热性能的影响;采用自行设计的装置对按比例缩小后的试样进行不同热源温度下的热传导模拟试验,并对缓冲层热力耦合过程进行数值模拟分析,得到了缓冲层温度、应力和位移的变化及分布情况,对比分析不同热源幅值对其分布影响的敏感程度。研究结果表明,导热系数随着干密度、掺砂率增大而增大,且含水率越高增幅越明显;热源温度越高,缓冲层温度、应力及位移的变化越大,且热力耦合条件下,径向比轴向变化相对较大。热源温度较低时处置库更为稳定。 | 刘平 赵亮 焦大丁 杨鸿锐 潘东玥 | 2020 | 地下空间与工程学报2020，16，4： | 3 |
| 6 | 高放废物深地质处置库屏障系统的多场耦合数值分析显示文摘建立考虑围岩开挖损伤的高放废物处置库屏障系统的温度-渗流耦合数值模型,并验证其合理性;通过分析不同研究点的温度和饱和度演化规律,揭示温度梯度对缓冲/回填材料的饱和度演化规律的影响,同时,通过比较分析采用不同围岩初始渗透率时缓冲/回填材料中各研究点的饱和度和温度演化规律,揭示缓冲/回填材料的饱和过程对温度演化的影响;最后比较分析考虑和不考虑围岩开挖损伤时对屏障系统饱和度和温度演化规律的影响。研究结果表明:温度梯度会驱使水蒸气由高温端向低温端迁移,阻碍缓冲/回填材料的饱和过程;缓冲回填材料的饱和过程会促进屏障系统的热量传递,更有利于屏障系统的安全稳定;不考虑围岩损伤会延缓缓冲/回填材料的饱和时间,增大处置容器表面的最高温度,使得屏障系统的安全评估更为保守。 | 赵艺伟 吴志军 王旭宏 侯伟 杨球玉 吕涛 胡大伟 周辉 魏天宇 | 2021 | 中南大学学报(自然科学版)2021，52，8： | 2 |
| 7 | 膨润土-砂混合物缓冲层轴向热传导性研究显示文摘膨润土-砂混合物作为高放废物处置库缓冲材料,在高放废物衰变释热作用下,其物理力学性能对处置库的稳定和安全性具有重要影响。本研究采用自行设计的装置,对按比例缩小后的不同干密度、含水率、掺砂率试样进行热传导模拟试验,并对缓冲层热-力耦合过程进行数值模拟分析,得到了缓冲层温度、应力和应变的变化及分布情况,重点分析了温度的影响。结果表明,增大试样干密度、含水率和掺砂率均可提高其导热性,应变也随之增大,应力受温度影响较早达到平衡;缓冲层靠近热源的位置温度、应力和应变最大,沿轴向方向递减,初始时刻变化明显。 | 刘平 赵亮 焦大丁 王家杰 杨鸿锐 | 2020 | 辐射防护2020，40，2： | 1 |
| 8 | 高庙子膨润土—砂混合物土水特征曲线数学模型研究显示文摘基于压力板法和水汽平衡法获取缓冲回填材料土水特征曲线,探讨干密度、掺砂率、温度和溶质浓度对缓冲回填材料土水特征曲线模型的影响。遴选出三参数的张虎元模型和四参数的Fredlund and Xing模型可用于拟合我国高庙子(GMZ)膨润土—砂混合物的土水特征曲线,发现吸力值测试范围对模型选取影响很大。干密度和温度与张虎元模型参数具有很好的相关性,而掺砂率和溶质浓度与模型参数的相关性不明显;干密度与Fredlund and Xing模型参数具有很好的相关性,但掺砂率、温度和溶质溶度与模型参数规律性不明显。根据试验数据拟合出的土水特征曲线模型参数与干密度的经验公式,可用来评估处置库运行期材料密度不断变化时的持水特性。 | 张明 薛茹 张明飞 | 2021 | 工程勘察2021，49，1： | 1 |
| 9 | 高放废物处置库缓冲回填材料热-水-力耦合研究进展显示文摘用于高放废物处置库中的缓冲回填材料,在处置库运行期间产生的热-水-力耦合作用下,其性状发生改变,这将对缓冲回填材料的防护性能产生重要影响,进而引发一系列安全稳定性问题。因此,关于缓冲回填材料热-水-力耦合研究愈来愈受到广泛关注。在总结和分析国内外有关膨润土热-水-力耦合作用研究的基础上,从温度场、应力场和变形场等方面对当前的研究成果进行了归纳和总结,在此基础上指出,基于室内试验及数值模拟研究成果,开展深层地下现场试验研究是该领域当前发展的重要趋势,相关研究可为处置库运行时热-水-力耦合行为预测及处置库的规划、设计及建造提供理论参考。 | 赵亮 刘平 焦大丁 杨鸿锐 王家杰 | 2019 | 甘肃科技2019，35，20： | 1 |
| 10 | 缓冲材料砌块不同组合形式长期性能演化研究显示文摘高水平放射性废物地质处置库中缓冲层由缓冲材料砌块堆砌组成,层内不同类型的砌块接缝导致砌块存在不同的组合形式。采用LAGAMINE软件,对缓冲材料砌块6种不同组合形式进行计算,分析了不同组合形式的温度、饱和度和膨胀力随时间的变化规律。缓冲材料温度在开始10年内均低于100℃,之后明显降低,到100年时均低于35℃,1 000年时废物罐释放的热量基本可以忽略不计;砌块内接缝数量越多,完全饱和用时就越短,水化1 350天后,所有砌块组合形式内部均完全饱和;随着径向接缝增加,缓冲材料饱和越快,外环接缝附近优先出现膨胀力极大值;砌块中的径向和环向接缝使膨胀力最大值明显下降,且径向接缝的影响大于环向接缝,2 000年后,缓冲材料膨胀力趋于稳定。 | 高玉峰 刘月妙 曹胜飞 李涛 郑维翰 | 2023 | 水利与建筑工程学报2023，21，1： | 0 |
| 11 | 湿化膨胀与掺砂率对混合型缓冲材料THM耦合过程的影响分析显示文摘加入辅助骨料后的混合型缓冲材料在保留了材料密封和防渗能力的同时,克服了纯膨润土导热系数低、施工性差的缺点,作为高放废物处置库缓冲材料的备选材料正在成为新的研究热点。基于室内试验数据,以多孔介质非饱和渗流理论为基础,考虑了膨润土湿化膨胀及密度、饱和度、导热系数等材料物理性质参数的实时变化,利用COMSOL Multiphysics软件建立了包含一条巷道及单个井孔的3D网格模型,计算模拟了100 a间屏障系统中膨润土-石英砂混合型缓冲材料的THM多场耦合演化过程,分析了各物理量的时间演化及空间分布规律,并通过不同工况分析了材料湿化膨胀以及掺砂率对屏障系统演化过程的影响。系统中材料温度、饱和度与距固化体、岩壁的距离呈相关性,应力整体以受压为主,变形呈先压缩后膨胀的趋势。其中,膨润土基材料的湿化膨胀作用对温度演化的影响很小,但会略微加速饱和进程,并使材料的应力-应变出现明显的时间演化及区域分布差异。井孔和巷道中靠近岩壁区域的应力上升较快,并且在巷道底板与井孔交界处出现了显著的竖向位移。提高掺量可以有效降低罐体表面温度,增强屏障系统散热能力,降低缓冲材料的历史最大应力,有效控制井孔轴线上的竖向位移,但也会削弱系统的防渗能力。 | 魏天宇 王旭宏 吕涛 胡大伟 周辉 洪雯 | 2022 | 岩土力学2022，43，2： | 0 |
| 12 | 高维热流耦合方程的一种交替差分格式显示文摘针对高维热流耦合方程的特点,首先构造了求解稳定流方程的中心差分格式,推导出热方程中的耦合系数的数值解,然后构造了求解热方程的交替方向隐格式,推导出了求解各离散节点温度值的代数方程组。讨论了交替方向隐格式的截断误差阶,对差分格式的稳定性进行了分析。 | 徐俊杰 刘唐伟 | 2017 | 江西科学2017，35，1： | 0 |
| 13 | 温度梯度作用下非饱和土中铅离子迁移机理研究显示文摘基于多孔介质理论及连续介质热弹性力学,研究了温度梯度作用下重金属离子在非饱和黄土中的迁移机理。首先,通过非等温吸附试验确定了黄土颗粒对铅离子的吸附模型;其次,以固、液、气三相系统中各组分质量、能量以及动量守恒方程为基础,建立了表征温度梯度下非饱和土中污染物迁移的多场耦合数学模型,模型考虑了重金属离子的吸附、孔隙流体的迁移及相变、温度梯度下土体的变形等因素,以温度、孔隙率、孔隙水压、孔隙气压、重金属离子浓度、吸附浓度、土体骨架位移为基本未知量,较全面反映了非饱和土体中热质迁移规律及变形特点;最后,开展非饱和黄土中铅离子迁移土柱试验,验证理论模型的可靠性,并分析了各因素对铅离子迁移规律的影响。结果表明:Langmuir非线性吸附模型比较符合黄土颗粒对铅离子的吸附特征,最大吸附量随温度升高而降低,温度梯度对非饱和黄土中污染物迁移有较明显促进作用;不计土体湿陷效应时,温度梯度及吸湿膨胀使土柱产生拉伸变形,重力、孔隙水压及孔隙气压共同作用使土柱产生压缩变形,后者影响大于前者,故土柱整体为压缩变形;污染物迁移随时间增长而减弱,吸附作用是长期过程,时间增长对其影响不显著。 | 周凤玺 罗玚 马强 | 2023 | 岩土工程学报2023，45，9： | 0 |
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