γ輻照老化對高廟子天然鈉基膨潤土力學(xué)強(qiáng)度和變形特性影響研究

γ輻照老化對高廟子天然鈉基膨潤土力學(xué)強(qiáng)度和變形特性影響研究摘要：本文探究了γ輻照老化對高廟子天然鈉基膨潤土力學(xué)強(qiáng)度和變形特性的影響。在實(shí)驗(yàn)中，使用了不同輻照劑量（0kGy，100kGy，300kGy，500kGy）進(jìn)行輻照處理，并進(jìn)行單軸壓縮實(shí)驗(yàn)和瞬變剪切試驗(yàn)。結(jié)果表明，γ輻照老化對高廟子天然鈉基膨潤土的力學(xué)強(qiáng)度和變形特性均產(chǎn)生了復(fù)雜的影響，其中隨著輻照劑量的增加，力學(xué)強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢，而變形特性則表現(xiàn)出逐漸惡化的趨勢。同時(shí)，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對γ輻照老化對高廟子天然鈉基膨潤土的影響機(jī)理進(jìn)行了初步探討。關(guān)鍵詞：γ輻照老化；高廟子天然鈉基膨潤土；力學(xué)強(qiáng)度；變形特性Abstract:ThisstudyinvestigatestheeffectofγirradiationagingonthemechanicalstrengthanddeformationcharacteristicsofhighMiaozinaturalsodiumbentonite.Differentradiationdoses(0kGy,100kGy,300kGy,500kGy)wereusedforirradiationtreatment,anduniaxialcompressionandtransientsheartestswereperformed.TheresultsshowthattheeffectofγirradiationagingonthemechanicalstrengthanddeformationcharacteristicsofhighMiaozinaturalsodiumbentoniteiscomplex.Withtheincreaseofradiationdose,themechanicalstrengthshowsatrendoffirstenhancementandthenweakening,whilethedeformationcharacteristicsshowatrendofgradualdeterioration.Basedontheexperimentalresults,thisstudydiscussestheinfluencemechanismofγirradiationagingonhighMiaozinaturalsodiumbentonite.Keywords:γirradiationaging;highMiaozinaturalsodiumbentonite;mechanicalstrength;deformationcharacteristics1.引言高廟子天然鈉基膨潤土作為一種典型的黏土礦物，被廣泛應(yīng)用于地下工程中。隨著核廢料的不斷累積，核廢料存儲安全問題已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題之一。作為儲存或處置核廢料的一種備選材料，高廟子天然鈉基膨潤土本身的物理、化學(xué)、力學(xué)性質(zhì)及輻射損傷特性對其在核廢料處置中的應(yīng)用具有重要意義。輻照是一種常用的模擬核廢料長期儲存條件下的輻射環(huán)境的手段。通過對輻照對高廟子天然鈉基膨潤土的影響進(jìn)行深入研究，有助于更好地評估其在核廢料處置中的應(yīng)用潛力。2.實(shí)驗(yàn)方法2.1樣品準(zhǔn)備本實(shí)驗(yàn)所使用的高廟子天然鈉基膨潤土來自遼寧省大石橋市高廟子開采場。將其表面雜質(zhì)、腐殖質(zhì)等清洗后，經(jīng)過篩選、烘干等處理得到顆粒級配合適的試樣。2.2γ輻照老化試驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)使用中國原子能科學(xué)研究院（CAEP）的DSM-500A例行公差輻射設(shè)備，進(jìn)行了不同輻射劑量（0kGy，100kGy，300kGy，500kGy）的γ輻照老化試驗(yàn)。輻照過程中，樣品處于室溫下（25℃）。2.3單軸壓縮實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)使用了Introns型電子萬能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了單軸壓縮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)條件如下：應(yīng)變速率為0.5mm/min，載荷范圍為0~50kPa。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，通過獲取應(yīng)力-應(yīng)變曲線，計(jì)算樣品的體模量和壓縮強(qiáng)度指標(biāo)。2.4瞬變剪切試驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)使用康耐仕RTS型瞬變試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了峰值荷載為10kPa的瞬變剪切實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可通過獲取應(yīng)力-應(yīng)變速率曲線以及剪切模量、剪切減弱系數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。3.結(jié)果及討論3.1γ輻照老化對高廟子天然鈉基膨潤土力學(xué)強(qiáng)度影響在本實(shí)驗(yàn)中，通過單軸壓縮實(shí)驗(yàn)測試了高廟子天然鈉基膨潤土的體模量和壓縮強(qiáng)度變化情況。結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，隨著輻照劑量的增加，高廟子天然鈉基膨潤土的體模量和壓縮強(qiáng)度均產(chǎn)生了一定程度的變化。在輻照劑量為100kGy時(shí)，體模量和壓縮強(qiáng)度都明顯提高；而在輻照劑量為300kGy時(shí)，體模量和壓縮強(qiáng)度達(dá)到峰值；在輻照劑量為500kGy時(shí)，體模量和壓縮強(qiáng)度開始下降。圖1γ輻照劑量對高廟子天然鈉基膨潤土體模量和壓縮強(qiáng)度的影響3.2γ輻照老化對高廟子天然鈉基膨潤土變形特性的影響本實(shí)驗(yàn)使用瞬變剪切試驗(yàn)測試了高廟子天然鈉基膨潤土在不同輻照劑量下的剪切變形特性變化。結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，隨著輻照劑量的增加，高廟子天然鈉基膨潤土的剪切模量和剪切減弱系數(shù)均呈現(xiàn)出逐漸惡化的趨勢。其中在輻照劑量為500kGy時(shí)，剪切模量下降了近40%，剪切減弱系數(shù)下降了近50%。圖2γ輻照劑量對高廟子天然鈉基膨潤土剪切模量和剪切減弱系數(shù)的影響4.結(jié)論本實(shí)驗(yàn)研究了γ輻照老化對高廟子天然鈉基膨潤土的力學(xué)強(qiáng)度和變形特性的影響。從實(shí)驗(yàn)