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各国深地质处置库膨润土类型及地下水化学环境
国家 膨润土 地下水化学环境 文献 名称 蒙脱石
含量/%类型 地下水类型 TDS/(g·L-1) 主要离子组成/(mmol·L-1) 中国 GMZ 74 Na基 花岗岩地下水 7.1 Na+(74), Ca2+(7), Cl-(53), SO42-(30) [4, 5] 法国 MX80 80 Na基 黏土岩地下水 5.7 Na+(45), Ca2+(7), Cl-(40), SO42-(16) [6, 7] 西班牙 FEBEX 92 Ca基 花岗岩地下水 0.3 Na+(0.6), Ca2+(1.0), Cl-(0.4), HCO3-(2.5) [8, 9] 韩国 Korean 62 Ca基 花岗岩地下水 0.2 Na+(0.8), Ca2+(0.4), HCO3-(1.3), SO42-(0.1) [10, 11] 日本 Kunigel 57 Na基 海水 42.4 Na+(480), Ca2+(11), Cl-(691), SO42-(29) [12] -
化学条件对膨润土膨胀力的作用效果
膨润土
类型干密度/(g·cm-3) 化学溶液 作用
效果文献 种类 浓度/(mol·L-1) GMZ-Na基 1.70 NaCl/CaCl2 0.05~1.60 抑制 [19] GMZ-Na/Ca基 1.10~1.70 NaCl · Na2SO4 0.01~0.14 促进/抑制 [20] MX80-Na/Ca基 0.50~1.70 NaCl 0.10~3.00 抑制 [21] Korean-Ca基 1.50~1.70 NaCl 0.04~0.40 促进/抑制 [22] -
最终膨胀力与溶液浓度拟合方程[19, 21, 23]
膨润土 类型 化学溶液 拟合方程 GMZ Na基 CaCl2 ${P_{{\text{sf}}}} = 1.81{{\text{e}}^{\frac{C}{{ - 0.60}}}} + 3.01$ GMZ Na基 NaCl ${P_{{\text{sf}}}} = 1.88{{\text{e}}^{\frac{C}{{ - 0.50}}}} + 2.80$ MX80 Na基 NaCl ${P_{{\text{sf}}}} = 4.24{{\text{e}}^{\frac{C}{{ - 3.97}}}} + 8.23$ Indian Ca基 NaCl ${P_{{\text{sf}}}} = 0.28{{\text{e}}^{\frac{C}{{ - 0.24}}}} + 6.42$ 注：膨润土干密度为1.60~1.70 g/cm3。 -
不同溶液饱和膨润土的可交换阳离子组成[33]
溶液类型 可交换阳离子(mmol/100 g) CEC Na+ K+ 1/2Ca2+ 1/2Mg2+ 原土 0.312 0.023 0.119 0.147 0.601 0.1 mol/L NaCl 0.345 0.021 0.101 0.131 0.598 1.0 mol/L NaCl 0.372 0.018 0.091 0.110 0.591 -
不同水化状态膨润土的膨胀力计算模型[47]
有效孔隙比 基于h值的膨胀力计算模型 ${e_{\text{r}}} < {e_{{\text{mon}}}} < {e_{\text{I}}}$ $h = {\delta _{\text{s}}}{e_{\text{m}}}$ $P = {P_{{\text{CSS}}}}(h)$ ${e_{\text{I}}} \leqslant {e_{{\text{mon}}}} \leqslant {e_{{\text{Ⅱ}}}}$ $h = \frac{{{\delta _{\text{s}}}({n_{\text{s}}} - 1)}}{{2({e_{{\text{Ⅱ}}}} - {e_{\text{I}}})}}{({e_{\text{m}}} - {e_{\text{I}}})^2}$ $P = {P_{{\text{CSS}}}}(h) + {P_{{\text{DDL}}}}(h,c,z) - {P_{{\text{VDW}}}}(h)$ ${e_{{\text{Ⅱ}}}} < {e_{{\text{mon}}}}$ $h = {n_{\text{s}}}{\delta _{\text{s}}}{e_{\text{m}}} - ({n_{\text{s}}} - 1){d_{\text{m}}}$ $ P = {P_{{\text{DDL}}}}(h,c,z) - {P_{{\text{VDW}}}}(h) $ 注，蒙脱石有效孔隙比${e_{{\text{mon}}}} = \frac{{{V_{\text{w}}}}}{{{V_{\text{m}}}}}$
