铀尾矿堆黏土覆盖治理数值模拟研究

根据铀尾矿堆中放射性核素氡迁移特性,建立覆盖情况下铀尾矿堆氡迁移模型,创新性地使用COMSOL multiphysics软件对覆盖层中氡浓度分布进行可视化数值模拟,采用正交试验对结果进行了分析,并采用RAD7测氡仪分两组实地测量某铀尾矿堆黏土覆盖后的氡浓度。结果表明,采用黏土覆盖时,覆盖层厚度1 m,孔隙率0. 30比较经济合理,黏土参数最佳水平组合为:扩散系数0. 8×10^(-6)m^2/s,孔隙率0. 30,覆盖材料密度1 850 kg/m^3,渗透率20×10^(-12)m^2,吸附系数0. 82 L/kg。研究使用COMSOL multiphysics软件进行可视化数值模拟,开拓了尾矿堆治理的研究思路,具有重要的理论和实际意义。

岩体固液气三相多场耦合模型的构建

基于理想模型的假设,将层状结构的非饱和岩体作为研究对象,从等效多相系统的守恒定律出发,建立了非饱和岩体的热流固全耦合模型,这些为研究多孔介质多场耦合提供了一个有效的方法,也为进一步研究温度场—渗流场—应力场耦合问题提供了理论支持,同时对我国垃圾填埋场、路基填土、堤坝防洪、核废料储存等领域工程设计和现场施工均发挥一定的指导意义.

基于COMSOL的铀尾矿堆单层覆盖治理效果分析

在假设铀尾矿堆为有限厚射气介质体的基础上,推导出了扩散作用时铀尾矿堆单层覆盖情况下的覆盖层表面氡析出率模型,并对黏土、砂壤土、石膏、重混凝土、水泥砂浆、沥青、建筑材料等7种材料分别进行了计算分析。采用COMSOL Multiphysics软件,对采用相同厚度的7种材料对铀尾矿堆进行单层覆盖时覆盖层中的氡浓度分布进行了可视化模拟分析。研究表明:采用相同厚度的材料对铀尾矿堆进行单层覆盖时,治理效果最佳的材料为重混凝土,其次为沥青,再次为水泥砂浆,分析结果可为铀尾矿堆覆盖治理提供有益参考。

流固耦合作用下隧道开挖模拟研究

根据渗流力学、弹塑性力学以及多场耦合理论,构建隧道开挖流固耦合模型。以湖南省湘西州古丈县张吉怀铁路毛坪村隧道施工为例,选取典型断面,采用COMSOL模拟耦合作用下隧道开挖引起的围岩渗流场及塑性区变化规律,并将拱顶沉降值与现场实际观测结果进行对比。结果表明:隧道开挖扰动原岩发生应力重分布,使拱腰和拱底附近塑性区范围发生显著变化;对比不考虑流固耦合作用和考虑流固耦合作用下的模拟结果可知,流固耦合作用下隧道拱腰和拱底处围岩的应力值相对较高,高出的应力值最大可达0.2 MPa,且流固耦合作用下隧道围岩变形稳定后,拱顶沉降值可达55 mm。采取喷砼支护措施后,隧道拱腰和拱底处的应力集中区范围显著减小,隧道拱顶沉降值可降低至26 mm。由此可见,流固耦合作用增加了围岩的应力和位移,支护措施减小了拱腰和拱脚处应力集中区范围和拱顶沉降值。