一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法及系统

技术特征：
1.一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取待测膨润土的孔隙比；利用所述孔隙比，获取所述待测膨润土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电势；根据所述无量纲电势和所述补偿无量纲电势，构建膨润土膨胀力预测模型；通过所述膨润土膨胀力预测模型预测待测膨润土的膨胀力。2.根据权利要求1所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述获取待测膨润土的孔隙比，包括如下步骤：获取所述待测膨润土的干密度；利用所述干密度，获取待测膨润土的孔隙比，所述孔隙比满足如下公式：，其中，表示待测膨润土的孔隙比，表示待测膨润土的比重，表示待测膨润土的重度，表示待测膨润土的干密度。3.根据权利要求1所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述利用所述孔隙比，获取所述待测膨润土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电势，包括如下步骤：根据所述待测膨润土的物理特性，构建膨胀力双电层模型；利用膨胀力双电层模型，获取所述待测膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系；根据所述无量纲电势与孔隙比的函数关系，获得所述待测膨润土的无量纲电势；根据离子水化后所述待测膨润土的微观结构变化，获取离子水化能的补偿无量纲电势与孔隙比的函数关系；根据所述补偿无量纲电势与孔隙比的函数关系，获取所述离子水化能的补偿无量纲电势。4.根据权利要求3所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述膨胀力双电层模型满足如下公式：，其中，表示膨胀力，表示膨润土孔隙水离子浓度，表示玻尔兹曼常数，表示无量纲电势。5.根据权利要求3所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述无量纲电势与孔隙比的函数关系满足如下公式：，其中，和表示拟合系数，表示孔隙比，表示双电层系数，表示待测膨润土的比
重，表示待测膨润土的重度，s表示待测膨润土颗粒比表面积。6.根据权利要求3所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述补偿无量纲电势与孔隙比的函数关系满足如下公式：，其中，表示补偿无量纲电势，表示孔隙比。7.根据权利要求3所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述利用膨胀力双电层模型，获取所述待测膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系，包括如下步骤：设定多个膨胀力值；通过所述膨胀力双电层模型，获取所述膨胀力值对应的无量纲电势和膨润土层间距；获取膨润土层间距与孔隙比的函数关系；利用所述膨润土层间距与孔隙比的函数关系，获取所述膨胀力值对应的孔隙比；利用多组膨胀力值对应的无量纲电势与孔隙比，拟合出待测膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系。8.根据权利要求7所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述无量纲电势与孔隙比的函数关系包括：德国bavaria膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系，满足如下公式：，其中，表示德国bavaria膨润土的无量纲电势，表示德国bavaria膨润土的孔隙比，表示双电层系数，表示德国bavaria膨润土的比重，表示德国bavaria膨润土的重度，表示德国bavaria膨润土颗粒比表面积；西班牙s-2膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系，满足如下公式：，其中，表示西班牙s-2膨润土的无量纲电势，表示西班牙s-2膨润土的孔隙比，表示双电层系数，表示西班牙s-2膨润土的比重，表示西班牙s-2膨润土的重度，表示西班牙s-2膨润土颗粒比表面积。9.根据权利要求1所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，其特征在于，所述膨润土膨胀力预测模型，满足如下公式：
，其中，表示膨胀力，表示膨润土孔隙水离子浓度，表示玻尔兹曼常数，，表示自然常数，表示无量纲电势，表示所述补偿无量纲电势。10.一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测系统，其特征在于，包括输入设备、处理器、存储器和输出设备，所述输入设备、所述处理器、所述存储器和所述输出设备相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1至9任意一项所述的考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法。

技术总结
本发明涉及岩土工程及土力学领域，尤其是一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法及系统，其中，一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法，包括如下步骤：获取待测膨润土的孔隙比；利用所述孔隙比，获取所述待测膨润土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电势；根据所述无量纲电势和所述补偿无量纲电势，构建膨润土膨胀力预测模型；通过所述膨润土膨胀力预测模型预测待测膨润土的膨胀力。本发明通过土的物理化学方面理论结合膨润土层间的电荷电势对膨润土膨胀力的贡献，利用膨润土的孔隙比即可对膨润土膨胀力进行精准预测。本发明为高放射性核废物处置库中选择核素迁移的屏障缓冲材料，提供了可靠性高，精准度高的材料选取方法。的材料选取方法。的材料选取方法。


技术研发人员：孙海泉 王立忠 洪义 国振 李玲玲
受保护的技术使用者：海南浙江大学研究院
技术研发日：2022.10.12
技术公布日：2022/11/8