瑞士汝拉山脉的旧 Belchen 隧道采用钻孔爆破法在膨胀沉积岩(即富含硬石膏的泥灰岩 (Gipskeuper) 和 Opalinus 粘土页岩 (OPA))中开挖。早在 20 世纪 60 年代施工期间,这两种岩层就通过高膨胀压力和隆起对隧道支撑造成了严重损坏,后来这些隧道不得不再次翻新。重要的维护和修理促使我们用隧道掘进机 (TBM) 建造了第三条新的 Belchen 隧道(2016 – 2021 年)。在本研究中,我们展示了在位于新 Belchen 隧道强烈断层的 OPA 段的监测段获取的现场数据集,这些数据集用于研究四年多以来的应力演变和控制机制。主要数据集包括总径向压力、径向应变、岩石含水量、岩石和混凝土温度的时间序列,以及从钻孔日志和三维摄影测量开挖面模型分析中获得的地质结构细节。最后,一系列理想化的数值模拟探索了测量温度变化对测量总压力的影响,证实了温度对与混凝土凝固和季节性气候变化有关的径向压力有很强的影响。我们发现,在我们的监测部分,隧道支撑上的径向压力非常不均匀,即它们介于 0.5 MPa 和 1.5 MPa 之间,并且在开挖 4 年后仍在缓慢增加。测量的压力是旧 Belchen 隧道管中测量压力的 2 到 5 倍,其大小与实验室测试中获得的膨胀压力相似。EDZ 渗透性测量、含水量演变和隧道底板的径向应变数据表明,膨胀过程有助于长期径向压力的积累。热弹性变形和膨胀可能会因构造断层的局部复活和裂缝起始应力水平下的间隙灌浆开裂而叠加。
我们使用瑞典和芬兰福斯马克和奥尔基洛托处置库的数据和条件,对结晶岩中的 KBS-3V 处置库设计进行了耦合热-水-力学建模。研究重点关注处置库性能,即热和水力演化对地下处置库开挖的热-机械损坏可能性的影响。对于福斯马克和奥尔基洛托处置库考虑的设计和条件,模拟显示峰值温度远低于采用的性能目标 100 ◦ C 最高温度,而 KBS-3V 废物沉积孔仍有很大的热-机械损坏可能性。如果岩石渗透性太低,以至于推迟了膨润土-粘土基回填物的饱和和膨胀,使其超过热-机械峰值时间(核废料沉积后 50 至 100 年),则更有可能发生热-机械损坏。我们还发现,由于热应力和回填膨胀的共同作用,KBS-3V 安置隧道的侧壁容易受到拉伸断裂的影响。研究强调了膨润土基回填物和围岩之间通过毛细吸力以及诱发的岩石脱饱和作用产生的强烈相互作用。精心设计和选择 KBS-3V 隧道和沉积孔的膨润土基回填材料可以促进及时饱和和回填膨胀,从而最大限度地减少热机械损伤。
我们使用瑞典和芬兰福斯马克和奥尔基洛托处置库的数据和条件,对结晶岩中的 KBS-3V 处置库设计进行了耦合热-水-力学建模。研究重点关注处置库性能,即热和水力演化对地下处置库开挖的热-机械损坏可能性的影响。对于福斯马克和奥尔基洛托处置库考虑的设计和条件,模拟显示峰值温度远低于采用的性能目标 100 ◦ C 最高温度,而 KBS-3V 废物沉积孔仍有很大的热-机械损坏可能性。如果岩石渗透性太低,以至于推迟了膨润土-粘土基回填物的饱和和膨胀,使其超过热-机械峰值时间(核废料沉积后 50 至 100 年),则更有可能发生热-机械损坏。我们还发现,由于热应力和回填膨胀的共同作用,KBS-3V 安置隧道的侧壁容易受到拉伸断裂的影响。研究强调了膨润土基回填物和围岩之间通过毛细吸力以及诱发的岩石脱饱和作用产生的强烈相互作用。精心设计和选择 KBS-3V 隧道和沉积孔的膨润土基回填材料可以促进及时饱和和回填膨胀,从而最大限度地减少热机械损伤。
1GenéActica,生理学和微生物学,生物学学院,马德里大学合格大学,28040西班牙马德里; ismaelve@ucm.es(i.v.-G。); perezuz@ucm.s(B.P.-U。 div>); richwill@ucm.es(R.W。) div>2 RoyalJardín ico,Csic Plaza de Murillo 2,28014西班牙马德里; Enrique.lara@rjb.csic.es 3 Changins葡萄栽培与植物学学院,科学与艺术大学瑞士西部,Duillier 60,1260 Nyon,Nyon,瑞士; david.singer.bio@outlook.com 4生物多样性系,生态与进化,马德里大学合并学院的生物科学学院,西班牙马德里28040; amayadec@ucm.s(A.D.C.-G。); murciano@bio.ucm.s(a.m.); Abelsanchez@bio.ucm.s(A.S.-J。) div>5肛门科学系,科学学院,远程教育大学,西班牙马德里28040; manu.garo@ccia.uned.es *通信:ceremema@ucm.es;电话: +34-913944967†作者也为这项工作做出了同样的贡献。 div>
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