放射性廢物貯存結(jié)構的抗震分析.pdf

1、包含放射性物質(zhì)的鋼容器需要按照類似高放廢物地質(zhì)處置的要求進行處置,而處理此類廢物所需的安全期較長,可能達到上萬年,在此期間地震是影響廢物處置庫安全的一個重要隨機事件,對該貯存結(jié)構進行抗震研究具有重要的意義。
　　 高放廢物地質(zhì)處置庫具有兩個重要特點:建在深地下巖體中和能夠長期有效封閉放射性。這決定了結(jié)構抗震分析的兩個主要問題:需要確定深地下區(qū)域的地震動參數(shù);在結(jié)構動力分析過程中需要考慮復雜的放射性屏蔽結(jié)構的影響。
　　

2、首先,分析了現(xiàn)有地下結(jié)構抗震的研究現(xiàn)狀和地震學家對深地下地震動參數(shù)變化規(guī)律的研究成果,得到了硬巖場地深地下地震動參數(shù)的變化規(guī)律。形成了確定高放廢物地質(zhì)處置庫設計地震動參數(shù)的一些基本原則。根據(jù)這些基本原則,可以直接得到研究結(jié)構所處位置的設計地震動參數(shù);或通過與研究結(jié)構所在場地相似的地面設計地震動參數(shù)和相應場地設計地震動參數(shù)隨深度的變化規(guī)律,間接獲得作用在結(jié)構上的設計地震動參數(shù)。根據(jù)以上原則,從現(xiàn)有的強震記錄中優(yōu)化選擇,得到滿足廢物貯存結(jié)構

3、場地條件和埋深的設計地震動是1989年10月18日00:05的Loma Prieta強震記錄。
　　 接著,根據(jù)膨潤土和輕集料混凝土的基本物性,理論分析了適合這兩種材料的本構模型,確定采用Mohr-Coulomb本構模型描述這兩種材料的力學行為。分別在土三軸儀和巖石三軸儀上進行試驗,獲得了這兩種材料的相應參數(shù),其中膨潤土的摩擦角為23.7°,粘聚力為145.7kPa;輕集料混凝土的摩擦角為7.4°,粘聚力為4.8MPa。

4、　　 最后,對模型進行簡化并采用有限元軟件ABAQUS進行廢物貯存結(jié)構的動力響應分析,計算模型中考慮了巖體、輕集料混凝土、膨潤土和鋼容器的相互作用,重點研究了地震作用下膨潤土層的位移變化情況。研究表明選擇的該強震記錄的速度載荷對結(jié)構的影響最大,加速度和位移載荷的影響相對較小;鋼容器的約束狀態(tài)對屏蔽結(jié)構的影響較大,不僅影響膨潤土屏蔽層與其他各層的相對位置,還可能影響頂部混凝土蓋的力學安全。
　　 本文的研究成果對于高放廢物地質(zhì)處