مدلسازی عددی ثاثیر اعمال حرارت و سربار بر فشار آب حفره ای خاک رس اشباع

با پیشرفت صنعت و رشد تعداد نیروگاه های هسته ای برای تولید نیرو و کاربرد روزافزون مواد پرتوزا در صنعت، مسایل گوناگونی در خصوص دفع و انبار کردن مواد زاید هسته ای در پیش روی متخصصین قرار گرفته است. درچند دهه گذشته، اثر حرارت بر روی خواص خاک بیش از پیش مورد توجه مهندسین مکانیک خاک و پی می باشد. روشهای متعددی برای دفع این ضایعات به منظور کاهش اثرات سوء پسماندهای رادیواکتیو از سوی محققین مانند دفن در خاک رسی اشباع در اعماق خاک و ایجاد یک لایه خاک رس ضخیم اشباع در اطراف زباله هسته ای می باشد. در تحقیق حاضر تاثیر حرارت بر پوشش خاک رسی مدفن مهندسی ناشی از دفن زباله های هسته ای در اعماق خاک با استفاده از نرم افزار ABAQUS به صورت سه بعدی مدلسازی گردید. خاک رس پوشش به صورت عادی تحکیم یافته اشباع به ابعاد 20*10*10 متر و در شرایط زهکشی شده در نظر گرفته شده است. زباله هسته ای به عنوان منبع حرارتی در مرکز مدفن (عمق 10 متری) و به صورت یک نقطه حرارتی مدلسازی و تاثیر همزمان حرارت در دو بازه دمایی 50 و 100 درجه سانتیگراد و سربار (سه مقدار 200، 100 و 300 کیلو پاسکال) اعمال شده بر مقاومت برشی خاک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد اعمال حرارت در خاک موجب افزایش حجم منافذ موجود در خاک شده و درنتیجه نفوذپذیری خاک افزایش می یابد، درنتیجه اضافه فشار آب حفره ای افزایش و تنش موثر کاهش می یابد. اما در یک بازه زمانی معین این اضافه فشار اب حفرهای که در اثر انبساط خاک و افزایش حجم منافذ موجو در خاک رسی اشباع ایجاد شده است مستهلک و متعاقب آن تنش موثر افزایش می یابد. اما حضور سربار در پوشش خاک رسی مدفن مهندسی به دلیل ایجاد تراکم در ساختار خاک موجب میگردد که خروج آب از مسیرهای زهکشی در بازه زمانی کمتری رخ داده و مستهلک شدن اضافه فشار آب حفره ای بر زمان کوتاهتری رخ می دهد.

Keywords:

خاک رس اشباع , حرارت , فشار آب حفره ای , سربار