自上世纪80 年代开始，针对高放废物地质处置问题，我国先后在西北、华南、华东等地区开展了区域筛选、场址评价和工程设计等工作。2021年6月，以花岗岩为背景的北山地下实验室正式开工建设，标志着我国高放废物地质处置研究正式进入地下实验室研发阶段。根据2006年国防科工委发布的《高放废物地质处置研究开发规划指南》，除花岗岩外，还应重点考虑粘土岩作为高放废物处置库围岩的可行性。目前，虽然内蒙古巴彦戈壁盆地等重点工作区已部署开展粘土岩钻孔取芯以及场址评价工作，但我国粘土岩选址和场址评价起步晚，亟需对黏土岩的特性开展相关基础科学问题的探索。在黏土岩高放废物处置领域，中国科学院武汉岩土力学研究所陈卫忠研究员、于洪丹副研究员等人与比利时核研究中心开展了十余年的合作研究，同时依托国家自然科学基金以及重大工程项目开展科研攻关与工程实践，通过系统的仪器研制、试验与理论研究、数值仿真与现场监测结合等方法，对高放废物地质处置热水力耦合环境下粘土岩渐进破坏机理进行了深入研究，取得了多项原创性科研成果。
借助CT扫描、扫描电镜、聚焦离子束显微镜等微观测试手段及三维重构技术，将宏细观测试方法相结合，揭示了高温、渗流、应力作用对粘土岩变形、强度参数、渗透性、裂隙自闭合特性以及破坏模式的影响规律，分析了蠕变速率及长期强度变化特征，确定了粘土岩蠕变阈值，揭示了高放废物地质处置复杂环境下粘土岩多场耦合时效渐进破坏机理，建立了粘土岩多场耦合理论体系，为高放废物处置库的建造施工和长期稳定性评估提供了重要参数。相关研究成果已推广应用到比利时高放废物地质处置库设计及我国粘土岩高放废物地质处置库的选址评价中。成果发表于《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》、《Rock Mechanics and Rock Engineering》等本领域国际权威期刊。
近期代表性成果论文：
论文链接1：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1365160921003488
论文链接2：https://link.springer.com/article/10.1007/s00603-022-03146-6
论文链接3：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X22008620
论文链接4：https://link.springer.com/article/10.1007/s10064-021-02445-6
论文链接5：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214157X23000308
图1 复杂温度应力路径下粘土岩力学特性
图2 复杂温度应力路径下粘土岩渗透性演化特征
图3复杂条件下粘土岩时效变形特征
图4 高放废物处置库围岩热水力响应特征
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