1. 研究目的与意义
膨润土是一种含水粘土岩，其主要组分为蒙脱 石类矿物，含量在 85% ～ 90% 之间。只有当蒙脱石 含量达到可加工的含量时才被称为膨润土［1］，因此 膨润土的一些性质都是由蒙脱石所决定的。膨润土具有优异的膨胀性、吸附性、阳离子交换性、催化性、 粘结性、悬浮性和可塑性，常作为粘结剂、悬浮剂、吸附剂、净化剂及稠化剂等被广泛应用于钢铁、石油、 化工、纺织、药品等诸多领域［2］。 蒙脱石又名微晶高岭土，是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的 2∶1 型晶体结构组成的 硅酸盐矿物。天然形成的蒙脱石种类很多，但优质蒙脱石并不多见，常常采用吸蓝量和 x 射线衍射分 析法来测定杂质含量。若不含杂质，蒙脱石呈现白色，当含有杂质时，则出现黄白、黄绿、灰色等多种不 同颜色。依据蒙脱石层间的阳离子种类，膨润土分为钠基、钙基、镁基、铝基等多种类型。
勘探研究表明，我国膨润土的储量世界第一位，种类齐全，分布广，遍布26个省市，产量和出口均居世界前列。据不完全统计，目前我国膨润土年产量已超过350万吨，而总储量占世界总量的60%。到目前为止已累计探明储量50．87亿吨以上，保有储量大于70亿吨。
现已探明的100多个膨润土矿产地主要集中分布于新疆、广西、内蒙以及东北三省，其中新疆和布克赛尔蒙古自治县境内的膨润土矿储量已突破23亿吨，是目前已探明储量的全国最大膨润土矿区。据新疆地矿部门证实，和布克赛尔蒙古自治县境内有7处膨润土矿床，其中有4处大型矿床(乌兰英格、日月雷、德仑山南和德仑山西南)。乌兰英格矿区膨润土矿地质储量为5．728亿吨，其中表内c—d级膨润土矿储量22948万吨，表外d级储量248万吨，占全国同级膨润土储量的13．74%。日月雷矿区膨润土矿地质储量8亿吨，德仑山南及德仑山西南膨润土矿地质储量分别为2．1亿吨及0．8亿吨。
2. 研究内容和预期目标
| 关于土体干燥收缩特性，国内外学者已开展了 大量研究。部分研究从干燥过程中水分迁出这一诱 因出发揭示土体收缩特性。其中，唐朝生等认为可将收缩进程划分为正常收缩、残余收缩和零收 缩 3 个阶段。Chertkov 等研究表明，3 个收缩阶 段的界限含水率分别对应进气点和缩限。上述阶段 的划分是基于泥浆饱和样品试验获取的，而在工程应用中，土样多被压实至一定的初始结构状态， Haines，Stirk、Bronswijk研究认为，天然原 状土样的干燥收缩过程可分为 4 个阶段：结构收缩、正常收缩、残余收缩及零收缩阶段。在此基础上， 相关学者进一步提出了描述压实样收缩特征的数学 模型，如 Giraldez 等提出的 GSVC 模型，McGarry 等提出的 MM-1 模型。该类收缩模型的建立，多 基于试验数据进行经验拟合，其中部分参数的物理 含义尚不明确。为此，Chertkov从膨胀土自身性质 参数（如黏土矿物种类与含量）出发，提出了相应 的收缩模型，进一步揭示了土体失水收缩的本质因素。 黏土失水收缩时，由于内部应力及变形分布不 均匀，将产生裂隙。唐朝生等从水分蒸发速率角 度分析了裂隙的变化规律，认为裂隙的演化亦可分 为 3 个阶段。Kleppe 等则从体变与裂隙发展的关 联角度出发，提出当体积收缩应变达到 4%～5%时， 试样产生裂隙。 本 文拟从膨润土掺量与结构密实度角度，分析膨润 土的“干燥―收缩”的动态演化 规律。并结合理论分析的解析解，实验观测结果和abaqus得到的数值解进行分析，相关研究结论可为高庙子膨润土在高温条件 下体变及结构演化特性提供新的认识，为核废料处置及垃圾填埋场所涉及缓冲/回填材料的相关工程 参数设计提供一些有益的参考。 |
3. 研究的方法与步骤
1：查阅资料，了解膨润土的相关性质，研究国内外研究现状，课题的研究目的和意义。
2：对理论的解析解进行分析。
3：利用abaqus进行数值模拟。
4. 参考文献
[1]崔学奇,吕宪俊,周国华.膨润土的性能及其应用[j].中国非金属矿工业导刊,2000,(2):6-9.
[2]刘菊.膨润土在废水处理中的应用[j].化工时刊,2010,24(3):30-32.
[3] 潘东玥,刘平,赵亮,焦大丁,周阿杰.膨润土-砂混合型缓冲回填材料干缩特性[j]兰州大学学报，2019,55(4):449-454.
5. 计划与进度安排
（1）2022年3月1日—3月21日，毕业实习。
（2）2022年3月22日—3月28日，文献检索，提交开题报告。
（3）2022年3月29日—4月11日，论文研究，提交外文翻译初稿。
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