(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211243933.4 (22)申请日 2022.10.12 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115310026 A (43)申请公布日 2022.11.08 (73)专利权人 海南浙江大学研究院 地址 572025 海南省三 亚市崖州区崖州湾 科技城标准厂房二期三楼C 310区 (72)发明人 孙海泉　王立忠　洪义　国振　 李玲玲　 (74)专利代理 机构 重庆律知诚专利代理事务所 (普通合伙) 50281 专利代理师 殷兴旺　王俊超 (51)Int.Cl. G06F 17/10(2006.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01)(56)对比文件 US 2005065261 A1,20 05.03.24 CN 114169154 A,202 2.03.11 CN 112903969 A,2021.0 6.04 CN 109187213 A,2019.01.1 1 CN 106680330 A,2017.0 5.17 JP 201404809 9 A,2014.0 3.17 CN 110849924 A,2020.02.28 CN 10701473 0 A,2017.08.04 JP 2007209903 A,2007.08.23 陈永贵 等.高压实膨润土膨胀力预测研究. 《同济大 学学报 （自然科 学版） 》 .2018,第46卷(第 12期),第1628-16 36页. 叶为民等.双电层理论与高庙子膨润土的体 变特征. 《岩土力学》 .20 09,第30卷(第7期),第 1889-1903页. 审查员 刘莲花 (54)发明名称 一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测 方法及系统 (57)摘要 本发明涉及岩 土工程及土力学领域， 尤其是 一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测方法 及系统， 其中， 一种考虑离子水化能的膨润土膨 胀力预测方法， 包括如下步骤： 获取待测膨润土 的孔隙比； 利用所述孔隙比， 获取所述待测膨润 土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电 势； 根据所述无量纲电势和所述补偿无量纲电 势， 构建膨润土膨胀力预测模型； 通过所述膨润 土膨胀力预测模 型预测待测膨润土的膨胀力。 本 发明通过土的物理化学方面理论结合膨润土层 间的电荷电势对膨润土膨胀力的贡献， 利用膨润 土的孔隙比即可对膨润土膨胀力进行精准预测。 本发明为高放射性核废物处置库中选择核素迁 移的屏障缓冲材料， 提供了可靠性高， 精准度高 的材料选取方法。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115310026 B 2022.12.30 CN 115310026 B 1.一种考虑离 子水化能的膨润土膨胀力预测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 获取待测膨润土的孔隙比， 包括如下步骤： 获取所述待测膨润土的干密度； 利用所述干密度， 获取待测膨润土的孔隙比， 所述 孔隙比满足如下公式： ， 其中， 表示待测膨润土的孔隙比， 表示待测膨润土的比重， 表示待测膨润土的 重度， 表示待测膨润土的干密度； 利用所述孔隙比， 获取所述待测膨润土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电 势， 所述无量纲电势和补偿无量纲电势分别与孔隙比的函数关系满足如下公式： ， 其中， u表示无量纲电势， 表示所述补偿无量纲电势， 和 表示拟合系数， 表示孔 隙比， 表示双电层系数， 表示待测膨润 土的比重， 表示待测膨润 土的重度， S表示待 测膨润土 颗粒比表面积； 根据所述无量纲电势和所述补偿无量纲电势， 构建膨润土膨胀力预测模型， 所述膨润 土膨胀力预测模型对低干密度和高干密度的膨润土的膨胀力都有良好的预测性能， 所述膨 润土膨胀力预测模型， 满足如下公式：   ， 其中， 表示膨胀力， 表示膨润土孔隙水离子浓度， 表示玻尔兹曼常数， ， 表示自然常数， u表示无量纲电势， 表示所述补偿无量纲电势； 通过所述膨润 土膨胀力预测模型预测待测膨润土的膨胀力， 使得预测值与实验测试值 的一致程度相较于未考虑离 子水化能的预测值的一 致程度高。 2.根据权利要求1所述的考虑离子水化 能的膨润土膨胀力预测方法， 其特征在于， 所述 利用所述孔隙 比， 获取所述待测膨润土的无量纲电势和离子水化能的补偿无量纲电势， 包 括如下步骤： 根据所述待测膨润土的物理特性， 构建膨胀力双电层模型； 利用膨胀力双电层模型， 获取 所述待测膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系； 根据所述无量纲电势与孔隙比的函数关系， 获得 所述待测膨润土的无量纲电势； 根据离子水化后所述待测膨润土的微观结构变化， 获取离子水化 能的补偿无量纲电势 与孔隙比的函数关系； 根据所述补偿无量纲电势与孔隙比的函数关系， 获取所述离子水化能的补偿无量纲电权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115310026 B 2势。 3.根据权利要求2所述的考虑离子水化 能的膨润土膨胀力预测方法， 其特征在于， 所述 膨胀力双电层模型满足如下公式：  ， 其中， 表示膨胀力， 表示膨润土孔隙水离子浓度， 表示玻尔兹曼常数， T=298.15， u表示无量纲电势。 4.根据权利要求2所述的考虑离子水化 能的膨润土膨胀力预测方法， 其特征在于， 所述 利用膨胀力双电层模型， 获取所述待测 膨润土的无量纲电势与孔隙 比的函数关系， 包括如 下步骤： 设定多个膨胀力值； 通过所述膨胀力双电层模型， 获取 所述膨胀力值对应的无量纲电势和膨润土层间距； 获取膨润土层间距与孔隙比的函数关系； 利用所述 膨润土层间距与孔隙比的函数关系， 获取 所述膨胀力值对应的孔隙比； 利用多组膨胀力值对应的无量纲电势与孔隙比， 拟合出待测膨润土的无量纲电势与孔 隙比的函数关系。 5.根据权利要求4所述的考虑离子水化 能的膨润土膨胀力预测方法， 其特征在于， 所述 无量纲电势与孔隙比的函数关系包括： 德国Bavaria膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系， 满足如下公式： ， 其中， 表示德国Bavaria膨润土的无量纲电势， 表示德国Bavaria膨润土的孔隙比， 表示双电层系数， 表示德国Bavaria膨润土的比重， 表示德国Bavaria膨润土的重 度， 表示德国Bavaria膨润土 颗粒比表面积； 西班牙S‑2膨润土的无量纲电势与孔隙比的函数关系， 满足如下公式： ， 其中， 表示西班牙S ‑2膨润土的无量纲电势， 表示西班牙S ‑2膨润土的孔隙比， 表示双电层系数， 表示西班牙S ‑2膨润土的比重， 表示西班牙S ‑2膨润土的重度， 表示西班 牙S‑2膨润土颗粒比表面积。 6.一种考虑离子水化能的膨润土膨胀力预测系统， 其特征在于， 包括输入设备、 处理 器、 存储器和输出设备， 所述输入设备、 所述处理器、 所述存储器和所述输出设备相互连接， 其中， 所述存储器用于存储计算机程序， 所述计算机程序包括程序指 令， 所述处理器被配置权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115310026 B 3