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01.06.2016 | Thematic Issue | Ausgabe 11/2016

Environmental Earth Sciences 11/2016

A new hydro-mechanical model for bentonite resaturation applied to the SEALEX experiments

Zeitschrift:
Environmental Earth Sciences > Ausgabe 11/2016
Autoren:
K. E. Thatcher, A. E. Bond, P. Robinson, C. McDermott, A. P. Fraser Harris, S. Norris
Wichtige Hinweise

Electronic supplementary material

The online version of this article (doi:10.​1007/​s12665-016-5741-z) contains supplementary material, which is available to authorized users.
This article is part of a Topical Collection in Environmental Earth Sciences on “DECOVALEX 2015”, guest edited by Jens T. Birkholzer, Alexander E. Bond, John A. Hudson, Lanru Jing, Hua Shao and Olaf Kolditz.

Abstract

Bentonite barriers perform safety critical functions in many radioactive waste disposal concepts, but it is challenging to accurately predict bentonite resaturation behaviour in repository settings. Coupled models of the hydro-mechanical response of bentonite are used to demonstrate understanding of bentonite behaviour in experiments and to predict the response of bentonite in a repository environment. Following trials of a range of numerical approaches, a new model is presented, referred to as the Internal Limit Model, which makes use of key observations on limiting stresses supported in bentonite samples in experimental data. This model is based on the Modified Cam Clay model, and uses the observation that for a given dry density of bentonite, there is a limiting stress that the sample can support, be that stress due to swelling, compaction or suction, to explicitly couple the hydraulic and mechanical models. The model is applied to experimental data from the SEALEX experiments, involving a 70/30 by mass mixture of MX80 bentonite and sand. The model is able to reproduce the experimental data using a single set of parameters for all the experiments considered. This builds confidence that the model will be useful in the future for predictive modelling given appropriate data to characterise the bentonite material being used.

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