随着核能的大规模利用,高放废物的处置一直是至关重要的环境安全课题。在高放废物地质处置库中,膨润土砌块等组成的缓冲回填材料是阻滞核素迁移的重要工程屏障,其会受到复杂的热—水—力（THM）三场乃至多场耦合作用。其中,高放废物释热会导致膨润土砌块产生热膨胀和干缩开裂等,影响其阻滞性能。因此,要有效评估膨润土砌块的工程性能,需要研究膨润土的热膨胀性能及其对砌块组合的影响。本论文采用室内试验、理论分析和数值模拟方法对高压实高庙子（GMZ）膨润土的热膨胀性进行研究,主要研究内容及成果如下:（1）对比不同材料热膨胀测量方法的利弊与适用条件,提出了适用于测量高压实非饱和膨润土热膨胀性能的试验方法和试验方案。试验方案考虑了温度、初始压实状态（包括初始含水率和初始干密度）、吸力、形状、各向异性和环境气体的影响。测定了GMZ膨润土的相关物理性质,研制了制备高压实膨润土试样的模具。（2）以GMZ膨润土为材料,采用DIL806热膨胀仪,开展了大量试验并获得相关试验结果。系统的分析了不同影响因素对高压实膨润土热膨胀性能的影响,得到了高压实非饱和膨润土热膨胀系数随温度、干密度、含水率、吸力、形状和环境气体的变化规律。定量描述了膨润土热膨胀的各向异性及其变化规律,分析了产生各向异性的机理。（3）考虑热膨胀和失水收缩物理现象,引入细观力学理论和等效夹杂理论建立了高压实非饱和膨润土的热膨胀系数模型,所得到的模型可以用来分析预测不同条件下的膨润土热膨胀系数,并与本文试验结果进行了对比分析。（4）借鉴国内外缓冲回填材料设计经验,考虑多种砌块组合形式,通过COMSOL软件开展了处置库初期的数值模拟,研究膨润土热膨胀对砌块组合的影响,得到了不同砌块组合的下温度场、位移场和应力场的模拟结果。对比分析了砌块内部与接缝处的位移和应力变化规律,结果表明接缝处的应力与位移要显著高于砌块内部。本文的研究成果有对分析和认识在高放废物处置库中膨润土热膨胀性能、评估砌块—接缝系统的整体缓冲性能和阻滞放射性核素迁移的能力有重要意义。