在高放废物处置库中,缓冲/回填材料置于核废物罐和围岩之间用于阻滞放射性核素向外迁移,是处置库中“多重屏障系统”的关键组成部分。在高放废物处置库运营期间,膨润土砌块-接缝系统会受到复杂的热—水—力(THM)三场耦合作用,接缝区域是该系统阻滞性能薄弱的部位。要有效评估缓冲/回填材料阻滞放射性核素迁移的能力,需要研究THM耦合作用下膨润土砌块-接缝系统内部温度场、渗流场、应力场随时间演化、空间分布的规律及其对接缝区域愈合变形的影响机理。本文研究内容及成果如下:(1)提出了由:(a)膨润土砌块-接缝系统;(b)试验箱系统;(c)温度控制系统;(d)水力控制系统;(e)数据监测与采集系统等五大系统组成的缓冲材料多场耦合试验装置研制方案及性能要求。(2)根据所提出的缓冲材料THM耦合试验方案,制定了详细的试验装置研制方案并绘制了试验装置总体和各部件的设计图,研制出国内首台膨润土砌块-接缝系统THM耦合特性试验仪。(3)以自制黄土试样为材料开展为期7天的预试验,对所研制试验仪的整体工作性能进行检测,结果表明试验仪各系统均达到预期的设计要求,能够为试样提供可控和稳定的热、水、力边界条件,能够监测并采集所需要的试验数据。(4)针对所研制的试验仪,提出了可行的试验方法并成功开展了国内第一次膨润土砌块-接缝系统THM耦合特性试验;通过对前100天的试验数据进行分析,得到了膨润土砌块-接缝系统在热—水—力三场耦合作用下内部温度场、渗流场、膨胀力场及接缝愈合变形随时间演化、空间分布的规律,初步揭示了THM耦合作用对接缝愈合变形的影响机理。本文对于评估砌块-接缝系统的整体缓冲性能、高放废物处置库中缓冲/回填材料阻滞放射性核素迁移的能力具有重要意义。