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核能的利用对于缓解我国能源压力,减少环境污染具有重要意义,但核能的使用会产生放射性废料,其合理安全处置是目前亟待解决的关键问题。目前广泛接受的是深部地质处置,我国已基本确定使用内蒙古GMZ膨润土作为处置库工程屏障,随着时间的推移,处置库内产生气体,伴随地下水、围岩的作用,水力耦合作用下GMZ膨润土的气密性是高放废物深部地质处置封存后期的关键科学问题之一。本文通过持水试验对高压实GMZ膨润土水力耦合特性进行研究,并对平衡后的试样进行气体渗透性试验,进一步通过理论分析建立气-液-固三相耦合控制方程,将数值模拟与试验结果进行对比,为探究气体在高压实膨润土的运移规律,评价高放废物深地质处置库的气密性提供参考。具体研究内容如下:（1）开展了高压实GMZ膨润土试样持水特性试验。测定了膨润土的土水特征曲线,发现自由膨胀条件下试样的含水量受吸力的变化影响明显,在不同的湿度环境下,试样的质量和体积会有较大幅度的变化,在相对湿度98%的环境下相对质量和体积变化幅度分别达到7.16%和16.51%。（2）开展了高压实GMZ膨润土气体渗透性试验。测定了持水试验结束后的试样在不同围压下的气体渗透性,发现渗透特性的变化范围较大,在10-1910-14m2之间,试样的渗透性受围压和环境湿度的变化影响明显,相对湿度98%环境下的试样在受压10MPa到受压1MPa相比,渗透率甚至下降了三个数量级,试样初次受压1MPa时,渗透性随着环境湿度的增大呈现先增加后减小的趋势,而在进行循环加载之后,试样的渗透性随着环境湿度的增大而减小,这主要是环境湿度同时改变了试样的饱和度和孔隙率所致。试样的渗透性不仅受到围压、环境湿度的影响,同时受到注气压力的影响,随着注气压力的增加而减小,这和气体的滑脱效应有关,气体的滑脱因子随着固有渗透率的增加而减小。（3）建立了高压实GMZ膨润土HM耦合控制方程。考虑了吸力变化引起的变形,同时考虑了由于膨润土特殊的孔隙结构造成的有效孔隙度的变化,采用Comsol Multiphysics软件模拟了高压实膨润土的吸附水化过程,研究了饱和度和孔隙度的变化过程,并与试验结果进行对比,验证了其可行性与准确性。并进一步研究了饱和度和孔隙度对气体渗透特性的影响,试样的渗透性随着饱和度的增加而减小,随着孔隙度的增加而增加,由于环境湿度的改变同时影响着饱和度和孔隙度的变化,试样的渗透性随着环境湿度的增加而先增加后减小。