膨润土由于具有极高的膨胀性、较低的渗透性和优良的核素吸附等性能,被选作高放废料深层地质处置库的缓冲材料。这些优良性能可有效阻滞核素迁移和地下水入渗,起到防渗以及实现核废料与生物圈永久隔离的屏障作用。然而,核燃料封存在地下处置库之后,还会持续释放衰变热。再加上膨润土导热系数偏低会导致衰变热消散十分缓慢,引起热量聚积,靠近金属处置罐的膨润土缓冲层可能遭受107-140℃温度作用,超出处置库安全运行的温度临界值。除此之外,围岩中的地下水会在高压水头的作用下向缓冲/回填材料内部发生渗透,含盐地下水的持续入渗,也会削弱膨润土的膨胀渗透性能,这都影响着缓冲材料的防渗功能。因此,需优化缓冲层的空间结构,更有效的保证地下处置库安全运行。论文构想了偏高岭土基地质聚合物夹持膨润土缓冲层,从而将缓冲层分为功能不同的三层,充分发挥各层作用,期望提高缓冲层的屏障性能。主要利用偏高岭土基地质聚合物隔绝金属罐释放的高温,以及延缓含盐地下水的侵入。研究高温对地质聚合物强度及导热性能的影响。再设计试验测量地质聚合物的渗透系数,并探究其浸出液对压实膨润土的影响。最后通过COMSOL软件模拟缓冲层空间几何分区,确定最优尺寸并分析其可行性。从多个方面为构建缓冲层空间几何分区给出一个综合而又符合实际的方法。主要结论如下:（1）通过降低配料中碱含量,改变养护条件,改善烘箱升温方式等方式可有效减少地质聚合物高温裂缝的生成,基本维持长期热作用环境下的结构完整,保证力学性能良好。（2）长期热作用会使偏高岭土碱激发反应更加彻底,小部分孔隙会被生成的胶结物质填充,使内部结构更密实。但试样因失去的自由水逐渐增多,失水导致的试样收缩变形也会缓慢增加偏高岭土基地质聚合物的孔隙直径,甚至在聚合物表面产生微小裂缝。但大体上试样力学强度较为稳定,孔隙变化较小,试样可以保证良好强度及结构完整性,有效起到良好的隔热阻盐作用。导热系数也会随热作用时间增长逐渐稳定。（3）根据自主设计的测试地质聚合物渗透系数的方法,得到碱性氧化物配比为n（Si O2）:n（Al2O3）=2.4;n（Na2O）:n（Al2O3）=0.4的偏高岭土基地质聚合物的渗透系数约为6.8×10-12 m/s。由数据可知地聚合物渗透系数相比干密度0.9的粉粒膨润土更低,一定程度上可以起到阻隔地下水溶液入侵,减缓膨润土防渗性劣化的的功能。但地质聚合物浸出液会少许削弱压实膨润土的膨胀渗透性能,因此靠近围岩的地质聚合物层不宜过厚。（4）用COMSOL数值模拟软件构建地下处置库模型,可以确定三层缓冲材料的最终宽度分别为Buffer-1=0.28 m;Buffer-2=0.32 m;Buffer-3=0.1 m。此结构可满足地下处置库安全运行的条件,对地下处置库的结构优化提供参考。