高放废物的处置已经变得越来越紧迫,目前各国普遍采用建造深地质处置库的方法。对于处置库中的缓冲材料,从材料范畴来看,可以选用纯膨润土,也可以选用热传导性和可施工性更好的膨润土-添加剂混合物。本文以纯膨润土和膨润土-添加剂混合物为试验材料,对碱性环境下试样的膨胀力、膨胀变形和压缩变形进行研究和分析。本文的主要研究工作如下:(1)研究碱性环境下高庙子钙基膨润土膨胀力特性。本试验选用Na OH溶液模拟碱性地下水,采用自主研制的耐腐蚀高压固结仪,完成了不同浓度碱溶液饱和样的膨胀力试验,分别讨论了初始干密度和溶液浓度对膨胀力特性的影响。结果表明:当入渗碱溶液浓度相同时,膨胀力随初始干密度的增大而增大;当试样初始干密度相同时,0.1 M碱溶液饱和样的稳定膨胀力比去离子水饱和样的稳定膨胀力大,且当溶液浓度大于0.1 M时,稳定膨胀力随浓度增大而减小;高浓度(0.3、0.5、1.0 M)碱溶液饱和样的膨胀力时程曲线在达到最大值后会出现下降,下降程度受溶液浓度影响明显,且与初始干密度无关;0.1 M和1.0M碱溶液饱和样的稳定膨胀力和蒙脱石孔隙比在双对数坐标系中呈线性关系,根据拟合公式,给出了预测碱性环境下高庙子钙基膨润土稳定膨胀力的表达式。(2)研究碱性环境下高庙子钠基膨润土-添加剂混合物体变特性。本试验以去离子水,0.1、0.5和1.0 M Na OH溶液作为入渗溶液,采用耐腐蚀高压固结仪对干密度为1.6 g/cm~3添加剂掺率为0、15%、30%、45%的膨润土-岩屑混合物和膨润土-砂混合物进行膨胀变形试验,以及对膨润土-岩屑混合物试样进行饱和再压缩试验,分析了浓度、添加剂种类和掺率对混合型材料的体变特性影响。结果表明:试样的稳定膨胀率随着溶液浓度的增加呈指数下降,随掺率的增加呈线性下降。在同一掺率时,膨润土-岩屑混合物的膨胀性能更高。膨润土-岩屑混合物的压缩指数随掺率的增大呈线性下降,随溶液浓度的增大而指数下降。(3)研究碱热耦合的高庙子钠基膨润土-岩屑混合物膨胀力特性。本试验使用水浴锅提供恒定温度的溶液,并将溶液在耐腐蚀固结仪中循环,分别开展25℃和50℃两种试验温度下以及0.1、0.5和1.0 M Na OH溶液入渗时的膨胀力试验,获得了各试样的膨胀力时程曲线,分析了浓度,温度和掺率对混合型材料膨胀力特性的影响。结果表明:同一温度时,最大膨胀力和稳定膨胀力均随溶液浓度的增加而降低;浓度相同时,最大膨胀力和稳定膨胀力均随掺岩率的增大而降低。试验温度为50℃的试样最大膨胀力和稳定膨胀力均低于试验温度为25℃的试样。碱溶液对膨胀力的衰减程度随浓度增大而增大,随温度增大而增大。在膨润土中掺入花岗岩岩屑可削弱碱溶液对膨胀力的衰减作用,膨胀力衰减率随掺岩率的增大而降低。