随着我国2030年碳达峰及2060碳中和目标的推进,清洁能源的开发与利用愈发被关注。作为清洁能源之一的核能其利用后产生的废物处置问题成为亟待解决的实际工程性问题。作为高放废物处置库缓冲回填材料主要成分膨润土,对其物理特性展开系列研究对于实际工程应用时具有极大的理论参考价值。在非饱和土研究中,土体的吸力是十分关键的物理参考值。作为缓冲回填材料的膨润土具有超强的吸附水的能力,吸力可达几十几百兆帕。本研究以内蒙古GMZ膨润土为研究对象,开展缓冲回填材料压实试样在更广吸力范围内的持水特征曲线室内试验及软件模拟计算分析,从宏观及微观层级分析和讨论缓冲回填材料持水特性;基于吸附热力学、毛细管模型以及Metadynamics等相关理论,探究GMZ膨润土在高吸力段（结合水）和低吸力段（毛细水及重力水）对SWCC的影响;基于宏观试验及微观模拟结果,获取GMZ膨润土最大吸力与含水量关系,探讨缓冲回填材料微结构特征与持水特性间的关联,本质上分析和揭示吸力产生及作用的内在机制。采用MS软件对膨润土主要矿物组分蒙脱石分子晶胞进行了构建并开展模型优化与水分子吸附模拟工作,从结构、能量、层间距变化等方面展开讨论分析并初步发现分子层间距随着水含量的增大而递增,其变化规律可看做水分子数量的近似函数,其密度与水分子数量呈负相关。分子结构模型优化前后构型发生较大变化,包括四面体及八面体的构造形状、晶胞层间水分子与阳离子的位置变化以及羟基位置的变化等。晶胞结构内的力主要为非价键能,在构型优化前范德华力对总能量的贡献最多而优化后以非价键作用的静电作用和价键作用的角弯曲为主。采用渗析法及饱和盐溶液法试验获取了高庙子膨润土在不同吸力段与含水量关系曲线发现试验结果与模拟计算部分对其定性分析趋势一致,当土体处于高含水量（＞40%）时,在自由条件下虽然吸力变化度十分微小,只在1MPa内变化时土体含水量就会发生极大改变,而侧限条件下的变化相对缓和;当土体处于低含水量（＜40%）时,虽然吸力变化度呈现几何级增长,但无论是自由条件还是侧限状态,其含水量变化均相对平和。进一步分析了持水特性与其微观机理在实际试验及微观层级上的作用机理及关联特性。试验也对两种不同限制状态下的膨润土持水特性开展了对比分析,进一步了解到不同限制因素对持水特性影响。采用LAMMPS软件模拟计算获得Na-蒙脱石在宏观试验难以实现的土体吸力与含水量变化关系得到其含水量较低（＜30%）时的SWCC。在该模拟计算部分,土体含水量依然随着吸力的增大而减小且根据SWCC发现当含水量升高时土体吸力有指数型下降的趋势,这与吸力的定义式相吻合。虽然利用试验与模拟结果综合获取SWCC图像在衔接上存在一定误差,但整体趋势一致。并进一步拓展发现其最大吸力达到4188MPa。