缓冲材料作为填充在废物罐与地质体之间重要的人工屏障，对高放废物处置库的长期安全至关重要。为了揭示缓冲材料在高放废物处置库条件下的热-水-力多场耦合行为，现阶段国际上主要采用工程尺度模型试验和数值模拟相结合的方式研究缓冲材料多场耦合长期性能。目前我国已经筛选出内蒙古高庙子膨润土作为处置库缓冲材料首选矿床。为了模拟缓冲材料在处置库条件下的行为演化特征，核工业北京地质研究院于2011年建造了工程尺度的大型缓冲材料多场耦合性能模型试验系统（China-Mock-up），并提出了高庙子膨润土热-水-力多场耦合理论模型。本研究是在前期研究成果的基础上，采用有限元数值模拟软件LAGAMINE，考虑试验过程中真实复杂边界加载条件和5种不同的材料属性，准确拟合了缓冲材料内部温度、相对湿度及总应力演化规律，建立并验证了缓冲材料多场耦合性能理论模型与数值模拟技术，为后续处置库条件下缓冲材料长期性能评价提供技术支撑。
研究表明，模拟结果可准确预测试验系统内部不同特征点温度随室温周期性波动及线性增长这一动态变化规律，这说明在本文中各个材料设定的热学参数及边界条件是合理的。经过近5年运行试验台架内部膨润土尚未达到饱和状态，靠近加热器的特征点，相对湿度随时间表现出先干燥后饱和的趋势，远离加热器的特征点，相对湿度随时间逐渐增大，模拟结果可较好地反映试验台架内部不同特征点相对湿度的整体行为演化趋势。模拟的总应力与实测试验数据间表现较好地一致性，能够反映试验台架内部不同特征点的总应力随时间逐渐增大这一演化过程。研究结果揭示了多场耦合条件下缓冲材料（膨润土）温度、湿度及应力的相互作用关系，为深入认识处置库环境下缓冲材料行为演化特征提供了重要的参考依据。
