深部地质处置是目前国际上广泛采用的高放废物工程处置方法。在处置库运行期间,高放废物将会长时间衰变放热,影响缓冲材料性能,从而对处置库的安全保障性造成影响。缓冲材料作为处置库中多重屏障体系的重要组成部分,其热传导性能参数对处置库体系设计显得尤为重要。缓冲层温度升高不仅对缓冲材料的阻隔包封性能产生影响,而且还会在其内部产生热应力和应变,对其物理力学性能也产生显著影响。本研究把按比例缩小后的膨润土-砂混合物试样作为拼接愈合后的缓冲层,模拟高放废物衰变放热时缓冲层温度场变化。使用自行设计的试验装置对相同热源温度下不同参数的缓冲层试样以及不同热源温度下优配参数的缓冲层试样沿径向和轴向方向进行热传导模拟试验,记录各测点在不同时刻的温度值。并对缓冲层的温度场、应力场及变形场的热-力耦合过程进行数值模拟分析,初步得到处置库近场的热力学特征。研究发现,增大试样干密度、含水率和掺砂率均可提高其导热性;缓冲层试样径向方向受热源大面积传热的直接影响,各测点温度高,应力和应变变化较大,且不同含水率试样产生的结果变化显著;缓冲层试样轴向方向受传热路径的影响,各测点温度变化平缓,与径向方向相比,其应力和应变变化较小,且应力受温度影响较早的达到平衡;缓冲层靠近热源的位置温度、应力和应变最大,且沿径向与轴向方向向外边界逐渐减小,初始时刻各值变化显著。在相同试验条件及试样参数设置下,中粒石英砂作辅料的试样与粗骨料试样相比,导热系数增大,热传导性增强,且导热系数随着干密度、掺砂率增大而增大,高含水率时增幅显著。热源温度越高,缓冲层温度增幅越大,反之,变化平缓。从缓冲层对称模型来看,中部温度大于顶底部温度,其温度分布呈现“>”形态。受温度影响,缓冲层处于高温热源时,相比较低温度热源,其应力及应变的变化较大,稳定性有所降低。因此,热源温度较低时处置库更为稳定。