题目：基于UH模型的核废料处置地基的热水力特性分析

高放废物的特点为放射性水平高，发热量大，对社会的危害极大。目前国际上公认的高放废物处置方法是深地质处置方法，但地质处置库中缓冲材料和围岩处于多场耦合作用下，其性能变化规律是十分复杂的。本文的主要目的是建立能反映缓冲材料高庙子膨润土应力应变特性的本构模型，并将其进行有限元实现，继而进行核废料处置地基的热水力特性分析。

  （1）考虑膨胀效应的UH模型

   通过对比非饱和膨润土和普通非饱和土在湿化路径下的不同特性，探究膨润土的湿化膨胀机理，进而在超固结非饱和土UH模型的基础上构造了考虑膨润土膨胀效应的UH模型。该模型仅比非饱和土UH模型增加了一个参数，就能很好地反映非饱和膨润土不同路径下的应力应变特性，且其反映的规律与试验现象一致，证明了模型的合理性。

   （2）本构模型的有限元实现

    基于SMP强度准则，推导了变换应力空间中非饱和土UH模型和考虑膨胀效应的UH模型的吸力应变增量和弹塑性矩阵，并利用有限元软件的二次开发平台，采用FORTRAN语言编写了两模型的用户子程序，继而利用常规三轴试验进行验证，说明了UMAT子程序的正确性。通过对高庙子膨润土的膨胀力试验进行有限元模拟，分析了试验中膨润土的膨胀规律。

   （3）核废料处置地基的热水力特性分析

    基于ABAQUS有限元软件，采用非饱和土UH模型和考虑膨胀效应的UH模型的UMAT子程序，对高放废物处置库概念模型进行了有限元模拟，初步分析了其中温度场、渗流场和应力场的变化规律，并对缓冲/回填材料在热-水-力耦合作用下的性能变化规律进行了探究，比较说明了高庙子膨润土是缓冲/回填材料的合适之选。