泥岩是同时具有较低的渗透性、良好的蠕变特性、高吸附性以及遇水损伤自修复特性的富含粘土矿物,而Boom Clay继承了泥岩的上述特性的同时还有较好的膨胀性,使得Boom Clay地层具备非常好的化学封闭性,因此被比利时、法国、瑞士、德国等欧洲国家一致认定为处置核废料的最佳地层之一。为了能更确切的了解泥岩各地层不同的原位物理力学特性,欧洲内的数国均开展了地下实验项目,以对其进行系统的研究。本文结合比利时HADES地下实验室项目,对Boom Clay的弹塑性力学特性和应力-渗流耦合特性进行了研究,主要的研究内容如下:(1)对Boom Clay的地层分布、矿物组成颗粒粒径分布等基本物理参数进行了分析,结果表明:Boom Clay地层分布较为均匀;颗粒组成中,粒径小于32μm和小于62μm的居多;Boom Clay的矿物成分中粘土矿物占比大约在60%左右,这些粘土矿物包括伊利石、蒙脱石和高岭石;非粘土矿物主要为石英和长石组成。(2)对Boom Clay的室内三轴试验数据进行了分析,发现Boom Clay具有明显的峰前硬化和峰后软化力学特性,利用全应力-应变过程中的应变变化,建立了内变量,以此为参考,提出了能考虑应变硬化、软化的弹塑性耦合模型,并利用有限元软件ABAQUS对该模型进行了验证。验证结果发现,利用该模型所计算出的结果能够较贴切的反映Boom Clay在实际三轴压缩过程中的变形特征。(3)对Boom Clay在压缩变形过程中的渗透率演化规律进行了系统的分析,通过参考其他不同岩石在全应力-应变过程中的渗透性演化规律,并结合文中所建立的内变量将Boom Clay的渗透率演化过程分为三个阶段:扩容前的降低阶段、扩容后的极速增长阶段、达到残余阶段后的稳定阶段。为能充分考虑扩容点对渗透率突变的影响,引入了逾渗理论,在逾渗理论的基础上,结合围压与初始渗透率和峰值渗透率的关系,建立了能考虑围压效应的Boom Clay渗透率演化方程。(4)结合所建立的Boom Clay弹塑性耦合模型和考虑围压效应的Boom Clay渗透率演化方程,建立了Boom Clay应力-渗流耦合模型,利用USDFLD接口将模型嵌入到ABAQUS中,利用该模型对Boom Clay的三轴压缩试验进行了模拟,通过分析结果对该模型中的渗透率演化特征进行了验证。(5)基于Boom Clay各项物理力学参数、考虑应力-渗流耦合特征的Boom Clay模型等研究成果,结合比利时HADES地下实验室的CONNECTING GALLERY项目,建立Boom Clay地层中的盾构法巷道开挖有限元模型,对巷道开挖过程中的围岩应力、变形、和渗流特征变化进行模拟分析,为Boom Clay地层中的巷道开挖提供围岩的稳定性分析依据。