随着我国城市化和工业化进程的发展,垃圾清运量逐年增加,环境问题日益突出。目前我国城市垃圾的处理方式以填埋为主,而过程中产生的渗滤液将会对垫层及周围环境造成严重危害,因此垃圾填埋场垫层材料的选择及其力学特性变得尤为重要。膨润土因其吸附能力和离子交换能力强、渗透能力低的特性常被作为屏障的首选材料。另外,我国作为一个冻土大国,必然有许多填埋场建设在冻土地区,季冻区的冻融循环作用会使垫层土体发生劣化,而其劣化机制和力学响应特性尚不清楚。本文针对季冻区垃圾填埋场垫层,综合考虑化-温-力场的共同作用,研究其物理力学特性,对于填埋场长期稳定性和安全服役具有重大的工程实践意义。本文以国家重大科研仪器开发项目（41627801）、冻土工程国家重点实验室开放基金（SKLFSE201601）和山东省泰山学者专项基金（2015-212）为依托,以钠基膨润土为研究对象,对其进行化学改性试验,并通过X射线衍射试验、自由膨胀率试验、界限含水率试验、CT扫描试验和MTS动三轴试验等对改性前后其物理和动力特性变化进行探究。主要研究成果如下:（1）通过直接拌合和电化学法两种方法均可获得改性膨润土。与拌合法相比,电化学法在外加电场的作用下提高了离子的迁移效率,使得电解法改性膨润土中抗衡离子的置换效果明显优于拌合法。（2）化学改性处理膨润土的效果与盐溶液阳离子价态和盐溶液浓度有着很大的相关性。离子价态越高或者盐溶液浓度越大,抗衡离子的置换效果和自由膨胀率的降幅越显著。阳离子价态越高,所带电荷越多,单个高价阳离子可与多个一价Na+发生离子交换,降低了扩散层中阳离子数量。盐溶液浓度越高,阳离子含量越高,可进行层间离子交换的阳离子越多。且相对高浓度的盐溶液会使双电层厚度减小,颗粒间引力变大、斥力降低。（3）冻融循环作用对改性膨润土的细观结构有着显著影响。CT扫描结果显示,经历冻融后,改性后钾基膨润土试样内部和外壁均逐渐生成裂隙,且随着冻融循环次数的增加,裂隙在长度、宽度和数量方面均有不同程度的增加。（4）冻融循环对改性前后膨润土动力特性影响显著,尤其是前两个循环。对经历0-14次冻融循环的改性前后膨润土进行了动三轴试验,发现剪切应变一定时,随着冻融循环次数的增加,两种膨润土的动剪切模量先减小后增大,阻尼比则呈现相反的趋势。钠基膨润土的阻尼比表现为先增大后减小,而钾基膨润土则相反。在冻融循环次数一定的情况下,两种膨润土的动剪切模量均随动剪应变的增大而减小,阻尼比随剪应变的增大而增大。相比而言,冻融循环对钾基膨润土动力学参数的影响小于钠基膨润土。（5）采用Davidenkov模型和陈国兴建议的阻尼比拟合模型分别对改性前后膨润土动剪切模量和阻尼比进行了拟合,S2均在0.9以上,拟合效果较好。