El comportamiento termo-hidro-mecánico (THM) de las arcillas expansivas ha sido ampliamente estudiado en las últimas décadas debido al uso potencial de bentonitas en barreras de ingeniería (EB) en depósitos geológicos profundos para desechos radiactivos de alta actividad y de larga vida. Desde la post-clausura del repositorio, la EB está sometida a cambios de temperatura, contenido de humedad y tensiones a causa de los procesos acoplados THM que se espera que ocurran en dicho entorno. Los diferentes niveles estructurales presentes en las arcillas expansivas no saturadas requieren el uso de modelos constitutivos que consideren en su formulación matemática la distinción explícita de los distintos tipos de poros a fin de reproducir la evolución estructural de los materiales bentoníticos bajo las complejas trayectorias de cargas THM que tienen lugar durante la vida de un repositorio de residuos nucleares. Se ha desarrollado una formulación THM acoplada, en el marco teórico de la plasticidad clásica y generalizada, que describe el suelo expansivo como dos medios estructurales superpuestos pero distintos. Este planteamiento de modelo de doble porosidad considera que el comportamiento THM del suelo expansivo es descrito por leyes constitutivas que tienen en cuenta los procesos relevantes en cada medio poroso y los mecanismos de interacción que relacionan la deformación y el estado de saturación de las partículas de arcilla activas con la disposición estructural de los agregados de arcilla y con el potencial de agua en los macro poros. Además, la respuesta mecánica del medio poroso bajo cualquier carga THM está intrínsecamente relacionada con la compresibilidad de los minerales de arcilla. Los cambios estructurales irreversibles se atribuyen al mecanismo de carga-colapso (LC) y al acoplamiento estructural micro-macro (mecanismo ß). Los efectos térmicos han sido incorporados a la formulación matemática del modelo de doble estructura, que ha sido implementada en un código de elementos finitos (CODE_BRIGHT) capaz de resolver, de forma totalmente acoplada, el sistema de ecuaciones diferenciales parciales que se originan de las ecuaciones de balance. Se ha empleado un esquema robusto de integración explícito con control automático del incremento de integración y del error para actualizar el tensor de tensiones y las variables de historia. La capacidad del modelo de doble porosidad para predecir la respuesta esperada de las arcillas expansivas en escenarios isotermos y no isotermos se ha comprobado mediante la realización de análisis constitutivos siguiendo trayectorias THM prescritas tanto a volumen constante cuanto en condiciones no confinadas. Además, se han realizado análisis de sensibilidad para verificar la dependencia de la respuesta expansiva de las condiciones iniciales y de la secuencia de aplicación de cargas. Se ha prestado especial atención al papel que desempeña la transferencia de agua entre los dos niveles de poros en el desarrollo del potencial de hinchamiento del medio poroso expansivo. También se ha examinado el desempeño del modelo en la reproducción del comportamiento THM en ensayos a escala de laboratorio mediante la simulación del calentamiento e hidratación de dos columnas de materiales granulares de bentonita seleccionados como potenciales materiales de sellado en la construcción de barreras de ingeniería. La comparación entre los datos experimentales disponibles y los resultados del modelo ha demostrado la capacidad de la presente formulación de doble porosidad de simular los principales aspectos observados en el comportamiento del material expansivo cuando está sometido a trayectorias THM complejas.