（1）国内外研究现状
渗透特性是表征黏性土层防渗能力及防污性能的关键控制因素，黏土衬垫渗透系数的正确选择对保证垫层的防污效果具有极其重要的意义[8]。目前国内外学者主要通过测定不同化学溶液作用下黏性土的渗透特性来模拟污染物在黏土基质间的迁移规律。Xue[9]等测试了不同浓度的无机盐溶液下土工合成黏土衬垫渗透性，结果表明土工合成黏土衬垫的渗透性随溶液浓度的增大而升高，且高价阳离子的盐溶液对其渗透性的影响更为明显；Dutta & Mishra[10]通过研究发现随着盐溶液浓度的增加，膨润土的渗透性增大；Wang[11]，Koteswaraarao [12]等也同样证实了黏土衬垫的渗透性在无机盐溶液的作用下显著增大。上述研究均认为孔隙溶液浓度的增加，抑制了黏土中扩散双电层的发育，使得有效渗流孔隙率增大，导致黏土的渗透性增加。
相对于上述的研究结果，Li[13]等基于柔性壁渗透试验，发现KCl和CaCl2溶液均造成黏土的渗透系数减小；谌文武[14]等发现随电解质溶液浓度增加，黏土的渗透性降低；Shariatmadari et al.[15]使用淋滤液对黏土垫层进行渗透试验，结果显示黏土的渗透系数因淋滤液的作用出现了减小的现象；杨德欢[16]等用自来水对压实黏土预水化和渗透后，再用化学溶液替换水对土样进行淋滤，发现黏土衬垫的渗透系数随之减小。上述现象的产生与黏性土的矿物类型有较大关系，当化学溶液浓度增加，其表面结合水膜厚度变化相对较小，土体的渗透性与土体的孔隙结构直接相关，盐分会导致颗粒间作用力和排列模式改变，使得内部的孔隙产生一定程度的充填和堵塞，渗透性减弱。
综上可知，污染物对黏性土渗透特性的影响趋势较为复杂。化学浓度增加，扩散双电层变薄，渗透系数增加；但同时孔隙结构发生改变，产生一定程度的充填和堵塞，渗透系数降低。黏性土的渗透性与孔隙溶液成分和黏土矿物类型息息相关，但相关研究并不充分，需要系统的对孔隙溶液成分和黏土矿物类型进行分类研究，并且从微观层面上揭示化学作用对黏性土的影响。
黏性土中污染物的迁移都是其微观结构特性的集中表现，国内外众多学者对污染物侵蚀下黏性土的微观结构进行了研究。张亭亭[17]，刘华[18]等采用扫描电镜（SEM）技术拍摄了污染物侵蚀前后土体微观结构的变化，阐明污染物对黏土渗透特性的影响机制；张伟[19]，Michela[20]，Xu[21]等运用CT扫描技术分析了污染物对黏土工程行为的影响；Manca[22]，项国圣[23]，Yao[24]等利用压汞试验测得土体内部孔径分布，了解污染物对黏土微观结构的影响。这些研究均证实化学作用会导致土体微观结构发生改变，为解释污染物在黏性土中的迁移规律提供了参考。但上述研究采用的测试方法还存在一定的局限性：SEM样品的预处理会破坏土体的初始结构，切片样品太小，不足以反应整体结构，且只能通过图像进行定性分析，无法测得土样的孔径分布情况；CT技术虽然测试精度较高，但造价较昂贵，且CT图像一般只能作为定性分析，定量精度不高；而压汞测试技术假设的样品孔隙与实际孔隙情况有偏差，测试孔径范围有限，且测试过程中存在诸多如墨水瓶效应，低高压转化，冷冻及高压致裂等问题，使得测试结果与破坏前试样的孔隙分布差别较大。由此可见，一种能够准确无损测定土体微观孔隙结构的方法显得十分必要。
近年来，核磁共振（NMR）技术在岩土工程领域的应用越来越广泛[25-29]。它主要利用原子核在磁场中的能量变化获得有关原子核的信息，是一种研究单位体积介质中质子（即氢核1H）含量与分布的高分辨率无损探测技术[30]。NMR成像原理与CT类似，虽然其成像效果没有CT精度高，但核磁共振T2曲线可以通过测试土壤中处于不同位置孔隙水的核磁强度幅值以及弛豫时间，快速而准确的反演得到土壤中孔隙水的赋存状态以及各自含量，定量描述土体的孔径分布和孔隙水含量。Stevens[31]等利用核磁共振成像研究了砂岩中初始含水量与盐分对水合物形成的影响；李彰明[32]等则用核磁共振测试了淤泥孔隙及其孔径分布的变化规律。Meyer et al.[33]等利用核磁共振测试技术探测了不同土体的孔径分布情况；晏长根[34]等基于核磁共振技术测定了土体冻融过程中孔隙水的相变过程；Tian & Wei[35]应用核磁共振定量表征了黏土中孔隙水的含量。目前来看，低场核磁共振分析技术可以较好地分析土体中孔隙水的赋存状态与分布情况，快速无损的揭示土体中渗流通道及颗粒表面吸附水含量的变化，为研究水化学作用对黏性土渗透性的影响提供了有力工具。但基于NMR技术，如何精确地监测黏土中各剖面含水量的变化以及污染物在介质中的迁移情况并没有成熟的方法，一套能实时监测黏土中污染物迁移过程及快速准确的确定渗透系数的实验方法有待开发。
（2）拟开展的研究
综上所述，污染物在黏土中的迁移规律是安全处置固体废弃物的关键参数，尽管国内外已有许多研究工作从宏微观角度探讨了污染物的迁移规律和机理，但复杂环境荷载作用下污染物对黏土渗透特性的影响机理尚未达成共识，没有成熟的方法可以精确地监测污染物在黏性土中的迁移行为。
针对上述情况，本项目围绕污染物在黏性土中的迁移问题，采用核磁共振测试新技术，重点开展以下工作：（1）提出一种渗透系数测定的新技术，研究不同化学溶液侵蚀下黏性土（高液限黏土和低液限黏土）的渗透性，并从微观角度揭示污染物对黏土渗透特性的影响机理；（2）基于核磁共振成像与最新分层CPMG技术，监测污染物在黏性土中的迁移过程，建立模型定量表征不同水力梯度下污染物在黏土中的迁移机制。这些问题的解决以及项目的顺利实施必将对相关工程问题的解决具有重要的理论指导意义，也将丰富岩土力学的研究领域，促进土力学学科的发展。
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