本文以砂土细观结构为原型,通过一定的简化和假设,建立了孔隙介质渗透模型来模拟砂土渗透通道形成后的渗透演化过程和渗透性。由于研究手段限制仅考虑了潜水渗透模型。论文按粒度分布建立了7种颗粒组合不同结构形态的试样进行渗透试验,采用红外监测技术观测获得了渗透生长的演化过程,分析了渗透系数与结构形态参数之间的相关性,渗透系数与稳定渗透后渗透范围和形貌之间的关系,以及结构形态对稳定渗透后渗透形貌的影响,研究了渗透生长阶段的演化规律,主要取得了如下成果。(1)孔隙介质的粒度分布分维值随着细颗粒含量的增加而增大;渗透系数与粒度分维值之间具有负相关关系。(2)孔隙介质的结构形态参数主要受颗粒的排列特征控制,与粒度分布相关性较低。孔隙介质的渗透系数主要受孔隙的分布与形态的影响。孔隙的孔径越大,孔隙形状越好,渗透系数越大;孔隙介质中孔隙分布越分散,越有序,渗透系数越大。(3)根据渗透形貌演化特征可以将渗透生长过程划分为两个阶段。第一阶段,从开始渗透到流体初次贯穿孔隙介质到达下游,渗透状态的分维值随时间增加而减小,渗透边界的分维值随时间增加而增大,渗透状态趋于集中,渗透边界趋于复杂;第二阶段,流体初次贯穿孔隙介质后继续生长,扩展渗透通道,直至稳定,渗透状态的分维值随时间增加而增大,渗透边界的分维值随时间增加而减小,渗透范围增加,渗透边界的复杂性逐渐降低。(4)渗透生长前期,渗透生长具有随机性,演化速率变化较大,当流体的渗透范围生长至孔隙介质中主要渗透通道,渗透路径基本稳定后,渗透演化速率保持稳定。(5)孔隙介质渗透稳定后,流体渗透范围越大,渗透系数也越大;渗透形态分布越分散,集团化程度越低,流体在孔隙介质中的渗透越均匀,渗透系数也越大。孔隙介质中孔隙分布越分散,越有序,渗透形貌越均匀。