软土颗粒微小,比表面积大,颗粒表面带有丰富的电荷,土体中各组分间的界面处存在不平衡的力场,这些特点使得土颗粒与颗粒表面吸附的阳离子和水分子之间的相互作用不容忽视,并对土体的工程性质影响显著。本文采用试验分析和理论探讨相结合的方法研究低渗透性软土的渗流特性。设计不同的矿物组成和孔隙液离子浓度的人工土以改变软土的微细观参数,进而探讨土体微细观参数和宏观渗透特性之间的关系;基于软土孔隙尺度测试试验,研究了软土的孔隙尺度分布特征与宏观渗透特性之间的关系;基于结合水和自由水混合流动的软土渗流方程,对达西定律进行修正,建立考虑孔隙尺度分布的低渗透性软土的渗流模型。本文的主要研究工作及成果有如下几个方面:(1)研究微细观参数对低渗透性软土的渗流特性影响。采用不同离子浓度的溶液对不同粘土矿物组成的人工土进行渗透试验,并通过压汞试验获得土样的比表面积。根据试验分析,微电场效应对软土微孔隙渗流产生显著的影响。不同矿物成分、孔隙液离子浓度、比表面积使颗粒表面具有不同强度的电场,静电作用通过改变孔隙液性质和渗流通道的有效孔径来对软土的宏观渗流特性产生影响。(2)研究人工土的孔隙尺度分布和渗透系数的关系。用压汞法测定人工软土的孔隙尺度分布,拟合得到土样的孔隙累积分布曲线。根据试验结果和相关理论,将土中孔隙分为小孔隙(D≤350nm)、中孔隙(350nm<D≤10000nm)、大孔隙(D>10000nm)。统计分析结果表明,软土的宏观渗透系数与土体的平均孔径、小孔隙体积含量、中孔隙体积含量呈强相关性,与大孔隙体积含量呈中等相关。(3)建立基于孔隙尺度分布的软土渗流模型。考虑颗粒表面微电场作用,将孔隙液分为自由水和结合水,导出结合水和自由水混合流动的软土渗流模型。并在此基础上考虑软土的孔隙尺度分布特征,对达西渗流方程进行修正,推导出基于孔隙尺度分布的软土渗流模型。经试验验证,修正后的达西渗流模型与实际情况更相符,更适用于软土。