目前我国各类垃圾填埋场和疏浚底泥堆场多采用压实黏土作为衬垫系统或防渗隔污屏障。在堆场底部渗滤液中污染物通过隔离屏障向周围环境运移的过程中,由于压实黏土具有较低的渗透性,扩散在污染物运移过程中占据主导地位。对多种离子共存的非理想体系,如何准确揭示离子扩散行为及影响机理一直是环境岩土工程领域研究的热点问题。本文引入Guntelberg修正活度系数表征理想溶液与实际溶液中离子浓度的偏差,基于化学势表征扩散驱动力的广义线性扩散通量方程,考虑扩散势和黏土半透膜效应对离子扩散行为的影响机制,建立了非理想体系下多离子在黏土垫层中的扩散模型,并采用COMSOL Multiphysics有限元软件对多离子的扩散行为开展了数值模拟。主要研究工作和成果如下:(1)基于非平衡热力学,体现溶液环境的非理想性特征,推导出以化学势表征扩散驱动力的线性扩散通量方程。考虑扩散过程中离子间静电作用产生的扩散势对扩散进程的影响,同时结合黏土垫层特有的半透膜效应,建立了非理想体系下多离子在黏土垫层中的扩散模型。(2)以已有扩散试验数据和物理模型数值结果作为参考,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对所建模型在相同条件下开展数值计算。对比分析表明结果吻合性较好,从而对所建模型的正确性及有效性进行了验证。(3)通过数值模拟研究多离子扩散行为的影响因素及机理,主要分析溶液非理想性特征、离子间静电作用导致的扩散势及黏土自身半透膜特性的影响。结果表明考虑溶液非理性特征对离子扩散表现出减缓作用,当初始浓度一定时,随着离子价位的增加,溶液非理想性对离子扩散的减缓效果愈加显著;当离子价位固定时,初始浓度越大,延滞效果越明显。由于离子扩散过程中遵守电中性原则,扩散势的引入对阳离子扩散进程具有促进作用,反之对阴离子扩散行为具有减慢效果。考虑黏土膜效应对离子扩散具有显著的阻滞作用,且随着半透膜效应的增强阻滞效果越明显。(4)对溶液非理想性和扩散势、溶液非理想性和黏土膜效应、扩散势和黏土膜效应双因素及三因素共同作用对多离子扩散行为的影响开展了数值计算。结果表明双因素和三因素联合作用对离子扩散的影响并非简单的叠加效应,而是各影响因素之间相互影响相互制约,最终对多离子扩散呈现出的联合效应。