我国土壤与地下水污染问题严重,土-膨润土隔离墙是一种有效阻滞地下水及污染物运移的屏障隔离措施,具有良好的应用前景。然而目前人们对其力学特性、固结行为等方面的认识还较为不足,在设计、施工及检测等环节的大部分实践操作依赖于经验;研究方面也主要集中于室内单元体试验,现场实测资料较少。对此,本文分别从室内单元体研究层面、现场足尺研究层面和理论分析计算层面,对土-膨润土的力学与水力特性及其隔离墙的固结行为开展了深入分析:(1)研究了不同测试方法对墙体材料渗透系数、压缩指数及强度参数的影响。发现当固结压力相对较大时,柔壁渗透试验能较好抑制侧壁渗漏,得到的渗透系数较低;一维固结试验获得的压缩指数要大于等向固结试验;固结快剪试验得到的强度参数小于三轴不排水压缩试验;干湿循环会引起试样的整体胀缩,提高固结压力能有效抵抗干缩变形;饱和度随基质吸力增大略有降低,而与固结压力关系不大;试样核心部分的渗透系数在3次干湿循环后变化不大。(2)研究了应力路径对土-膨润土隔离墙墙体材料应力应变关系的影响,发现加载应力路径的斜率越大,产生的体变越小,材料的剪切模量衰减越快;固结线性加载应力应变关系具有归一化特性;等比例加载过程中的剪应变与体应变呈现出较好的线性关系;根据试验结果提出了改进的四模量非线性模型,在排水加载条件下获得了比邓肯-张模型和修正剑桥模型更符合实际的计算结果。(3)研究了现场条件下土-膨润土隔离墙长期应力状态和变形的发展过程,深入分析了墙体的固结行为,将成墙过程大致分为沉积阶段、主固结阶段和次固结阶段;由于墙体渗透系数较低,其固结过程需数个月才能完成;墙体固结变形以整体侧向变形为主;固结过程中两侧土体将达到极限平衡并形成滑动楔形体,对墙体中应力和变形的大小及分布产生显著影响;墙体浅部除了固结变形外,还有相当程度的干缩变形。(4)提出了基于CPTU测试结果计算墙体不排水抗剪强度的改进方法,并采用该方法计算分析了现场墙体的抗剪强度及其分布;提出现场孔压消散试验中产生非单调消散曲线的主要原因是材料的非均质性;通过比较计算发现,基于孔压消散试验结果,采用Sully等(1999)提出的方法获得的固结系数ch以及根据一维固结理论得到的渗透系数kh相较于其他方法更接近于室内试验的测试结果。(5)提出了基于水平条分单元力学平衡分析的墙体应力数值计算方法,并通过对文献案例及现场试验的分析验证了方法的合理性;通过参数敏感性分析发现地基土内摩擦角对水平应力影响显著,并且应力分布具有几何相似性;就简化条件下提出了相应的解析解,并比较了与数值解之间的差异。(6)通过数值计算模拟了现场试验中隔离墙主固结过程,进一步验证了前人关于墙体侧向挤压的观点。通过对污染物运移的数值计算,分析了固结作用对隔离墙服役寿命的影响,并对墙体设计提供了指导性建议。