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在城市固废堆场建造运维、污染场地土壤、地下水围封阻隔等环境岩土、污染防治领域中，评估黏土垫层阻隔效果不可或缺，如何正确描述土颗粒-孔隙水-污染物之间的耦合作用成为防渗隔污屏障这一关键技术的核心。本文建立了黏土垫层中水力-力学-化学(HMC)全耦合数学模型，并对HMC耦合作用下土体固结变形的演化规律、孔隙流体流动规律，以及污染物浓度的时空分布规律展开了深入分析和探讨。主要研究工作和成果如下: (1)针对黏土垫层固结变形与污染物运移过程双向耦合机理开展研究，基于力学平衡，孔隙流体、土骨架及污染物质量守恒，引入化学-力学本构关系和广义达西定律，将土体的固结变形分为由力学荷载引起的力学固结变形，以及由化学荷载引起的化学-渗透固结变形，通过理论推导建立了能够考虑土体物理特性和输运性质变化，并能统一描述土体变形、孔隙流体流动、污染物扩散、对流和吸附等现象的黏土垫层HMC全耦合模型。 (2)采用多场耦合有限元分析软件COMSOL Multiphysics对所建立的耦合模型进行数值求解，并将数值结果与相关学者的研究成果进行对比分析，验证了数值结果的正确性。 (3)将所建立的HMC耦合模型简化为水力-力学(HM)耦合和水力-化学(HC)耦合的数学模型，通过COMSOL Multiphysics对这三种不同的耦合模型在双面排水条件下的一维问题进行计算和对比分析。结果表明:相比于仅考虑HM、HC耦合，考虑HMC耦合作用时孔隙水能够承受压力或吸力，超孔隙水压力在土层中的分布同时受到力学荷载和化学荷载共同影响，土体沉降量增大，固结时间增长，污染物运移受到的阻滞作用增强，相同的运移时间内污染物运移深度减小，穿透垫层的击穿时间增加，进而有效增强了黏土垫层的屏障效应。 (4)基于所建立的HMC耦合模型，对模型中的关键耦合因素及参数进行敏感分析，研究了力学荷载、边界污染物浓度、渗滤液水力梯度、孔隙水化学渗透流动等的变化对超孔隙水压力、土体沉降量、污染物浓度的时空分布，污染物运移深度以及击穿时间的影响。结果表明:在水力-力学化学全耦合效应下土体固结变形的演化过程、孔隙流体流动规律及污染物浓度时空分布特征受多种因素的影响和制约。在实际工程中应合理考虑土颗粒-孔隙水-污染物之间的相互作用，对正确评估黏土垫层防渗隔污屏障性能具有重要的指导意义。