新型单层井壁具有广泛的推广应用前景。为了发展新型单层井壁技术，本文采用物理试验、微观形貌观察、数值计算、模拟试验等方法，对其钢板－混凝土粘结面处的渗透机理与抗渗性能开展研究。首先，通过试样试验，研究了膨胀剂掺量对混凝土膨胀应变和膨胀应力的影响规律；然后自行设计了基于电阻法测试渗水锋面的高水压渗透试验装置，研究了钢管内表面与膨胀混凝土粘结处的抗渗性能。结果表明，在混凝土不会破裂的情况下，粘结面处的法向压应力越大，抗渗性能越好；在法向压应力小于0.6MPa情况下，获得了粘结面处渗流的基本规律：当压力不大于3.5MPa时，平均渗流速度约为3.09×10-5m/s；当压力为4MPa时，渗流速度约为1.74×10-4m/s。其次，利用扫描电镜对钢板-膨胀混凝土粘结面及其过渡层内部进行了观察，结果表明：在粘结面上及过渡层中均存在大量的微观孔洞及裂缝，在混凝土骨料与水化产物交界处也有微观裂缝；粘结面处的渗透机理是互相贯通的孔洞和裂缝形成了渗水通道；在混凝土中加入膨胀剂可显著减少粘结面处孔洞与裂缝的数量和尺寸，增强粘结面处的抗渗性能。第三，采用数值模拟方法研究了粘结面过渡层内的微孔洞、微裂缝及骨料对混凝土内部渗流场的影响：流体在孔洞处会发生偏转，而在骨料周围则会存在绕流，无论是孔洞还是骨料，其对整体流场的影响范围均约为一倍直径范围；由于裂隙内的渗流阻力远小于混凝土本体，导致裂隙内的渗流速度明显偏大，对整体流场影响较大。计算结果表明，在6MPa水压作用下，界面过渡区内稳定流场渗流速度约为5.0×10-10m/s。最后，通过大型井壁抗渗物理模拟试验，重点研究了“”形和“”形两种接茬钢板与膨胀混凝土粘结面处的抗渗性能。试验结果表明：在井壁竖向应力达7MPa的条件下，“”形钢板—膨胀混凝土粘结面处抗渗水压可达8MPa以上；在井壁竖向应力达10MPa的条件下，“”形钢板—膨胀混凝土粘结面处抗渗水压可达10MPa以上；“”形接茬钢板能进一步增强接茬处的抗渗性能，这主要是由于竖向挡板增加了水的渗透路径。同时，通过位移及应变监测，可以看出接茬处的变形量比井壁其他处明显偏大，在受力过程中是薄弱区域。综合上述研究结果，水在钢板与混凝土粘结面处的渗透机理是：在粘结面上及过渡层中存在大量贯穿的微孔洞及微裂缝，形成了渗水通道，而渗透水压可能扩大通道，加剧渗流。研究表明，在混凝土中适当掺入膨胀剂和适当加大钢板－混凝土粘结面的法向压应力，均可显著提高粘结面处的抗渗性能。