随着社会的不断发展,人类找到了越来越多的新能源,但是不可否认,在可预计的未来,石油及其制品依然是最主要的能源之一,在石油及其制品的生产、加工、运输和储存过程中,难免有泄漏事故的发生,污染周围环境。在城市中,加油站汽油泄漏是造成土壤污染的主要因素之一,加油站储油罐通常埋在地下,一旦发生泄漏,汽油会很快渗入附近的土体,污染周围环境。探究非饱和土中汽油运移过程对于汽油污染的治理和含油土层中地下工程及隧道的建设至关重要。本文从试验研究和数值模拟两个方向出发,对汽油在非饱和土中的运移规律展开研究。自主设计了非饱和土中汽油运移的二维土箱试验装置,以气相汽油浓度为研究对象,得到了水平、竖直方向各测点处气相汽油浓度的变化规律,通过对比各测点的试验数据得到了以气相汽油为代表的轻质非水相流体在非饱和土中的运移规律,并分析了土性参数初始干密度与含水率的影响。此外,分别建立试验尺寸模型、实际工程预测模型和非饱和土层中隧道开挖模型分析加油站汽油泄漏后附近非饱和土层中汽油运移规律和隧道工程穿越该土层时受到的影响。主要成果包括:(1)设计了非饱和土中汽油运移二维试验装置,完善了汽油在非饱和土中运移的二维试验研究,提供了一套可以实时监测汽油在非饱和土中运移的试验装置,该装置可较全面第研究非饱和土中汽油的泄漏运移的全过程(2)基于设计的试验装置,开展了汽油运移规律的模型试验研究,试验结果表明,气相汽油在水平方向的运移速率几乎不变,竖直方向的运移速度随深度的增加而减小;干密度越小、含水率越高的土样中气相汽油运移速度越快;气相汽油浓度变化曲线呈现出明显的滞后性。(3)基于试验研究结果构建数值模型并验证,将该数值模型扩展到实现工程尺寸,通过数值模型计算可以得到,实际加油站泄漏后,汽油的主要运移方向为竖直方向,水平方向的运移范围只能维持在有限范围内。泄漏发生后,随时间的推移,气相汽油和液相汽油在土中的运移均会到达平衡态,其中液相汽油到达平衡态的时间较短,气相汽油较长;汽油泄漏后的非饱和土层中,液相汽油的影响范围很有限,气相汽油的影响范围远大于液相汽油;隧道开挖会造成该土层内气相汽油的重分布,气相汽油会沿隧道外壁分布,并不断向隧道中逸出。