非饱和土具有多相、多孔等特征,虽然仅比饱和土多了一个气相,但其水力-力学特性要更为复杂,其中吸力（或土水势）是非饱和土的一个关键变量,对非饱和土的工程性质（如强度、变形和渗透系数等）有着重要的影响。吸力（或土水势）与土中含水率的关系可通过土-水特征曲线（SWCC）来描述,因此SWCC是研究非饱和土特性的重要工具之一。然而,目前非饱和土力学在实际工程中的应用并不广泛,一方面是因为吸力的测量技术费时、费力,对技术人员的要求也较高。另一方面,模型推导的假设往往是对土体周边真实环境的简化,使得大多数理论模型具有半经验、半理论的特点。因此,必须继续推动模型理论及预测的进一步发展,这对非饱和土力学的研究及其工程应用具有十分重要的意义。本文以非饱和土为对象,以其SWCC和变形行为的预测为目标开展研究,所开展的主要研究工作及得到的结论如下:（1）根据土-水特征曲面（SWCS）模型推导出三个平面方程,从而研究SWCS在常孔隙比e、常吸力s和常饱和度S平面上的投影特征:1)在logs-log S平面中,随着初始e的增加,SWCC沿着s轴向左侧移动。当参照SWCC和预测SWCC对应的初始e值相差较小时,可使用刚性平移法预测不同初始孔隙比的SWCC;2)在loge-log S平面中,随着常s的增加,水力耦合曲线（HMCC）沿着e轴向左侧移动。鉴于不同吸力范围内的HMCC方程参数具有不同的特征,给出并证明了区分低吸力与高吸力的条件:当mnψ=1时,施加在HMCC上的常吸力被看作是高吸力;而当0<mnψ<1时,所施加的常吸力则为低吸力。在高吸力范围内,预测HMCC可以通过参照HMCC平移获得,且刚性平移法也适用于低吸力范围内;3)在logs-loge平面中,随着常S的增加,吸力固结曲线（SCC）沿s轴向左侧移动。所提的SCC方程在经过适当修正后能够准确地描述常S平面上e与s之间的关系。（2）基于土壤转换函数（PTFs）,提出了Van Genuchten（VG）模型参数n的非线性回归方程。结合VG模型参数α的回归方程,提出了一种预测不同初始孔隙比土的SWCC的简单方法。对于某特定的试验土样,两个回归方程的所有参数仅通过三组SWCC试验数据即可校正。利用现有文献的试验数据,验证了所提出的用于预测VG模型参数n的PTFs方程的合理性。针对可变形土和非变形土,所提VG模型参数n的PTFs方程均具有适用性。（3）当仅有0-500 kPa吸力范围的SWCC试验数据时,利用VG模型和Webb迭代法预测高吸力范围的SWCC具有局限性。为了提高全吸力范围SWCC的预测精度,本文提出了一种较便捷的方法来有效预测整个吸力范围的SWCC。该方法包含两个部分:（i）SWCC的“过渡阶段”在半对数坐标上是线性的,据此获得VG模型的修正参数,修正的SWCC适用于毛细区;（ii）根据“吸附段（残余段）”在半对数坐标上的线性特征,采用Webb迭代法预测吸附区的SWCC。利用本文的试验数据和文献中现有的大量数据,证实了所提方法的有效性和适用性。（4）采用三段线性的收缩特征曲线（SSCC）模型及非饱和土的三相比例公式,推导出了孔隙比与基质吸力关系的通用模型,即考虑吸力变化的SCC模型。采用GDS非饱和土三轴仪,对所提模型的理论假设进行了验证。通过模型假设的系数和吸力平衡下试样的排水量,可以预测饱和试样在设定基质吸力和净围压共同作用下的体积变化量、进气量和总体变。（5）基于以重力含水率表达的土-水特征曲线SWCC-w和缩限试验的结果,提出了一种预测土的收缩特征曲线（SSCC）的简单方法。进一步地,预测的SSCC可用于估算基于饱和度的SWCC-S及w-S曲线。为了进一步缩短收缩试验的时间,本文推导了泥浆制样的缩限公式,这样仅需要测量试样达到完全干燥时的体变,从而省去了缩限试验。该公式具有明确的物理意义,即在SSCC的残余收缩阶段,wS曲线斜率的倒数。（6）利用化学反应动力学方程,推导出了膨胀土的膨胀率时程模型:双曲线模型和Logstical模型。对于双曲线模型,最终膨胀率与达到最终膨胀率一半所经历的时间具有良好的指数关系,而最终膨胀率与初始干密度（或含水率）也具有良好的线性关系。利用这两种关系,可以较好地预测不同初始干密度（或含水率）下的膨胀时程曲线。当初始干密度一定时,基质吸力可引入所提的膨胀时程模型中;当初始干密度、含水率变化时,最终膨胀率与基质吸力呈较好的幂函数关系。