土-水特征曲线(SWCC)与相对渗透系数曲线(RHCC)分别指非饱和土的基质吸力(或基质水头)与其含水量(或饱和度)及相对渗透系数之间的关系，它们是描述非饱和土力学行为最为基本的本构关系。本文针对非饱和土对不同孔隙水组分持水机制的差异，以分形理论为基础，对非饱和土的持水及水力特性展开了研究，主要研究内容和成果如下：
　　1.建立了全基质吸力范围的土水特征曲线模型
　　以非饱和土在不同基质吸力范围持水机制的差异为基础，根据非饱和多孔介质水分运移过程建立了扩展的毛细管模型。基于分离压中分子力组分与离子静电力组分概念提出吸附水比厚度概念以描述孔隙尺寸与吸附水膜厚度的关系，建立了全基质吸力范围的土水特征曲线模型。通过不同土类试验数据与提出模型的预测曲线比较，结果表明该模型可较好地描述全吸力范围的土水保持规律。
　　2.建立了基于孔隙胀缩的土水特征曲线滞后增量模型
　　假设孔隙胀缩可致使SWCC曲线及扫描曲线产生滞后现象并以轴平移技术为例解释了土体孔隙在水力载荷作用下胀缩的细观行为。在此基础上，通过将孔径控制参数简化为常量，推导得到了考虑孔隙胀缩并能反映滞后效应的非饱和土SWCC增量方程。最后，通过7组试验数据验证了该模型对不同类型土的适用性且该模型具有预测高阶扫描曲线的能力。
　　3.建立了考虑束缚水的相对渗透系数曲线模型
　　在分形理论的基础上，结合Yang-Laplace方程，考虑束缚水对非饱和土的水力特性的影响，进而建立了考虑束缚水的相对渗透系数曲线模型。采用不同土类的14组试验数据对模型进行了验证。最后，分析了分形维度数D和最小最大孔径rmin/rmax比对非饱和土水力特性的影响。
　　4.建立了全基质吸力范围的相对渗透系数模型
　　根据提出的吸附水比厚度概念及扩展的毛细管模型，建立了非饱和土水渗透系数广义统计方程，并结合多孔介质孔隙尺寸分布规律导得了可描述吸附水输运特性的相对渗透系数分形模型。采用不同土类的8组相对渗透系数试验数据对本文模型进行了验证，结果表明该模型可较好的描述全基质吸力范围的非饱和土水力特性。最后，采用MonteCarlo模拟方法分析了该模型对不同土类的适用性。