许多传统的岩土工程问题都涉及非饱和土力学范畴,包括垃圾填埋场渗流和膨胀土胀缩变形引起的地基破坏,以及大厚度黄土上部土层、地面排水系统和堤坝或路面铺设的渗流破坏等,这些问题均涉及到非饱和土的水力特性,而非饱和土持水特性和渗透特征是反映其水力特性的两个重要方面。本文以不同初始条件压实黄土为研究对象,以非饱和土的收缩变形特性、持水特性和非饱和入渗特性及其微观机理为出发点,借助多种测试手段展开试验研究,本文主要研究内容和结论有:（1）使用离心机法测量压实黄土土-水特征曲线（SWCC）过程中,土样发生明显的轴向收缩。且土样初始密度越小,其轴向收缩越明显。黄土收缩曲线呈现出完整的结构收缩阶段和比例收缩阶段,因离心机最大转速的限制,使得土样脱水不完全而无法获得残余收缩阶段。在结构收缩阶段,排出水的体积较孔隙减少体积大,即土样排水优先于其体积收缩;在比例收缩阶段,排出水的体积与土样收缩体积相等,收缩曲线斜率为1。另外,在考虑和忽略土样收缩的两种情况下,其体积含水率、基质吸力和SWCC均表现出明显差异。（2）根据离心机试验过程中土样密度或高度变化曲线,以及SWCC曲线,结合二维扫描电子显微镜（SEM）图像分析、压汞法（MIP）孔隙测试和三维CT图像分析结果知,在脱水的初始阶段,基质吸力较低,土中大孔数量较多、体积较大,孔隙可压缩性较大,使得土样产生显著的轴向收缩和大量的水分流失。大孔体积急剧降低的同时抑制了高吸力段黄土的明显收缩和失水速率,使得土样收缩速率和干燥速率降低。离心过程中,土样密度不断增大,在微观上先表现为大孔隙面积急剧减少,后逐渐过渡为中孔隙面积的减小和小孔隙面积的减小。（3）MIP测试结果显示,干侧击实黄土中毛细作用趋向于将黄土颗粒和粘粒连接在一起,水主要储存在团聚体内,而单粒间的大孔隙主要被空气占据,这样的土样具有双孔隙系统。当黄土密度增大时,团聚体间孔隙减少,而团聚体内孔隙基本不变。原因是团聚体间大孔对动态击实或静态压实较为敏感,而团聚体内孔隙在低含水率下表现出较高的刚度,这种絮凝结构相对稳定,不容易受到外力影响。在最佳含水量下制备的土样的孔隙表现出具有低峰值的多峰分布,原因在于当初始含水量较高时,水在样品制备过程中趋向于将黄土单元体推开,毛细作用降低,黄土基质的可压缩性较大,不仅团聚体间孔隙受压实作用影响,团聚体内孔隙也不例外,使得土样孔隙分布更为均匀。（4）改进离心机法所获得的SWCC与最优含水率下制备土样的滤纸法SWCC数据吻合度较高。干侧压实黄土的两组孔隙系统与其双降型SWCC的两个阶段一一对应,即土样在干燥过程中分两个阶段将水排出:初始饱和团聚体间孔隙的失水过程对应于SWCC曲线的第一阶段,而饱和团聚体内孔隙失水过程对应于SWCC的第二阶段。因饱和土中水分排出先从大孔开始,水在第一阶段比在后一阶段更容易排出。在第一阶段,SWCC的斜率与团聚体间大孔隙有关,低密度黄土因其大孔隙系统体积较大而含水率减少速率较大。在第二阶段,各密度土样SWCC斜率差异不明显,尤其是当吸力大于10MPa时,各密度土样SWCC表现出收敛性。其原因在于由微孔产生的毛细作用力在很大程度上与初始干密度无关,此时,吸力主要由微孔结构决定。（5）在垂直土柱降雨入渗试验中,入渗率变化可大致分为三阶段:第一阶段发生在入渗初期,土柱在初始状态入渗能力强,降雨全部渗入土柱,此阶段称为降雨强度控制阶段;以土柱底部出水时间点作为第二阶段的结束点,上层土饱和范围逐渐加深,瞬时入渗率减小,进入土柱本身入渗能力控制阶段,此阶段土柱的入渗率主要取决于土体本身的性质;底部出水时间点以后为第三阶段,土柱达到饱和状态,此时的入渗率几乎不再发生变化,入渗率等于饱和渗透系数。（6）在土柱增湿过程中,非饱和土渗透系数可跨越多个数量级,渗透系数随基质吸力的增加呈阶段性减小,大致分为三个阶段:第一阶段为基质吸力小于进气值,渗透系数随基质吸力增大保持不变,其值等于稳定入渗率;第二阶段为进气值至残余值之间,在非饱和渗透系数-体积含水率关系曲线上表现为渗透系数随含水率的增大缓慢增大,在非饱和渗透系数-基质吸力关系曲线上表现为渗透系数随基质吸力的增大呈直线型下降;第三阶段为残余值之后,非饱和渗透系数-基质吸力关系曲线逐渐平缓,这一阶段在本次实验未能呈现,因为土柱初始含水率不为0%。