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黄土是一种典型的结构性土,由于其独特的生成环境和存在历史环境,形成明显柱状节理和大孔隙结构,使得黄土具有特殊结构性和对水特殊的敏感性,这些特性直接影响着黄土工程力学性质,也是黄土力学研究特殊性所在。随着西部大开发战略计划的实施,在黄土地区工程数量和规模日趋扩大,使得对非饱和黄土特性研究变得非常有意义。本文对河南和陕西两地黄土完成不同室内试验,通过对原状样、饱和样及击实重塑样进行静力学试验和湿陷微观分析,对非饱和黄土结构性及其强度特性进行深入研究。首先,在对黄土结构性及其形成机理进行分析基础上,通过改变原状黄土含水量完成直剪试验来探讨含水量与抗剪强度规律,表明:随着含水量增加,原状黄土抗剪强度指标均呈下降趋势,粘聚力与含水量呈指数关系,摩擦角与含水量呈线性关系,发现含水量对粘聚力较摩擦角具有更大灵敏性。原状样含水量由19%增大到23%时,粘聚力降低幅度较大,达到85%;从23%增大到27%时,粘聚力降低幅度相对较小,随着含水量逐渐增大,粘聚力将趋于零。击实重塑样粘聚力与含水量关系曲线呈“Z”形,特征含水量出现在w=14%,16%;摩擦角与含水量呈二次多项式关系。击实重塑样抗剪强度指标随着干密度降低,呈下降趋势;摩擦角随龄期增长呈先增长后降低又趋于稳定状态;粘聚力随着龄期增加呈增加趋势。通过三轴剪切试验得出原状黄土、击实重塑黄土在不同围压、含水量下结构强度发挥过程,表明:随着围压增大,原状黄土结构强度趋于稳定,应力-应变关系曲线呈硬化型,在应变增大情况下,土体结构强度符合邓肯-张（Duncan-Change）双曲线模型。其次,通过室内结构性试验进一步探讨含水量、干密度、龄期等要素与结构强度规律,在此基础上完成击实试验、基质吸力与含水量关系研究以及固结压缩研究。在相同含水量下,不同干密度击实重塑样应力-应变曲线变化是不同的,表明黄土结构强度发挥过程是不同的,在最大干密度下击实重塑样应力-应变曲线呈现硬化型或接近理想弹塑型,击实重塑黄土黏聚力、摩擦角与干密度呈线性关系。以击实重塑样作为标准试样对谢氏结构性参数进行修正,随着压力增大,mp’值降低并趋于平稳,说明土体在随着正应力增大过程中,结构强度是不断发挥的,当mp’随着压力超过300kPa后,土体结构性趋于稳定,结果表明对谢氏结构性参数进行调整是合理的,并认为理论上mp’在后期应该回归到1。通过微观湿陷试验,结合GIS软件和分形理论,得出黄土在湿陷过程中孔隙与颗粒变化特征,定量化研究浸水量与湿陷等级规律。定性分析认为:含水量与湿陷性黄土关系密切,随着含水量增大,大孔隙被颗粒及碎屑填充而消失,架空孔隙以及粒间孔隙仍然存在,土颗粒排列密实;颗粒之间接触方式由点-点接触、点-面接触逐渐向面-面接触转变;中等湿陷样较轻度湿陷样胶结明显;大孔隙中广义吸力降低,逐渐接近于架空孔隙及粒间孔隙广义吸力,土孔隙趋于饱和,土颗粒不再移动重组,土体湿陷过程完成,土体结构趋于稳定,但结构强度弱;结构性为湿陷变形提供空间,粒间吸力为湿陷提供驱动力。定量分析:湿陷性黄土微结构随着含水量增加呈孔隙减少、颗粒聚集状态。将孔隙面积数量与颗粒面积数量比值定义为k,得出浸水量w与k指数关系,公式为k=0.5755e-0.0847w。在试验基础上,结合前人关于结构性参数研究成果,提出基于直剪试验的宏观结构强度参数,表达土体在不同状态下剪切强度变化,运用系统论动态观念,结合含水量、孔隙比等因素变化,描述土定量化指标、土体结构强度强度与作用在土体上垂直压力关系。基于颗粒和孔隙面积相对变化提出微观结构强度参数,通过定量化研究湿陷性黄土颗粒与孔隙面积变化特征来研究土体结构性变化规律,浸水量增加,微参逐渐降低,土体结构性在发生变化调整、结构强度在发挥的一个过程。随着浸水量逐渐增加,若微参变化较慢,说明土体结构性较稳定,孔隙大小及颗粒排列等受水分浸入影响较小,从而说明土体结构强度较高。相反,微参受浸水量变化较快,说明土体易湿陷,遇水后土体结构性易改变,那么结构强度也是较小。浸水量对微参具有较强灵敏度。分析宏观结构强度参数和微观结构强度参数界定依据及可行性,以贝塔朗菲一般系统论为基础,以岩土工程系统论思想为指导,从土体宏观和微观两方面,结合现有结构性参数研究成果,尝试建立黄土结构性参数理论体系研究框架,为研究土体结构性参数提供一种新思路。运用系统论动态观念,使结构强度参数表达含水量、孔隙、颗粒变化与土体结构强度间规律,发现含水量对宏观结构强度参数和微观结构强度参数均具有较大灵敏性。最后,结合河南燕山水库溢洪道和西气东输子长段出现的地质灾害现象,运用宏参和微参及结构性参数理论进行分析并提出防治措施,河南燕山水库溢洪道两侧边坡滑塌主要由降水引发,降水导致边坡含水量增加,宏观结构强度参数发生改变,土体结构强度降低;其次由坡比设计过大导致稳定安全系数不大。西气东输子长段由于地表降水、径流及地下水作用,引起土体湿陷,微观结构强度参数急剧降低,土体结构强度崩溃,出现潜蚀、塌陷及洞穴现象,导致管道暴露、架空及移位现象。