在干旱与半干旱的西北地区,浅层黄土大面积暴露于大气环境之中,在蒸发作用下会使土体水分、表层温度发生动态变化,导致土体内部含水量及温度重新分布,从而对黄土的物理力学特性产生重要影响,使得土体结构、承载条件下的应力状态等发生改变,研究蒸发作用下土体水分运移过程,可为黄土地区蒸发引起的工程病害的机理分析提供理论支撑。本文以兰州地区重塑非饱和黄土为研究对象,通过室内试验研究蒸发条件下非饱和黄土试样水分运移规律,采用控制变量法进行不同环境温度、不同风速、不同初始含水率、不同压实度下非饱和黄土水分蒸发试验,探讨蒸发过程中土体含水率变化及各因素对土体蒸发速率及累积蒸发量的影响规律;并在室内试验基础上,利用HYDRUS-1D软件建立一维垂向土体水热耦合运移数学模型,用试验数据对模型参数进行率定以及参数敏感性分析,并将模拟的结果与实测结果进行对比评价,以保证模型参数的合理性与有效性,数值模型能较好地预测蒸发条件下非饱和黄土水分运移现象,然后进行了温度、风速、初始含水率影响下及温度梯度作用下土体水分运移数值模拟分析。主要研究成果如下:(1)环境温度对土样含水率的影响规律与土样深度、蒸发时段和参考温度均有关;在蒸发试验的大部分时段内土样底部含水率受温度的影响没有表层明显,底部含水率在不同时段内受温度的影响规律基本与土样表层类似,只是时间转变点相对滞后于表层。(2)不管哪种因素影响下,土体累积蒸发量随蒸发时间的延长均呈波动递增状态。(3)非饱和土体蒸发速率自试验开始就受土体中水分的多少及其它土体特性决定,各因素影响下,非饱和土体的蒸发过程主要分为两个阶段:减速蒸发阶段和残余蒸发阶段。(4)外界大气条件一定时,干密度和初始含水率大的土体导热系数大,导热性好,土体温度变化幅度大,且随蒸发时间的延长,土体导热效果进行叠加,使得土体温度升高越快,但干密度影响下土体温度变化较初始含水率影响下小。(5)在温度、风速、初始含水率影响下,土体水分场计算结果与试验结果较为一致,表明了用数值计算预测各因素影响下非饱和黄土水分动态变化的可靠性。(6)在温度梯度作用下,土体内部温度经历快速升温、缓慢升温和相对稳定三个阶段;而对于土体含水率,当初始含水率一定时,在温度梯度作用下,随时间延长,高温端土体含水率减少,低温端含水率增加。(7)基于计算结果,分析得到了土体水分蒸发经验公式、连续蒸发条件下某一时间土体所受蒸发影响深度与蒸发时间、初始含水率之间的关系式,建立了综合考虑温度梯度和初始含水率情况下,土体平均含水率梯度关系式,可以为兰州黄土地区工程建设做参考。