黄土地区地质灾害多发，如滑坡、崩塌、地基湿陷等都与水在黄土中的渗流有关。而黄土地区地下水埋藏深，地表水向地下水是以非饱和渗透的方式运移。土水特征曲线和非饱和渗透曲线分别反映了土壤的持水特性与渗透特性，是体现非饱和土水力特性的两个重要本构关系，而要分析两大参数的机理，就必须分析土壤自身的孔隙特征。因此，本文以黄土的土水特征曲线和非饱和渗透曲线为对象，从测试技术、微观结构和数值模拟等多方面对其开展了研究，并针对压实黄土和原状黄土做了系统测试，总结了其土水特征和非饱和渗透曲线的形态与规律，并根据其孔隙结构分析了其机理。本文主要开展了以下方面的研究：
　　(1)提出了通过压汞法测得的孔隙特征数据预测土水特征曲线的方法。该预测方法结合Washburn与Young-Laplace方程计算基质吸力，将压汞过程中的孔隙率转化为增减湿过程中的含水率，将实际接触角作为拟合参数，以获得土水特征曲线。并用不同层原状黄土与古土壤进行了验证。预测结果表明，在取合适的接触角时，该方法能够较为准确地预测土水特征曲线；黄土的接触角应取増湿70°，减湿50°；古土壤接触角应取増湿60°。
　　(2)提出了一种简单快捷的渗透性曲线测试方法，该方法将滤纸与土柱相结合，可以用一周左右时间测试得到0-105kPa全吸力范围内的渗透性曲线，解决了现有测试方法量程小、耗时长、设备昂贵的问题。通过对各种试验条件的数值模拟，探讨该方法的适用条件，得出了保证试验精度并使试验结果达到最佳时应满足的给水速率、测量点选择、计算吸力取值、测量时间间隔及土样数量，对试验过程进行了优化。
　　(3)对延安三种干密度的压实黄土的孔隙特征曲线、扫描电镜、土水特征曲线及渗透性曲线进行了实测，根据测试结果分析总结了压实黄土的水力特征及其与孔隙特性的内在联系。同一含水率下制得的压实黄土为双孔隙结构，即粒间孔隙和粒内孔隙，对应土水特征曲线与渗透性曲线为双降，包含饱和区、主过渡区、次过渡区、残余区四个区域；主过渡区与次过渡区界限为70kPa，对应粒内孔隙与粒间孔隙界限；不同干密度的压实黄土粒间孔隙分布不同，粒内孔隙相同，土水特征曲线与渗透性曲线的饱和区、主过渡区不同，次过渡区与残余区相同。
　　(4)对甘肃正宁黄土剖面L1-L3原状黄土和S1-S3古土壤进行孔隙特征曲线、扫描电镜、土水特征及渗透性曲线进行了实测。根据试验结果分析得到原状黄土的水力特征及其与孔隙结构的内在联系。由于沉积环境与粘粒含量不同，正宁黄土为集粒结构，古土壤为基质结构。集粒结构黄土有四种孔隙：次生孔隙(＞32μm)、粒间孔隙(2~32μm)、片层群间孔隙(0.15~2μm)、片层群内孔隙(＜0.15μm)，其中片层群间孔隙、片层群内孔隙都属于粒内孔隙，对应土水特征曲线与渗透性曲线的四个区域：饱和区、主过渡区、次过渡区、残余区。基质结构古土壤有三种孔隙：次生孔隙(＞32μm)、基质间孔隙(0.15~32μm)、片层群内孔隙(＜0.15μm)，对应土水特征曲线与渗透性曲线的三个区域：饱和区、过渡区、残余区。压实黄土与原状黄土主过渡段到次过渡段的拐点都为70kPa。土水特征曲线与渗透性曲线的形态取决于各类型孔隙的分布特征：黄土的粒内孔隙越多，次过渡区及残余区土壤持水性越好渗透性越强；粒间孔隙越多，主过渡区持水性越好，渗透性越强；而总孔隙度只影响饱和持水度与与饱和渗透性。