本文以室内模拟试验为基础，研究夯后土体物理力学性质的变化，并进行同夯击次数条件下的微观结构研究，以期获得非饱和黄土力学性质变化规律的微观结构变化的支持。同时，编制数值模拟分析程序，检验强夯参数的合理性，进而形成一套完善的强夯理论和设计计算方法。 基于相似理论基础，研制了强夯的室内模拟试验装置。采用该装置，设计了不同的施工条件，进行了强夯的室内模拟试验。得到了夯点夯沉量随夯击次数的变化规律。在夯击能一定的情况下，夯坑深度与夯击次数之间存在着非线性关系。夯击初期，各击夯沉量增幅较大。此时地基受到冲击挤压，土的密实度增加显著，主要表现为塑性变形。其后，随着击数的增加，每击的夯沉量逐渐减少，此时地基土的变形包括塑性变形和弹性变形。为了研究夯击过程中土体强度的变化规律，在应变控制式电动直剪仪采用快剪方法对取自不同夯击次数的试样进行了强度试验。试验结果表明：在前三击，土体强度增长较快。此后强度增长速率减慢，直到7击时达到峰值。7击后，强度值出现了负增长。总的来讲，这一变化规律与夯击点地表变形规律相近。上述强度变化在其强度指标φ和c上也有所反映。随着夯击次数的增大，凝聚力c与夯击次数的关系曲线亦呈单峰型，峰点位置也与强度关系基本吻合，显示出应有的一致性。相对而言，内摩擦角的变化幅度却相对较小。这说明夯击过程中土体强度的变化主要是由于凝聚力变化所致。 天然黄土是固、液、气三相非饱和体。实践表明，无论怎样选择夯击参数，强夯也不可能将土中的气体和水全部夯出，其夯实变形主要是由于土体孔隙中气相被排出土颗粒相对位移重新排列而引起的。经强夯处理后，土体达到密实状态，由含水量所决定的极限孔隙比(e)≥1.25wds这是夯击结束时所能达到的最小孔隙比。另外，强夯法加固湿陷性黄土地基时，含水量是一个重要的影响因素。只要地基土的含水量不低于最优含水量5％，强夯后地基土就能满足设计要求。 由于数值模拟能较全面地考虑地基条件和施工条件，故可认为它是完善强夯法设计计算理论的方向。针对非饱和黄土特点，建立弹塑性模型，采用粘滞边界条件，使用FLAC3D的动力模块，编制了模拟程序。数值模拟结果表明：夯击点的位移以垂直分量为主，水平位移分量很小，土的竖向位移约为横向位移的5～15倍。在冲击荷载作用下，土中形成脉冲应力波，其峰值到来时间从夯锤与地面作用处向下逐渐滞后，这反映了应力在土中的传播。脉冲波过后，土中仍有应力传播，但应力幅值已减小。浅部土体应力波频率高，向深处波形变简单。从速度监测曲线可以看出，地面垂直振动速度随距夯点中心距的增加，呈负幂指数衰减。数值模拟结果还发现，如果夯击参数选择不合理，夯后一定深度的土体会出现强度弱化现象。 土的力学性质在本质上受控于土的内部结构，它所显示的不确定性、不规则性和模糊性是其结构复杂性的具体反映。使用KYKY-2800型扫描电镜，获得了不同夯击阶段的试样的微观图像，然后经过专用于土体微结构图像定量分析的计算机软件系统(MIPS)得到了微结构参数的变化规律。(1)随着夯击次数的增加，颗粒数量呈下降趋势。(2)颗粒大小的调整比颗粒数的变化要曲折，在夯击初期，颗粒的总面积和粒径大小不是随夯击数的增加而增大的，而是略有下降或变化很小。但是，这一过程很快就过去了，取而代之的是颗粒大小逐渐增大。(3)夯击过程中的孔隙变化应当与颗粒的变化具有一定的协调性。一般情况下，颗粒增大后同样范围内的孔隙面积和孔径将会相应减小。(4)颗粒的形状系数总体上是随夯击次数的增大而降低的，也就是说夯击过程中颗粒的等粒性是降低的，形状是趋向于扁平化的。(5)随夯击次数的变化，颗粒定向熵(Ed)的变化总体趋势是逐渐减小的，但是减小的绝对量并不大，只有0.2左右，而且降低幅度比较平稳。本文还采用双变量相关分析，发现力学参数与部分微结构参数的相关性显著。 最后，针对非饱和黄土的特点，本文提出了非饱和黄土的强夯参数的简易设计方法。