本文依托我国能源通道“蒙西-华中”铁路中的隧道建设项目,该项目在陕西地区遇大面积黄土隧道建设,而黄土最重要的特性就是湿陷性。一方面,黄土隧道开挖施工过程中遇地下水,隧道洞口边坡遇强降雨,均会使原本具有较高强度的黄土发生湿陷变形,强度不断降低,严重影响黄土隧道施工安全。另一方面,该项目所在的我国西北黄土地区,一年中温度变化明显,夏季地表温度最高可升至50℃以上,而冬季则会降至零度以下,即使是在一天之中,日夜温差最高也可达20℃左右,温度的变化会对黄土的变形特性产生显著影响。因此,探究砂质Q3黄土增湿变形特性及考虑温度变化对其变形特性的影响,已成为相关工程技术人员无法回避的问题,同时,也是当前国内外学术界关注的热点。为研究该问题,本文对取自蒙华铁路现场的砂质Q3黄土进行了一系列试验研究,具体内容如下:(1)通过开展室内试验研究了砂质Q3黄土的增湿变形特性。基于电镜扫描技术,分析含水率对砂质Q3黄土重塑和原状试样微观结构特征的影响,以及原状土与重塑土微观特征的区别;开展砂质Q3黄土土-水特征曲线试验,分析净应力对土-水特征曲线(SWCC)的影响;开展砂质Q3黄土的压缩试验,获取了原状与重塑土样的压缩曲线,揭示了含水率对原状与重塑土样压缩特性的影响规律;开展砂质Q3黄土湿陷试验,获取了不同含水率下原状与重塑土样的湿陷系数。(2)开展了三联温控非饱和土三轴仪的研制。基于文献调研,全面总结分析了现有温控土工三轴仪的优缺点,研制了一种能提高科研效率、精准控制温度和测量体变的三联温控非饱和土三轴仪。基本研制思路为将一个压力室扩展为三个并联的压力室,通过不同的控制器分别控制压力室内的气压、围压和反压,通过设置水浴来控制整个仪器内的温度,水浴箱通过尼龙管道连接至压力室,压力室内壁设计有双螺旋孔道,用以保证整个压力室内温度的均匀性。所研制装置可控最高温度为60℃,最低温度为-10℃。(3)基于研制的试验装置研究了砂质Q3黄土变形特性的温度效应。开展不同净应力(50、100和200 k Pa)、吸力(50、150和250 k Pa)和温度(25、40和60℃)下砂质Q3黄土各向同性压缩试验,获取了净应力、吸力和温度变化下的砂质Q3黄土压缩曲线,揭示了温度和吸力对先期固结应力以及参数κ、λ的影响规律;开展了不同净应力和温度条件下的吸力循环试验,获取了相应的土-水特征曲线和体变曲线,揭示了SWCC进气值和体变随温度的变化规律;开展了不同净应力和吸力条件下的温度循环试验,获取了相应的体变随温度变化曲线,揭示了温度循环导致的体变与超固结比之间的关系,同时还得到了土体热膨胀系数与吸力及净应力无关的结论。