黄土丘陵沟壑区的城镇发展受到地形和空间的限制,为了破解城市发展中的土地资源短缺的制约瓶颈,大多城市通过对低丘缓坡、荒山沟壑等未利用地资源进行科学有序地开发,增加城市和基础设施建设用地。削山头,填沟壑,平高差,建造人工小平原,将数条沟壑填平形成建设用地。填沟造地和削峁建塬后形成大面积、大厚度的人工填土层,由此产生的高填方建设场地沉降变形和高填方边坡稳定性等一系列地质问题亟待解决。本文以兰州市黄土丘陵沟壑区的高填方工程为研究对象,系统研究黄土的击实特性、压实黄土的强度特性、变形特性和湿化特性。针对压实高填方黄土建设场地的沉降变形和高边坡的稳定问题,采用离心模型试验和数值模拟等方法进行研究。论文完成的主要工作和获得的结论如下:1.以研究区填筑体的Q₃黄土为研究对象,考虑含水率和击实功的耦合作用,采用击实试验研究了Q₃黄土的全击实特性,构建了不同击实条件下的击实曲线模型,确定了全击实曲线的特征参数。采用直接剪切试验、三轴试验、固结压缩试验、渗透试验,研究了不同含水率和干密度条件下的压实黄土的强度特性、压缩变形特性、固结特性、次固结特性和渗透湿化特性。分析了压实黄土在不同围压条件下的应变软化和硬化的非线性特性,构建了非线性的应力-应变关系的数学模型,采用归一化的方法对压实黄土应力-应变曲线进行分析,得到了应力-应变曲线的归一化方程。采用一维高压侧限压缩试验,分析了压实黄土的变形和时效特性,分别构建了压缩应变与竖向应力和时间关系的数学模型,给出了压实土层的次固结沉降计算方法。2.在研究离心模型试验相似性的基础上,确定了土体固结压缩过程和渗流过程中的相似比。以兰州Q₃黄土为填筑材料,设计高填方沉降变形的离心模型试验,考虑含水率、干密度和填筑高度对高填方体沉降变形的影响,对不同含水率、不同干密度、不同填筑高度的填筑体在超重力条件下的沉降变形和稳定时间进行分析,得到了压实黄土高填方填筑体沉降变形与填筑高度的关系曲线,及地基沉降变形与时间的关系曲线。为黄土高填方沉降变形的计算与稳定时间的预测提供了方法。3.探讨了高填方原地基和填筑体沉降变形和长期沉降的计算方法,分析高填方沉降变形的影响因素。利用Plaxis有限元软件对压实黄土高填方的自由场地和沟谷场地在形成过程中的沉降变形进行数值模拟。考虑原地基的不同处理方式,计算场地的沉降变形。考虑土体模量的应力相关性和非线性特性,采用土体硬化模型对填筑场地变形进行计算,并与理想弹塑性模型的计算结果进行了对比研究。考虑沟底宽度和侧岸坡度的影响,对高填方沟谷场地的沉降变形进行了数值模拟,分析了沟谷效应对沉降变形的影响。4.采用有限元强度折减法对黄土高填方边坡稳定性进行研究,探讨了填料类别、填筑高度、坡比和斜坡地基等因素对高填方边坡稳定的影响,分析了坡体的变形特性和潜在滑移面的特点。考虑地下水渗流和坡前蓄水等条件,分析了水作用前后对高填方边坡坡体的变形和稳定性的影响。5.以兰州市低丘缓坡沟壑等未利用地综合开发项目为例,提出了压实黄土高填方工程中对原地基处理、填筑体设计和施工、填方边坡设计的质量控制措施。