河南地区古城墙遗址众多,墙体多为粉土夯筑,其特点是粉粒为主,黏粒占比低,孔隙率高。降雨条件下,入渗作用明显,影响深度大,易造成城墙坍塌破坏。在城墙的覆土保护修缮中,常采用换填黏性土的方式改善墙体的渗透性能,但针对黏粒含量对粉土水力特性影响的研究缺乏系统性。因此,开展考虑黏粒含量影响下的粉土吸力和渗流特性研究,提出黏粒含量、干密度和覆土厚度等重要的施工参数对指导遗址修缮具有重要的意义。研究以河南省郑韩故城城墙散落粉土为试验基准土,通过添加高岭土的方式实现对粉土中黏粒含量的调节。主要研究内容及结果如下:(1)研究了试样饱和含水率与黏粒含量及干密度之间的变化关系。(2)采用滤纸法试验研究了不同黏粒含量和干密度下粉土的基质吸力与总吸力随含水率的变化规律。(3)基于改进的Geo-Expert 1D Column试验装置,分析了暴雨工况下黏粒含量对一维土柱渗流场的影响。(4)从土体的微观结构分析发现,随着黏粒含量的增加,黏粒的作用更多的是对孔隙的填充和镶嵌,颗粒间孔隙的孔径和面积均发生了明显的降低,黏粒在粉粒表面的附着程度显著增加;随着干密度的增大,粉土颗粒的微观孔隙由大而多逐渐向密而实过渡。(5)概化典型城墙数值计算模型,采用Midas–GTS NX分析城墙本体在暴雨工况下的渗流场变化情况。(6)结合宏、微观试验及数值模拟计算,考虑遗址修复的难度和成本效应,建议在城墙等覆土保护修缮中,选用添加高岭土后黏粒含量达到22%的粉土作为夯补材料,覆土时的干密度设定为1.6g/cm~3,覆土厚度设置为50cm,这样对于提高土体的抗渗能力具有较好的作用。