黄土作为典型的湿陷性土,结构是影响其宏观力学特性的主要因素。然而,结构是一个很难定义的参数,为了避开这个问题,国内外学者们将研究视角限制在宏观结构上,将黄土视为一个均质连续的材料;岩土工程师们则只关注与工程直接相关的参数,如抗剪强度、变形模量等。这种宏观层面上的研究,能解决工程实际问题,但要解释一些复杂的机理问题,是无法绕开微观研究的。关于微观结构的研究,前人做了很多探索,也取得了一些显著的成果。但到目前为止,并没有找出一个能有效描述黄土微观结构的统一方法,因此本文在继承前人研究成果的基础上,探索出一条构建黄土微观结构模型的新途径。首先从SEM图像入手,分析总结黄土微观结构特点,即具有典型的架空结构,粗颗粒主要构成结构的骨架,细颗粒作为填充物分布在骨架颗粒之间。对于骨架颗粒,采用Fourier函数法描述其形态,然后基于主元分析法,提出一种随机生成黄土骨架颗粒的统计方法。对于细颗粒,处理成一种胶结力施加在骨架颗粒间,以DDA算法为基础,引入随机投放算法,模拟黄土的风积过程,构建黄土微观结构模型。本文利用构建的结构模型模拟室内压缩、浸水试验,对比发现,数值模拟结果与试验结果的规律性一致,即:随着竖向荷载的增加,孔隙比减小,土体密实,0)-7)2)曲线呈现出“先缓后陡”的变化趋势。进一步对比分析考虑胶结与未考虑胶结两种情况下的压缩曲线,说明粘粒胶结作用,提高了土体的结构强度,使其压缩性减小。分析不同初始含水率下的浸水试验可知,初始含水率对黄土湿陷性具有显著影响,表现为湿陷系数随初始含水率的增加而减小,且在低含水率下,由单线法测得的湿陷系数曲线位于双线法之上,随着含水率的增加,两条曲线逐渐交叉,最终双线法的曲线完全分布于单线法的曲线之上。总体而言,对比结果有效地证明了模型的合理性,为从微观角度研究黄土宏观力学行为奠定了基础。