湿陷性评价对于黄土地区工程建设尤为重要。当前湿陷性评价的方法主要有室内试验和现场浸水试验。相对于室内试验,现场浸水试验的数据更加准确、与实际工况更吻合,但是现场浸水试验存在现场环境条件受限因素多、试验设计方案定量化欠缺等问题。因此,十分必要开展湿陷性黄土浸水试验系统优化设计研究。为探寻不同应用场景的黄土浸水试验的最优设计方案,通过现场试验、数值模拟相结合的方法,对不同渗水孔布设方案、试坑尺寸的水分入渗和湿陷变形规律进行了系统研究,建立了渗水孔布置与耗水量及入渗时间、试坑大小与湿陷变形量之间的定量关系,通过智能学习算法集成了相关定量规律,并开发了相关软件平台,实现了浸水试验中渗水孔优化布置、“以小坑预测大坑”及试验方案智能设计的工程应用目标。取得的主要成果有:(1)基于现场试坑浸水试验与数值模拟,揭示了浸水后黄土地基自重湿陷及水分渗透的规律。结果表明:浸水试验地面变形在试坑中心最为剧烈,试坑地面最终呈漏斗状,浸水边界对湿陷变形有明显的抑制作用;单日最大沉降值与其距试坑中心的距离成反比;水分影响范围近似为对称的“灯泡型”。同时,将试验监测结果与Geostudio数值模拟计算结果进行对比,验证了数值模拟在分析试坑浸水试验方面的可行性与合理性。(2)基于Geostudio的数值模拟,研究了试坑浸水试验中布设不同深度、数量及间距渗水孔时的水分入渗规律。结果表明:在试坑底布设渗水孔可有效缩短试验时间、降低水资源消耗;渗水孔总深度相同时,设置少量大深度渗水孔相较大量浅层渗水孔,具有试验时间短、耗水量少等特点;试验耗水量与渗水孔数量成正比例关系、与渗水孔深度成反比例关系。(3)基于渗流分析得到的入渗范围,利用Phase2软件,通过密模修正法构建了浸水试验湿陷仿真模型,对不同土质、折减系数、湿陷土层厚度及试坑尺寸条件下湿陷变化发展规律进行研究,探讨了试坑大小边界约束效应,提出了确定试坑合理尺寸的修正建议,建立了具有普适性的试坑尺寸修正公式。(4)通过数值仿真,形成了不同土质、湿陷土层厚度、渗水孔布设方案下的入渗规律的样本数据,构建了基于深度信念网络的试验入渗时间及耗水量预测模型。(5)基于Matlab-GUI开发了现场浸水试验优化设计平台,实现了包括浸水试验试坑尺寸修正、湿陷变形预测、优化前后结果对比、入渗时间及耗水量预测、试验方案智能设计等功能。