本文以延安新区平山造地一期工程为背景,以非饱和土力学为基础,以笔者改进的非饱和土三轴仪为主要工具,对延安新区原状Q3黄土及其三种干密度重塑土的变形特性、强度特性和持水特性进行了深入系统的研究。本文的主要工作和取得的创新成果如下:首先,笔者在导师的指导下对常规三轴仪进行了改进,使其能够控制基质吸力做非饱和土的力学试验;同时增加了压力控制装置,确保了试验压力的稳定和实验室的安全。该设备为在兰州地区率先开展非饱和土工程特性的试验研究提供了基本工具。其次,研究黄土的变形强度特性,做了4组共36个控制基质吸力和净围压为常数的三轴排水剪切试验,包括原状Q3黄土及其三种干密度的重塑土。研究结果表明:初始干密度和基质吸力对重塑Q3黄土的破坏形态、变形特性和强度特性影响较大;试样随初始干密度的增大,偏应力-轴向应变曲线逐渐由应变硬化型向理想弹塑性再向应变软化型转变;初始干密度和吸力越大,试样的剪胀性越显著,强度越高;有效凝聚力、内摩擦角和吸力摩擦角均随初始干密度的增加而增大;内摩擦角随吸力几乎不变,而凝聚力随吸力呈线性增加;初始切线杨氏模量和切线体积模量均随初始干密度与吸力的增加而提高。根据研究结果提出了考虑初始干密度和基质吸力影响的重塑黄土的抗剪强度公式与非线性模型参数的广义表达式,可用于预估一定范围内不同初始干密度、不同吸力下重塑黄土的强度和变形参数,为工程应用和数值模拟提供了依据。第三,研究黄土的持水特性,共做了4个三轴收缩试验,研究了干密度为1.683g cm的重塑Q3黄土考虑净平均应力的广义土水特征曲线。研究结果表明:净平均应力越大,同一吸力下重塑Q3黄土含水率越小;采用VG模型对试验获取的土水特征曲线进行拟合,拟合的相关系数比较高,并研究了净平均应力对VG模型参数的影响规律;根据获取的土水特征曲线预测了非饱和重塑Q3黄土的渗透系数。本文的研究成果深化了对非饱和黄土力学特性的认识,丰富了非饱和黄土的强度和变形理论,可为黄土地区填土工程的设计和施工提供有益资料和科学依据。