非饱和土在自然界中广泛存在,尤其是在干旱与半干旱地区。受气候条件的影响,地球表面存在着若干种具有特殊性质的土类,如膨胀土、黄土与残积土等特殊土,它们均具有非饱和土的基本特性。在工程实践中,如在路堤及土坝工程的建造过程中,通常涉及到膨胀土、湿陷性土的变形分析以及边坡稳定与滑坡等问题。但由于土体通常处于不饱和状态,孔隙水和孔隙气共存,使得非饱和土的基本工程力学特性非常复杂。以往的研究大都通过室内直剪试验与三轴试验,来获得非饱和土的强度参数以及应力-应变曲线等宏观力学性质,或通过离散单元法,从细观角度分析土颗粒的运动规律以及孔隙水的作用力。三轴剪切试验的优点在于可以控制围压,应力状态、应变测量方便可靠,能够反映试样受力变形直到破坏的全过程。但是,室内三轴剪切试验成本高、制样复杂,技术要求高,且耗时长。相比之下,三维离散元数值模拟不仅能通过控制颗粒级配、孔隙率等生成数值试样,借助标定细观参数的方式考虑含水率、剪切强度等因素,还具备成本低、效率高、易建模等明显的优势。本文在已有研究成果和室内非饱和重塑黄土三轴剪切试验的基础上,基于颗粒流理论,借助离散元数值模拟工具PFC,综合考虑非饱和土的孔隙水压力、含水率等因素,分别基于Hill接触模型和线性平行黏结模型,建立了非饱和土的颗粒流模型,并从细观角度深入分析了非饱和土的力学特性,旨在从数值模拟方面高效地解决实际工程中涉及到的变形及强度等问题。本文主要研究内容如下:（1）对离散单元法以及PFC颗粒流程序的基本思想和原理进行了介绍,重点对PFC3D中Hill接触模型和线性平行黏结模型的基本原理,从材料性质、力-位移定律、模型属性三方面进行了详细的阐述,为非饱和土三轴剪切试验离散元模拟提供理论依据。（2）在Hill接触模型下,建立了非饱和土三轴剪切试验离散元模型。根据室内试验结果对模型细观参数进行标定,开展了固结排水三轴剪切试验离散元数值模拟,揭示了在不同密度、围压及吸力下,模型试样的应力-应变关系与强度特性等宏观力学性质以及细观信息平均配位数的变化规律。根据不同吸力下的莫尔-库伦破坏包线,得到了吸力与抗剪强度参数之间的关系。此外,通过标定室内试验结果中不同含水率下的应力-应变曲线,得到了Hill模型中吸力与含水率的关系。研究结果表明:Hill接触模型可以较好的模拟非饱和土的力学行为,可为非饱和土的离散元模拟提供参考。（3）在线性平行黏结模型下,建立了非饱和土三轴剪切试验离散元模型。根据室内试验中相同围压不同含水率下的应力-应变曲线,标定了不同含水率下颗粒间黏结强度的变化规律,得到了土体宏-细观参数之间的关系。通过三轴剪切试验离散元模拟,揭示了不同围压、含水率下模型试样的应力-应变关系、体应变-轴向应变关系、强度特性等宏观力学性质以及细观信息平均配位数的变化规律。根据不同含水率下离散元试样的强度包线,得到了含水率与抗剪强度参数之间的关系,并将模拟结果与室内试验结果进行了比较,进一步证明了结论的准确性。（4）从模型细观参数的差异,土体宏-细观参数之间的关系以及数值模拟结果三方面系统阐述了两种不同接触模型的区别与联系。结果表明:两种模型均可以用来模拟非饱和土试样,但在Hill接触模型下进行数值模拟更加准确、合理,且适用性强。