黄土在我国西北地区分布较广,多被用来作为土工建构物的填筑材料。但由于其性质特殊,具有遇水湿陷性。本文通过选取陕西省延安市安塞区南沟村一处黄土堆积坝作为研究对象,取坝身重塑黄土制样,在不同干密度、含水率、围压条件下进行非饱和黄土三轴试验,并在不同围压下对四种干密度的饱和重塑黄土进行固结不排水试验。同时,为探究黄土堆积坝全生命周期过程中的外部位移、坝身内部孔压及液位变化情况,在现场布设多种传感器进行原位监测。根据室内试验获得的土体参数及现场监测数据,利用FLAC3D对其进行数值模拟计算。本文的主要研究内容成果如下:(1)通过对不同含水率(10%、15%、20%、25%)下四种干密度(1.4g/cm~3、1.5g/cm~3、1.6g/cm~3、1.7g/cm~3)试样在多组围压(50k Pa、100k Pa、150k Pa、200k Pa)条件下进行三轴剪切试验,发现在低围压、低含水率、高干密度条件下重塑黄土样表现为脆性破坏,有明显剪切面形成,应力应变曲线表现为强应变软化类型,表现出剪胀特性;高围压、高含水率、低干密度条件下重塑黄土表现为塑性破坏,为应变硬化型,出现剪缩。重塑黄土抗剪强度指标受含水率、干密度等因素影响。当干密度保持不变时,黏聚力会随着含水率的升高而呈现下降趋势,而内摩擦角在干密度较低时随着含水率的增大而减小,在干密度为1.7g/cm~3时,土颗粒、孔隙和水膜三者间的相互作用使得内摩擦角先增大后减小再增大。当含水率一定时,黏聚力会随着干密度的增加而增加,内摩擦角会随着干密度的增加呈现整体上升趋势。(2)对不同干密度试样进行饱和后,在四组围压下进行固结不排水试验,发现饱和重塑黄土峰值应力会随着围压、干密度的增大而增大,孔隙水压力在中低干密度试样剪切时会迅速上升后逐渐趋于平缓,在干密度1.7g/cm~3试样剪切时出现剪胀现象,剪切过程中体积变大导致孔隙水压力迅速上升后逐渐下降。而饱和黄土重塑抗剪强度指标受干密度影响,其总内摩擦角与有效内摩擦角均随干密度的增大而增大,总黏聚力与有效黏聚力由于原始黏聚力、滑动摩擦、滚动摩擦三者发挥的不同步性出现先上升再下降后上升的变化趋势。(3)通过对黄土堆积坝布设裂缝计、液位计、雨量计等传感器,发现黄土堆积坝在全生命周期过程中共经历三次较为明显的破坏。三次破坏的触发因素不相同,第一次破坏是由于坝体两侧存在水位差,坝体内部产生渗流通道,坝体中细粒土在动水力作用下从渗流通道中被带走,坡脚土在渗透水的作用下趋于饱和,坡脚抗剪强度降低,当上部土体重度大于坡脚土抗剪强度,坡体破坏。第二次破坏是由于剪出口在雨水的浸泡冲刷与渗出水体共同作用下软化,坡体再次产生滑塌。第三次破坏是由于雨水通过坝顶裂缝入渗,坝后水渗流后通过坡面渗出,坝顶土沿坡面渗流溢出点及雨水侵入面产生溜滑,坝顶宽度不断减小,直至完全“消失”。当坝后水位超过坝顶高度时,溃坝开始。将现场监测结果与室内试验进行对比,提出“检查阈值”概念。(4)结合室内试验所得参数及现场监测数据,利用FLAC3D对黄土堆积坝三次破坏进行反演。在数值模拟计算过程中,水逐渐向右侧坡面(临空面)移动,剪切面由坡脚处向坡顶处延伸,当最大位移量达到10cm时,认为坝身发生破坏。随着库后水位的上升,坝坡剪出口逐渐上移,滑坡体体量逐渐减小,与现场破坏现象较为一致。