延安市平山建城岩土工程是目前世界上在湿陷黄土地区进行的规模最大的岩土工程项目,填方区局部填土超过百米。面对如此超大规模的高填方工程,地基的稳定性、地面沉降等与土体压缩变形直接有关的工程地质问题非常严峻与突出。黄土地区填方工程的质量与填料及其压实质量密切相关。压缩性是土的重要的物理力学性质指标之一,同时也是检验土体压实效果的主要指标。黄土地区工程建设常利用石灰对黄土进行改良,以改善其工程性质。分析研究黄土掺入石灰后其压缩性变化情况及其影响因素对于制定最佳改良方案极其关键。土体的压缩性又与其微观结构紧密相关,研究土体微观结构可以更好解释宏观物理性质。因此,针对黄土压缩特性和微观结构的试验研究,可以丰富和充实黄土压缩变形特性及微观结构方面的理论,又可以为工程实践提供科技支撑。本文在前人研究基础上,通过野外实地勘察、室内试验,针对黄土压缩特性,分别开展了以下研究:(1)在延安新区典型地段取代表性黄土样,通过常规土工试验(击实试验、颗粒分析试验、界限含水率试验),确定了重塑黄土的基本物理性质。研究区黄土主要以马兰黄土和离石黄土为主,两者的最优含水率(ωopt)均在16%左右,马兰黄土的最大干密度稍大;马兰黄土黏粒百分含量小于离石黄土,而砂粒百分含量大于离石黄土;离石黄土液塑限均较马兰黄土稍高。(2)通过固结试验,研究了含水率、干密度、压力对重塑黄土压缩性的影响。重塑马兰黄土与重塑离石黄土压缩特性变化规律基本一致,差异较小。土体压缩系数随含水率增加而升高,随干密度增大而降低,随垂直压力增大而减小。对于黄土高填方工程,要严格控制含水率不超过ωopt+3%;提高干密度可以降低土体压缩性,但应同时考虑含水率的影响,并做到适当压实。本次试验结果认为土体干密度控制在1.65 g/cm3左右已能基本满足低压缩性要求。(3)对黄土掺入石灰进行改良,通过常规土工试验,确定了改良黄土的基本物理性质。相对重塑黄土,石灰改良黄土的最优含水率升高,最大干密度降低;黏粒含量减小,砂粒含量增大;液塑限有所上升。对石灰改良黄土进行固结试验,发现改良黄土的压缩系数随着初始含水率增加而升高,随初始干密度的增大而降低,随着灰土比增加先降低后又有所升高。改良黄土压缩性较重塑黄土明显降低,考虑到改良黄土的低压缩性要求,并结合实际经济情况,将最佳灰土比确定为9%。(4)利用微观结构分析技术手段从定性与定量两方面分析研究重塑黄土与石灰改良黄土的微观结构特征,并尝试将微观结构参数与其宏观物理性质联系起来,发现土体压缩性高低与大中孔隙含量、大中孔隙的面孔隙度、颗粒分形维数大小成正比,与孔隙定向度大小成反比。