原状黄土具有小密度,低湿度,结构松散,孔隙发育和显著的湿陷性等特征。黄土的工程性质与其内部结构和含水量密切相关,结合水是影响黄土强度特征的重要因素,结合水含量增加会破坏原状黄土的内部结构,从而降低原状黄土自身强度。本文以陕西富平县石川河地区的原状黄土为研究对象,采用三轴压缩、电镜扫描等室内试验方法,结合离散元的数值模拟方法,从土体的宏观、微观和细观角度入手,系统研究了结合水对黄土力学性能及变形特性的影响。(1)通过室内三轴压缩试验,分析了不同结合水含量的原状土试样以及在饱和含水率条件下的重塑土试样在固定围压下的变形及力学特性;分析了强结合水含量(w=10%)和弱结合水(w=25%)含量的试样在变围压下的变形及力学特性,研究了不同结合水和不同围压对原状黄土力学特性的影响。结果表明:弱结合水是影响土样变形的主要因素;随着结合水含量的提高,原状黄土的结构性越弱;提出以强、弱结合水的分界含水率作为区分原状黄土弱应变硬化和强应变硬化的分界含水率;结构性参数对原状黄土的压缩特性显示出良好的灵敏性。(2)进行电镜扫描试验,对原状黄土的微观结构进行了定性分析,分别对比了不同结合水和不同围压条件下的试样微观结构上的差异,从微观机理上对原状黄土的压缩特性进行了解释,并应用IPP(Image-Pro Plus)软件进行定量分析。结果发现:强结合水含量下的土样颗粒直径偏大,颗粒多向扁圆形发展;以弱结合水为主的试样颗粒(孔隙)的圆形程度、形状复杂度及定向性均高于强结合水含量下的黄土;强结合水含量下土样的镶嵌孔隙和架空孔隙的比率偏小,说明强结合水下土样的结构性较强;随着围压的增大,颗粒发生破碎并以小直径为主;大、中孔隙减少明显,细小孔隙增多。(3)基于室内三轴压缩试验,应用离散元建立三维颗粒流数值模型,进行细观参数标定,对结合水含量为10%和25%下原状黄土三轴压缩试验进行了数值模拟,获得了模型应力曲线、破坏形式、接触力分布、孔隙率分布的变化规律;计算结果与宏观应力特性相符合,表明所建模型合理、有效。