在西北独特的生成和赋存环境下,非饱和黄土形成以粉粒为主、结构疏松多孔、垂直节理发育的特殊物理特性,且微观孔隙连通结构具有弯曲性、不定向性和随机性,导致其中的水-汽-热耦合输运过程伴随着复杂的相变和耦合运移问题。将水蒸气增湿技术与强夯法联合处理黄土地基,是大厚度黄土地区地基处理的新技术和新方法,但其中急需解决的关键问题是探索水蒸气在土体微小骨架孔隙间运移时,多物理场和相变影响下的热湿迁移机制,研究水蒸气在非饱和土体中的水热运移规律。开发蒸汽增湿夯实法处理黄土地基新技术,将促进非饱和土中传热传质学的发展,对学科发展和技术进步具有参考借鉴意义。本文以水蒸气增湿非饱和黄土时水热输运规律为研究对象,考虑多孔介质中水-汽-热耦合运移效应和影响因素,采用室内渗气试验、模型试验、数值模拟和理论分析等方法,针对水蒸气增湿非饱和黄土时的渗气特性、影响因素以及水热运移规律,开展不同影响因素下水蒸气增湿非饱和黄土模型试验。将模型试验结果与理论解析解和数值计算值对比分析,探讨水蒸气增湿非饱和黄土时的水热运移规律,分析蒸汽压力、渗径、土体压实度和含水率等影响因素对水蒸气增湿黄土时渗气特性、温度场和水分场变化规律的影响。并将水蒸气增湿技术与强夯法相结合,开展蒸汽增湿夯实法处理黄土地基模型试验,分析水蒸气增湿作用对强夯加固效果的影响,主要研究内容和创新如下:（1）针对多物理场和相变影响下水蒸气增湿非饱和黄土时的复杂水热输运机制,采用自制渗气设备,考虑蒸汽压、渗透路径和土体初始含水率、干密度等因素,开展一系列水蒸气增湿非饱和黄土土柱试验,对非饱和黄土中的水蒸气渗气特性展开了研究。发现非饱和黄土中水蒸气初始渗气规律符合Darcy定律,随增湿时间和运移路径增大,水蒸气渗气特性出现Klinkenberg效应。分析不同工况下水蒸气渗气率和蒸汽压的关系,确定水蒸气增湿非饱和黄土时的稳定渗径,探讨土体初始含水率、干密度以及通气时长对土体渗气率的影响。建立基于土体干密度和含水率的水蒸气渗气率模型,并将渗气试验结果和模型预测值对比分析。考虑Klinkenberg效应,对非饱和黄土中水蒸气渗气特性试验结果展开分析,发现Klinkenberg效应增大了土体的渗气率。（2）针对水蒸气增湿非饱和黄土时的宏观水热运移规律,以兰州重塑黄土为研究对象,在室内填筑模型,开展球形和柱状蒸汽源增湿非饱和黄土模型试验,探讨水蒸气增湿非饱和黄土时,蒸汽压梯度、温度梯度和含水率梯度耦合影响下的水热迁移规律,分析土体压实度、含水率和蒸汽压力对水蒸气增湿黄土时温度场和水分场的影响。发现水蒸气有效增湿范围内以高温蒸汽传热为主,温度迁移速率属于快速迁移阶段,水分迁移以水蒸气运移和压力梯度驱动的液态水迁移为主,增湿后土体含水率接近最优含水率,增湿效果较好。有效增湿范围外温度迁移以温度梯度引起的热传导为主,水分迁移以温度梯度和含水率梯度驱动的液态水迁移为主,属于缓慢迁移阶段。随渗径增大,蒸汽压在0～10 cm范围内缓慢减小、10～20 cm快速减小。水蒸气渗气率随干密度和渗气时间的增大而减小,随初始含水率的增大而增大,且初始含水率越大、干密度越小,土体渗气率变化趋势越显著。（3）基于含湿毛细多孔介质二维热湿迁移控制方程和模型试验边界条件,采用加法分离变量法解得球形和柱状蒸汽源增湿非饱和黄土时的水热运移解析解。利用Comsol数值计算软件建立二维轴对称模型,分析蒸汽增湿作用下非饱和黄土中的水热迁移规律,并将模型实测值、理论解析解和数值计算结果对比分析。发现水蒸气增湿非饱和黄土时,径向各测点的升温速率和增湿速率均随径向距离的增大而减小,增湿效果和增湿范围随土体压实度的增大而减小。较大蒸汽压可显著增大升温速率和增湿速率,且蒸汽压对土体增湿效果的影响最大,初始含水率次之,压实度最小。可通过控制增湿时间和蒸汽压力控制增湿范围和增湿程度,实际工程中可根据增湿效率和土体性质,选用蒸汽压为0.05 MPa或0.10 MPa、增湿柱间距1 m的增湿参数。（4）将水蒸气增湿技术与强夯法相结合,开发蒸汽增湿夯实法处理黄土地基的新技术和新方法。依托强夯法地基处理工程实例,按照相似原理设计模型试验尺寸和强夯参数,开展蒸汽增湿夯实法处理黄土地基模型试验,采用四种夯实能在水蒸气增湿区和未增湿区展开强夯试验,对比分析强夯过程中夯击能、夯沉量以及动应力随深度和夯击次数的变化规律,分析强夯后增湿区和未增湿区的土体干密度,发现与未增湿区相比,蒸汽增湿作用不仅可增大单击夯沉量、累计夯沉量和有效夯击次数,还可增大不同深度处动应力,表明水蒸气增湿作用可显著增大强夯影响深度和加固效果。