在边坡、公路、建筑地基等实际工程中,所遇到绝大多数土体为非饱和土,非饱和土体中固、液、气三相无时无刻不因自然环境的影响而变化,从而使其工程性质变得复杂且难以把握。江西省作为我国红土的一个主要分布地区,境内广泛分布着红土。红土饱和度变化对边坡、路基等工程稳定性有很大影响,特别是天然环境中经历降雨和蒸发的干湿循环,土体会产生开裂,在降雨作用下更容易产生安全隐患。因此,对干湿循环下土体的开裂及非饱和性质研究很有必要,而土-水特征曲线及渗透系数研究是非饱和性质研究的关键。本文以江西地区红土为研究对象,进行了非饱和红土在干湿循环作用下的裂隙性试验;通过压力板仪进行了稳态、动态多步溢出法的土-水特征曲线试验;对干湿循环下的试样采用动态多步溢出法、土-水特征曲线预测法、基于土柱渗流试验的湿润锋前进法三种方法研究了非饱和红土渗透特性;通过有限元数值模拟,将三种方法得出的渗透系数作为参数代入土柱渗流试验的模拟中,对比了模拟与试验结果的差异。主要内容及结论如下:(1)研究不同压实度试样在干湿循环下的裂隙开展规律,裂隙定量分析采用的表面裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度、绝对收缩率四个指标均随着压实度增大而减小,发现高压实度对于裂隙的开展有抑制效果。(2)基于压力板仪进行试验,获得了不同压实度未干湿循环试样与干湿循环产生裂隙试样的土-水特征曲线。通过对比试验数据发现,动态多步溢出法与稳态多步溢出法测量土-水特征曲线的结果相差很小,动态多步溢出法可大幅节省试验时间,可以使用动态多步溢出法代替稳态多步溢出法获得土-水特征曲线。(3)分析了干湿循环和压实度对于土-水特征曲线所造成的影响。相同基质吸力下,干湿循环试样比未干湿循环试样的体积含水率低;相同基质吸力增量下,干湿循环试样土-水特征曲线斜率比未干湿循环试样更陡;试样压实度越低,土-水特征曲线斜率越陡。(4)基于压力板仪的动态多步溢出法试验,通过理论分析研究了非饱和红土的渗透系数;同时基于土-水特征曲线预测了非饱和渗透系数。分析了干湿循环及压实度对非饱和渗透系数的影响。同样饱和度下,干湿循环试样的渗透系数比未干湿循环要大。压实度越高,相同饱和度下试样的渗透系数越小。(5)基于土柱法对渗透系数展开了研究,采用湿润锋前进法,通过记录监测点在湿润锋抵达时间段内的体积含水率变化,经理论分析可计算出某含水率下的渗透系数,该方法能较为便捷的直接获取非饱和渗透系数。(6)对动态多步溢出法、土-水特征曲线预测法和基于土柱试验的湿润锋前进法这三种方法计算的渗透系数与饱和度的关系曲线趋势相近,但相同饱和度下,湿润锋前进法计算的渗透系数比动态多步溢出法计算的要大一个数量级左右;基于土-水特征曲线的CCG和VGM模型都可以预测动态多步溢出法计算的渗透系数,但CCG模型的预测结果更为接近。(7)对非饱和红土的土柱渗流试验进行模拟,将三种方法计算得到的四种非饱和渗透系数代入有限元软件进行数值模拟,比较模拟与试验结果的差异性。结果表明,数值模拟均能较好的还原实际渗流情况,但基于土柱试验运用湿润锋前进法计算的渗透系数,其数值模拟结果与实际渗流情况最吻合。