黄土湿陷性评价是湿陷性黄土理论研究和工程应用中不可或缺而又亟待突破的关键基础问题之一。本文以黄土高原典型湿陷性黄土分布区（兰州、延安、延川、泾阳、西安）Q3马兰黄土为研究对象,通过一系列室内试验和微观测试分析,对不同尺度颗粒和各类团聚体的类型、物质组成及性质进行深入研究,建立清晰的黄土湿陷变形基本结构单元概念模型;对不同尺度颗粒和颗粒间连接进行量化,建立黄土湿陷变形过程中微结构参数（孔隙占比、粉粒占比、胶粘粒占比、颗粒间连接占比等）与湿陷系数之间的对应关系;在此基础上,探索基于微结构单元理论对湿陷变形进行定量表征的新途径,无论对黄土湿陷性的理论研究还是对湿陷性黄土工程实践均具有十分重要的研究意义。本文取得的主要研究成果包括:1、取得了兰州、延川、延安、泾阳、西安5个地区原状黄土试样的天然含水率、比重、孔隙比、液塑限、粒度分布、矿物成分、化学成分、微观结构、孔隙分布、比表面积等基本物理化学性质的区域分布规律,为进一步认识马兰黄土的成因及工程性质提供理论依据。2、通过大量试验揭示了不同前处理方法对马兰黄土粒度测量影响,筛选出了适用于马兰黄土的前处理方法和颗粒分离方法。3、基于系列微观图像的分析,对不同尺度的颗粒和各类团聚体的类型、物质组成及性质进行深入研究,建立了清晰的黄土湿陷变形基本结构单元概念模型。黄土中以单颗粒形式作为黄土基本结构单元的主要是原始矿物碎屑。根据粒径的大小可将其分为粗碎屑（>75μm）、细碎屑（5-75μm）、微碎屑（<5μm）、亚微米碎屑（100nm-1.0μm）和纳米级（1-100nm）碎屑。黄土中以颗粒单元集合体形式作为基本结构单元的主要是包衣颗粒和团聚体。根据包衣颗粒的形成效应可将其分为三类:“补缺效应”、“补边趋圆效应”、“增厚趋大效应”。根据团聚体的组成及大小可将其分为四类:胶粘粒团聚体、单粒团聚体、多粒团聚体、复合型团聚体,各类团聚体的稳定性从大到小依次是:粘胶粒团聚体>单粒团聚体>多粒团聚体>复合型团聚体,并在此基础上建立了团聚体聚集层次概念模型。4、通过分析黄土在湿陷前后不同大小孔隙面积、数量变化、总孔隙率变化和孔隙数量变化,研究了黄土湿陷过程中不同大小孔隙对总湿陷量的贡献情况。其中中孔隙的存在是湿陷变形所赖以发生的空间基础。增湿过程是黄土湿陷变形发生的必要前提。在增湿过程中,含水率的变化必然会造成黄土基本结构单元的改变;含水率变化必然会造成黄土基本结构单元之间的连接力的改变。黄土在湿陷过程中,既有来自压缩过程中水膜改变产生的强度变化,又有来自起胶结作用的粘土矿物遇水发生一系列物理化学变化引发的强度变化。5、在黄土微结构图像处理过程中,提出了基于高斯混合模型的图像分割方法,能够在无需手动阈值的情况下,将图像分割为粉粒、胶粘粒和孔隙三部分,所获得的孔隙面积率PAR随着压力的增加而减小,粉粒面积率PS、胶粘粒面积率PC随着压力的增加而增大。通过微结构图像的定性分析,提出了黄土基本结构单元间接触面积率的概念,并对其进行了量化,结果表明随着压力的增加,直接接触面积率PCR、间接接触面积率CCR均呈现出增加的趋势,而间接接触面积率CCR的拟合度更高。孔隙面积率PAR、胶粘粒面积率PC、试验所得胶粘粒含量PW、直接接触面积率PCR、间接接触面积率CCR与黄土湿陷系数均表现出显著的相关性,其中湿陷系数与孔隙面积率PAR表型出正相关性,与胶粘粒面积率PC、试验所得胶粘粒含量PW、直接接触面积率PCR和间接接触面积率CCR表型出负相关性,相比于试验所得胶粘粒含量PW,胶粘粒面积率PC与湿陷系数的相关性更显著。6、综合上述研究成果,将多元线性回归模型与广义相加模型的有效结合,实现了对黄土湿陷性的预测评价,该模型基于微结构单元理论综合全面地考虑了影响黄土湿陷性的宏、微观因素,为快速、准确地定量表征黄土湿陷系数提供了新途径。同时,广义相加模型扩展地考虑了湿陷数据中存在的空间随机效应,模型也可被用于黄土湿陷性的空间预测。此外,模型建立过程中不仅揭示了含水率、竖向压力、孔隙率、干密度、胶粘粒面积率和颗粒间接触面积率等解释变量的统计学意义,同时也对不同解释变量对黄土湿陷性的敏感程度进行了定量评价。