随着二〇三五年远景目标的确立和“一带一路”倡议的推进,我国在逐步优化国土空间布局、区域协调发展和新型城镇化的重大方向上,推动西部大开发形成新格局已显得尤为重要。因而西北地区的基础设施建设是推动西部新发展格局的重要举措之一,但我国西北地区黄土面积大、病害多,在工程建设过程中低含水率的黄土强度高、承载能力强,遇水浸湿后其强度减弱变形增大。于是众多的公路、铁路和水利投资建设项目对黄土地区的地基处理技术提出更高的要求。本文在国内学者研究的基础上,提出一种新型的高温高压水蒸汽增湿土体的方法。以兰州Q3地层重塑黄土为研究对象,应用控制变量法进行不同初始含水率、不同压实度和不同蒸汽压力下的室内模型试验,以研究在水蒸汽增湿作用下非饱和黄土内水分和温度的变化规律;在室内试验的基础上,利用COMSOL Multiphysics软件建立二维轴对称模型进行水热耦合计算,优化模型设计和布局,对比分析水蒸汽作用下土体内部水分和温度的变化规律,为工程应用提供依据和参考。本文取得的主要研究结论如下:初始含水率的高低影响水蒸汽在土体中的扩散速率和土体对蒸汽分子的吸收,水蒸汽增湿时初始含水率较高的土体达到最大含水率所需时间较短,水蒸汽在土体中的扩散速率快;压实度的大小对水蒸汽增湿过程中土体的温度传递影响较大,高压实度的土体颗粒相互接触紧密有利于土骨架的传热,低压实度的土体在增湿时比高压实度的土体含水率扩散距离远;水蒸汽压力的大小对增湿时温度的迁移和水分的扩散影响较大,0.1MPa的蒸汽压力在增湿时温度变化比0.05 MPa的蒸汽压力更快,水分扩散范围更大。在综合考虑水蒸汽增湿非饱和黄土各因素对增湿效果的影响时,蒸汽压力对于土体的增湿影响较大,初始含水率次之,压实度对增湿效果的影响较小。数值计算结果表明在水蒸汽增湿过程中,同一增湿时间的温度场分布滞后于水分场分布。土体蒸汽扩散入口处等湿线分布近似呈长椭圆形,边界处等湿线随着水分的迁移逐渐趋于直线,较远处的水分分布在深度方向上基本无差异。在蒸汽入口处高温高压的持续影响下,增湿结束时高温区域面积分布较大;在数值计算过程中温度响应较快,而试验中较远处土体的温度响应时间较长。数值计算结果表明水分变化前期增长较快而后较为缓慢,且各点的前期增长速率不同,通过试验发现在增湿过程中较远处土体的含水率变化存在初始阶段。经室内试验和数值计算对比分析得出,0.1 MPa的蒸汽压力比0.05MPa的具有较高的增湿速率,能够快速加强土体对水分的吸收和迁移,工程实际中采用0.1 MPa的蒸汽压力可以有效增湿土体。综上所述,水蒸汽增湿法作为土体增湿的新技术,与传统的土体增湿方法相比,具有增湿时间和范围可控,均匀性好、增湿的土体土性相同等优点,若与高能强夯法相结合,势必会在大厚度湿陷性黄土地区地基处理中有着广泛的应用前景。