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半干旱地区膨胀土工程特性对气候和含水量呈现出明显的水敏性，并常造成膨胀土地基上的建筑物或路基发生开裂、不均匀沉降等工程灾害和巨大的经济损失。石灰改良膨胀土是当今膨胀土处理工程中最广泛应用方法，但随着膨胀土处理工程规模及数量的增长，水分迁移引起的石灰改良膨胀土工程问题日益增多，已严重威胁着膨胀土地区重要工程的安全运行，受到工程界的广泛的关注与重视，故为确保膨胀土地基处理的合理性及安全运行，开展非饱和膨胀土及其石灰改良土水分迁移机理研究，对探讨非饱和膨胀土及石灰改良土工程特性演化具有重要的理论意义和工程应用价值。论文依托合肥新桥机场现场大规模石灰改良膨胀土地基处理工程，分析了工程区域的非饱和膨胀土和石灰改良膨胀土的基本物理特性和胀缩特性；应用SEM试验研究了膨胀土及其石灰改良土的微结构特征；探讨了针对膨胀土和石灰改良土特点的、封闭系统内的、混合水和气态水的水分迁移试验模型，并开展了不同初始含水量0%、6%、12%和24%的系列水分迁移实验，以及深入总结和对比分析了试验结果，取得了以下主要结论：（1）SEM实验结果表明，工程区域膨胀土微裂隙和微孔隙发育，且分布于聚集体间和聚集体内部，微结构呈现出水分迁移敏感的特征。石灰改良膨胀土中微结构则以颗粒结构为主，孔隙类型多，直径小，颗粒充满骨架间孔隙，易表现出脆性。（2）设计的水分迁移试验模型能满足恒温条件下封闭系统内膨胀土、石灰改良土中气态水和混合水的水分迁移分析要求，且具有试验条件可控性高、操作容易、费用低等优点。（3）水分迁移试验结果表明，含水量梯度、土质以及含水量水平对混合水与气态水水分迁移有明显的影响。对高含水量段土柱均为24%含水量（左段）条件下，相对低含水量为0%（右段）的试验模型中30天混合水水分迁移量是相对低含水量为6%（右段）试验模型迁移量的1.46倍；对相对含水量相同（左段24%右段6%）条件下，膨胀土模型中90天气态水迁移量是改良膨胀土模型的2.71倍。（4）膨胀土和改良膨胀土模型中气态水和混合水的迁移量均表现出随时间的增长而增加的规律，但后期含水量变化趋于缓和，且气态水与混合水对应的转折点不同；初始含水量不同，迁移量与土体初始含水量呈非线性关系。（5）试验结果对比表明，膨胀土及其石灰改良土混合水水分迁移速度均显著快于气态水；石灰改良土气态水占总水分迁移量比重与初始含水量水平、含水量梯度和迁移时间均有关。论文研究成果为合肥新桥机场大规模石灰改良膨胀土工程的施工提供了重要理论依据与技术支持。