天然状态下砂土具有强度低、渗透性高和松散性强的特点,土性改良是使其力学特性满足工程标准的重要手段。随着纳米技术的迅速发展,纳米材料被广泛用于土性改良,本文通过对纳米二氧化硅改良土进行常规三轴试验、CT扫描和SEM测试。研究纳米二氧化硅对砂土的抗剪强度的影响与强度机理。通过三轴加卸载试验,研究土体变形内部各部分能量变化规律。结合能量耗散原理,构建改良土损伤因子演化方程,并基于损伤理论建立纳米二氧化硅改良土的损伤本构模型。主要内容及结论如下:（1）纳米二氧化硅改良土的静力特性。利用标准应力路径三轴测试仪,对纳米二氧化硅含量分别为0%、1%、2%、3%、4%、和4.5%,围压条件为20k Pa、40k Pa、60k Pa和80k Pa的改良土进行常规三轴剪切试验。试验结果表明,围压对应力-应变曲线变化趋势没有影响,不含纳米二氧化硅的试样在不同围压水平下应力应变曲线形态呈应变硬化趋势,当含有纳米二氧化硅的试样应力-应变曲线呈应变软化趋势。纳米二氧化硅含量越大,应变软化特征越明显。改性后的纳米二氧化硅对松散砂土的抗剪强度、弹性模量和粘聚力都有较大的提高,对内摩擦角影响不大。纳米二氧化硅的惨入量存在一个最佳值使得改良土的力学性能最优,约为3.5%。当纳米二氧化硅配合比一定时,围压对试样的峰值应力大小有影响,当轴向应变一定时对应的偏差应力随围压的增加而增大。纳米二氧化硅含量为3.5%时试样的电镜扫描图中土壤颗粒间的孔隙明显较少,骨架结构均匀、致密,并且由于纳米二氧化硅的纳米效应土颗粒被纳米二氧化硅颗粒包裹形成包裹体,大量的纳米二氧化硅聚集在一起形成颗粒团。但纳米二氧化硅超过3.5%后,会出现过量的团聚现象。而在不含纳米二氧化硅的原状土图像中颗粒间的接触以点-点接触和点-面接触为主,有效接触面较少,土颗粒间存在大量的孔隙。（2）三轴加载过程纳米二氧化硅改良土的能量演化规律。利用标准应力路径三轴测试仪对纳米二氧化硅改良土在围压20k Pa、40k Pa、60k Pa和80k Pa为进行三轴加卸载试验。同一围压不同应变处卸载不可恢复变形越大,滞回环面积随着卸载应变的增大而增大。加载过程总能量和耗散能随应变增加不断增加,弹性能先增加然后不断减小并最终趋于稳定。围压越大,弹性储能越多,高围压下的试样在能量驱动下较低围压下的试样峰值应力点右移,抵抗变形破坏能力越强。（3）纳米二氧化硅改良土的损伤本构模型建立与验证。基于微观试验结果将改良土看作包裹体损伤之后的部分和未损伤的部分共同承担外荷载,结合改良土土体破坏后仍然具有一定残余强度和土样破坏后仍然能存储一定的弹性能的特性,从残余弹性能角度对损伤本构模型进行修正,建立能反映纳米二氧化硅改良土损伤全过程的损伤本构模型。通过该模型对改良土的应力应变特性进行模拟,并与室内结果对比,结果表明,该模型能较好描述改良土的应变软化特性和残余强度阶段特征。