非饱和土的固结变形特性及分析方法一直是土力学领域的研究热点。由于非饱和土是一种三相的多孔介质,不仅其固相、液相和气相之间具有复杂的相互作用,而且还存在具有力学效应的复杂多变的收缩膜,以及具有物理形态变化和化学变化作用的可溶性矿物。因此,非饱和土力学特性研究中仅依据吸力特征量来反映固、液和气相及收缩膜之间的联系是不够的。不论是基于有效应力单变量建立的固结分析方法,还是基于双变量建立的固结分析理论,在认识非饱和土固结变形特性上均存在许多假定。本文摒弃了非饱和土力学中用有效应力单应力变量和净应力与基质吸力双应力变量来研究非饱和土固结变形特性的思想,提出将复杂多变的非饱和土固、液、气三相及收缩膜和矿物成分性态表观作用等效为骨架相和流体相,前者既能够抵抗压力作用,又能够抵抗剪切作用,后者只能抵抗压力作用,且能够相对于骨架相产生运动。等效骨架相应力不仅包括土粒骨架之间的作用力,还包括收缩膜的加固作用、易溶矿物成分的胶结作用以及静电应力作用等;等效流体相则包含了收缩膜两侧具有流动特性的孔隙水和孔隙气。从而将非饱和土复杂多变的多相简化为等效骨架相和等效流体相,将复杂的非饱和土固结问题简化为两相耦合作用问题。固结变形稳定时作用于土单元体上的应力就是相应土性状态等效骨架相承担的应力,即等效骨架相应力;固结变形过程中等效流体相相对于等效土骨架相的运动,是在等效流体压力梯度作用下的运动,伴随着等效流体压力的消散。基于上述观点,依据非饱和土的压缩应力应变关系就可以得到对应于不同压缩应变的等效骨架相应力,依据压缩应力应变关系就可以确定固结过程中不同时刻的等效骨架相压缩应力。总的附加压缩应力中扣除等效骨架相应力后就可得到等效流体压力的发展变化规律,从而首次提出了等效骨架相应力和等效流体压力确定的方法。大量的非饱和土固结实验研究表明非饱和土具有显著地瞬时压缩变形,随时间发展的压缩变形包含了瞬时变形、固结变形及流变变形。本文基于瞬时变形、固结变形的发展变化,分别确定了整个压缩变形过程和固结变形过程中,等效骨架相及等效流体相应力的变化规律。等效骨架相应力随固结变形的发展而增大,等效流体相压力随固结变形的发展而减小。指出在随时间发展变化的附加荷载作用下,固结变形过程必然耦合瞬时变形的发展。本文基于非饱和土等效骨架相和等效流动相的传力机理及它们的发展变化规律,提出了非饱和土等效固结物理模型。在荷载作用的瞬时,非饱和土产生瞬时压缩变形,伴随产生等效流体相压力;固结过程中等效流体压力逐渐消散;最终等效流体相压力消散为零。依据不同湿度、不同密度的非饱和土单向压缩固结试验,分析瞬时压缩变形特征及等效两相介质的固结系数变化规律。固结变形过程中的体积变形量与等效流体相压力之间具有线性变化规律,这就说明固结变形过程中等效流体相相对于等效土骨架相的运动,确实是在等效流体压力梯度作用下的运动。本文依据等效两相应力状态量的变化规律,等效流体相的运动特性,等效骨架相的变形特性,在假定等效两相均不可压缩条件下,建立了非饱和土一维等效固结分析方法。该分析方法与瞬时压缩变形分析一起能够描述非饱和土地基的固结变形发展过程,对非饱和土大厚度样(厚度14cm)的计算分析表明,计算结果与该样固结实验结果具有良好的一致性。本文的研究成果对于进一步研究非饱和等效固结理论打下了理论基础。