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近年来，随着高速铁路、城际铁路以及城市地下铁路等快速轨道交通在我国的迅速发展，由于高速列车行驶引起的场地振动日益引起人们的注意。列车在高速运行时铁路沿线周围土体产生的振动比低速时要大的多，沿深度方向的变形也更大，尤其当列车速度接近Rayleigh波在地基中的传播速度时，轨道和地基中会产生共振现象，从而带来过大的振动;同时，轨道和地基的振动通过波的形式在土体中传播到达铁路沿线居民区和生产厂区。除了给居住在附近的居民带来不便和干扰外，场地振动增加的动力冲击还会导致轨道结构以及附近结构物产生差异沉降和附加沉降，这些差异沉降和附加沉降可能会加速结构物强度和刚度的疲劳，甚至是破坏。因此，如何深入认识高速列车移动荷载作用下土体的动力特性，同时，兼顾对周围环境的不利影响，评估路基变形的演化规律，并分析可能引发的环境病害机制，是当前与今后一段时期快速轨道交通建设与安全营运中急需解决的重大科技难题之一。
高速移动荷载作为循环荷载具有以下两个方面的基本特征:(1)低幅值，也就是说，动应力水平(pampl，qampl)相对于平均应力水平来说比较小(pav，qav）;(2)高循环，也就是说，循环荷载作用次数N非常高。在这种低幅值高循环荷载作用过程中，土体的强度和刚度在排水条件下往往是增强了，这主要是由于在平均应力率ηav=qav/pav不是太大（即低于临界状态线的斜率M)，以及循环应变幅值相对来说比较小（即循环应力路径低于破坏线）的情况下，土体往往被压缩得更密实。压密效应使得土体在高循环排水条件下强度和刚度增强。然而，对于基础来说，在低幅值高循环荷载作用过程中，沉降变形可能是在基础设计中最关心的问题，而沉降变形主要是由于土体在低幅值高循环荷载作用过程中不可恢复的塑性应变累积所致。本文面向快速轨道交通建设与安全营运过程的核心问题，以前人研究工作为基础，深入研究土体在低幅值高循环荷载作用过程中的塑性应变累积行为，并通过建立累积模型来预测土体在低幅值高循环荷载作用过程中的塑性应变累积行为。主要研究成果如下:
1.讨论了循环三轴试验中的应力路径，既包括简单的同相位循环(IP-cycles)，又包括复杂的异相位循环(OOP-cycles)，最简单循环三轴试验的应力路径为单轴同相位循环(uniaxialIP-cycles)。
2.在共振柱试验的基础上讨论低幅值小应变振动下土体的刚度特征。即使在小应变振动下土体的刚度也会表现出明显的非线性特征，针对快速轨道区域内土体承受低幅值小应变振动的情形，尝试在Davidenkov模型的基础上，通过参考剪应变γref=(t)fGmax的引入，提出简化的两参数模型，并在此基础上通过试验验证了该方法对于计算小应变振动情形下剪切模量和阻尼比的可行性。
3.在循环三轴试验的基础上讨论土体在低幅值高循环荷载作用过程中的塑性应变累积行为，对于不同的平均应力(pav=100kPa，ηav=0.25、0.375、0.75、1.0、1.25、1.375)状态，土体在低幅值（ζqampl/pav=0.3）高循环(Nmax＞105)荷载作用过程中的塑性应变累积行为会表现出安定型(shakedown)和棘轮型(ratcheting)两种不同的类型。最后简单介绍安定性(shakedown)的观念和理论及其在岩土工程中的应用，针对塑性应变累积在循环荷载作用过程中是发生棘轮还是安定，本文提出安定性的判别方程:(1-M/tanα)ζ+ηav=M。
4.在前人提出的塑性应变累积行为描述方法的基础上提出一个新的等价弹粘塑性累积模型，其中塑性应变累积的大小使用修正Cam-clay模型的屈服函数通过动应力幅值表示的过应力函数来描述，并使用随动硬化准则来反映循环荷载作用的随动硬化过程;塑性应变累积的方向使用修正Cam-clay模型的流动准则在平均应力状态下来描述。最后通过循环三轴试验结果验证了本文模型的适用性和局限性。
以上研究显示了土体在低幅值高循环荷载作用过程中塑性应变累积行为的复杂性，目前仍没有一个完整的理论框架既能合理描述土体的循环变形特征，又能适用于高循环荷载作用过程中的塑性应变累积行为的计算和预测。