随着世界各国对环境重视程度的不断提高,可持续发展问题在土木工程领域受到高度关注,具有突出生态效益和普遍地域适用性的生土材料在建筑中的应用问题成为研究的热点。我国现阶段关于生土材料的研究大部分还处于试验研究阶段,至今还没有形成统一的生土基砌体强度试验方法、生土基砌体强度计算理论等测试方法和计算体系。本文从砌体入手,探索生土基砌体的力学特性,建立适用于生土基砌体的强度测试方法和计算理论,促进生土材料在实际工程中向标准化、程序化和施工规范化的方向发展,主要研究内容如下:1.从传承和发展我国传统土坯制作工艺出发,挖掘、归纳、整理了我国各类生土基块材制作工艺,从材料选取、尺寸确定、制作过程、养护及存放等方面对我国土坯制作工艺进行研究,形成了我国土坯制作传统工法;结合现代制砖工艺对传统土坯制作技艺进行改进,从技术先进性、经济性、成砖质量三个方面对各类生土基块材的制作工艺进行了综合对比分析,指出了现有工艺优化的方向,为新型生土砖生产工艺的发展提供参考。2.首次对适用于生土基块材的抗压强度测试方法进行了系统研究。分别采用立方体抗压、半砖叠压、整砖抗压等方法对水脱坯和干打坯的抗压强度进行测定,并考虑试件制作方式、加载方向、承压面处理方式等因素的影响,通过对比分析各类试验方法下块材的受力状态、破坏形态及抗压强度,确定一种操作简便、易于统一、又尽可能接近块材实际强度的生土基块材抗压强度试验方法。3.选用水脱坯、干打坯、压制生土砖和挤塑生土砖制作砌体试件,通过单轴抗压试验对各类生土基砌体的抗压性能进行测试,考虑试件组砌方式、高厚比、承压面找平方式及加载方式等影响因素,从试件破坏形态、抗压强度、弹性模量、泊松比、应力-应变曲线等方面综合分析各因素对生土基砌体抗压性能的影响规律;从试件破坏形态、抗剪强度、变形能力、应力-应变特性和受力机理等方面,考察块材种类、受剪面积、受剪方向、灰缝材料等因素对生土基砌体沿通缝抗剪性能的影响,得到各因素的影响规律,获得了生土基砌体沿通缝抗剪应力-应变曲线的典型特征;采用ABAQUS软件建立各类抗剪试件的细观力学模型进行有限元分析,得到了块材尺寸、试件形式、块材及粘结材料弹性模量等因素对受剪灰缝截面上应力分布状态的影响规律。4.在试验研究的基础上,选用层次分析法及灰色关联分析法,分别从操作性、复演性、仪器设备要求等多个方面对生土基砌体抗压强度试验中的试件组砌方式、试件高厚比、加载面找平方式、加载方式以及沿通缝抗剪试验中的试件形式及受剪方向等控制性参数进行综合评价,并从中挑选出最优参数建立适用于生土基砌体的抗压强度及沿通缝抗剪强度标准试验方法。5.分别采用统计分析及理论推导的方法建立了生土基砌体弹性模量计算方法,所提出的计算方法既可通过砌体的抗压强度直接计算其弹性模量,也可通过块材及粘结材料的抗压强度推算砌体弹性模量,两种方法的计算结果具有较好的准确度;掌握了不同类型生土基砌体的受压应力-应变曲线特点,分别采用修正后的仲继清模型和分段模型对无渐进硬化行为和有渐进硬化行为的应力-应变曲线进行描述,得到了生土基砌体受压本构模型,模型曲线与试验曲线吻合度良好,可较好的反映各类生土基砌体受压状态下的应力-应变特性。6.用人工智能技术解决了生土基砌体构件的强度计算问题。将人工神经网络(ANN)和自适应神经模糊系统(ANFIS)相结合,对生土基砌体抗压强度进行计算,首先参照已有砌体抗压强度计算公式,选取块材强度和粘结材料强度为输入变量建立ANN模型对生土基砌体抗压强度进行计算,然后引入试件高厚比利用ANFIS对计算结果进行修正,通过将模型计算结果与现有砌体抗压强度计算公式的计算结果进行对比,验证了该方法的有效性和适用性。通过本文研究,给出了生土基块材抗压强度的测试方法,建立了适用于生土基砌体抗压强度及沿通缝抗剪强度的标准试验方法,提出了生土基砌体受压本构模型、弹性模量计算方法及抗压强度计算方法,为生土材料在实际工程中的推广应用和生土基砌体结构承载力设计提供了试验依据和理论参考。