结构性和流变性是天然软土具有的本质特性。以往用于土工数值计算的本构模型或者不考虑流变性和结构性,或者将土体的流变性和结构性分开进行考虑,而实际上流变性和结构性是并存的。另外,软基处理前期预打设竖向排水体对于土体有较大的扰动,会引起土体抗剪强度的下降,使土体变形加大,这在以往的计算中没有或无法定量的分析这种扰动对于土体结构性和变形的影响。因此,开展同时考虑软土流变性和结构性的本构模型及其与Biot固结理论耦合的有限元数值求解方法的研究,具有重要的理论和实际意义。 本文发展了一个可以同时考虑软土结构性和流变性的粘弹—粘塑性损伤本构模型。将提出的模型同biot固结理论相耦合,能够计算软土的长期变形,定量地分析软土变形过程中结构的逐步破损过程以及初始扰动对于土体变形的影响。本文主要在以下几个方面做了相关的研究工作: 1、基于詹美礼、赵维炳等在双屈服面模型基础上发展起来的软粘土粘弹—粘塑本构模型,考虑瞬时的塑性变形,并引入了反映结构损伤和演化的损伤变量,建立了一个可以同时反映流变性和结构性的软土粘弹—粘塑损伤本构模型。 2、将提出的模型和Biot固结理论进行耦合,根据有限元求解Biot固结理论的方法,推导出了考虑软土流变和损伤的粘弹—粘塑性损伤固结非线性有限元求解的表达式。 3、说明了粘弹—粘塑性损伤固结有限元非线性求解的方法和需注意的问题,编制了平面应变条件下软土地基粘弹—粘塑性损伤Biot固结过程有限元求解程序。 4、介绍了高速公路软基处理的数值模拟方法。用编制的有限元求解程序,对某高速公路软基的堆载预压处理过程,分不考虑粘性和损伤、仅考虑粘性但不考虑损伤和既考虑粘性又考虑损伤以及考虑初损和不考虑初损几种不同情况进行了计算对比,经与现场观测试验资料进行比较分析表明,本文提出的粘弹—粘塑性损伤模型和分析方法是合理的和有效的。