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结构性是土的物理性指标中比粒度、密度、湿度更为复杂、更为重要的一个方面。任何十都具有结构性,研究表明,欠压密的原状黄土的结构性更加突出。黄土的结构性对其在水和力作用下的强度与变形的变化规律具有显著的影响。研究黄土结构性的根本目的就是揭示结构性对黄土力学行为的影响以及之间的联系,即建立反映黄土结构性的本构模型来实现其强度、变形规律的合理描述。本文针对黄土结构性表现出的准超固结特性及剪胀剪缩变形特性,通过建立构度与准先期固结压力和准超固结状态下强度变化规律之间的关系,以及构度随应变发展的衰减变化规律,以超固结土的统一硬化本构模型为依托,建立反映黄土初始结构性的本构模型。在此基础上,依据黄土在三维应力状态下的强度变形特征,分析了黄土中间主应力效应的变化规律,引入变换应力的概念,试图建立反映基于变换应力的黄土三维结构性本构模型。主要完成的工作和成果: (1)针对西安白鹿原黄土,通过原状、重塑、饱和原状的单轴抗压试验,在揭示黄土构度随含水量的增大而不断减小,以及构度随剪切变形的增大而减小的基础上,分析了构度指标与压缩特性、超固结剪切强度特性之间的关系,得出压缩指数Cc、结构屈服应力Psc、超固结剪切强度特性参数与构度指标之间的关系,揭示黄土在压缩特性方面与正常固结土之间的差异。 (2)分析黄土在常规三轴条件下不同含水量、不同固结围压的强度变形特性,在较小含水量和较小围压时,出现了应变软化的现象,建立准超固结黄土强度包线斜率和构度指标之间的关系,引入准超固结参数R、准潜在强度Mf,建立适合于准超固结黄土的结构性本构模型。 (3)研究了原状黄土在四个固结围压、7个中间主应力参数的应力应变关系,试验表明广义剪应力随着中轴应力比的增大而不断增大,给出了不同中轴应力比下子午平面的强度线、兀平面上的极限线以及中问丰应力参数b与破坏应力比、强度参数之间的关系,揭示出不同中轴应力比、不同固结围压应力路径下的原状黄土的强度变形特性。 (4)针对临界状态土力学剑桥本构模型假定在三维应力空间中屈服面呈圆锥形,不能够较好地反映岩土材料的应力诱导的特性,引入变换应力的概念,实现将较为符合原状黄土强度的SMP准则引入临界状态本构模型中,试图建立基于变换应力的准超固结黄土的三维本构模型。