交通发展给人们带来了诸多便利,但对自然环境也产生了不利的影响:轨道地基土体在动荷载长期作用下产生了不可恢复的累积变形。通过查阅相关文献发现,以往学者以自然条件下非饱和状态的土体作为研究对象,为解决静动荷载对土体产生变形而建立的本构模型相对较少。本文以此为创新点展开研究,研究内容及结论分为以下五点:(1)在三剪统一强度理论的基础上,本文引入非饱和土单应力变量理论和双应力变量理论,提出了非饱和土单应力变量三剪强度准则与非饱和土双应力变量三剪强度准则,并对其进行了π平面极限线分析和子午线分析。同时,在所提准则基础上,本文分别采用等量代换法和坐标平移法推导出可以反映中间主应力效应、全应力状态、有效黏聚力等特性的四种破坏应力比,并用推导出的破坏应力比替换掉修正剑桥模型中的破坏应力比,从而克服了修正剑桥模型中破坏应力比为定值的不足。(2)通过用非饱和状态时土的屈服应力替代修正剑桥模型中的饱和状态时土的屈服应力,得出非饱和土的修正剑桥模型,并分别代入在单应力变量下、双应力变量下采用等量代换法和坐标平移法推导出的四种破坏应力比,进一步推导出相应的四种椭圆方程。再结合边界面理论思想,建立非饱和土三剪边界面弹塑性本构模型,并且根据弹塑性理论将对应的弹塑性刚度矩阵以及矩阵中各元素具体表达式推导出来。(3)以南昌某地区非饱和重塑红黏土为试验研究对象,进行相关的土工试验、压缩回弹试验以及固结直剪试验来确定模型中所需参数,并且针对土样在固结排水条件下进行非饱和三轴试验,得出土样的应力应变关系。同时,本文使用Fortran软件对四种所提模型的应力应变关系进行程序编写,得出数值模拟结果。将模拟结果与实验结果进行对比,表明该模型在静荷载下有较好的适用性。(4)根据非饱和循环动三轴试验特点,利用在单应力变量下、双应力变量下采用等量代换法以及坐标平移法建立的四种应力应变关系式,在Fortran软件上进行数值计算程序编写。同时,提取相关文献中非饱和土在循环动荷载作用下的实验数据,与四种数值模拟数据进行对比验证,结果也表明该模型能较好地描述非饱和土在循环动荷载条件下的应力应变规律。(5)依据所建立的弹塑性本构模型,编写出相应的真三轴数值模拟试验程序。分析在真三轴单调加载模拟试验中,改变中主应力影响系数与基质吸力对非饱和土体应力应变产生的影响;分析在真三轴循环加载模拟实验中,改变最小主应力、中间主应力以及振幅对非饱和土体应力应变的影响。最后,对比分析了四种弹塑性本构模型在真三轴应力状态下的模拟效果。