结构性土普遍存在于自然界中。受地下水位升降和降雨-蒸发等因素影响,结构性土常处于非饱和状态,而饱和度的变化会导致结构性土的力学性质发生不可逆转变。在工程应用上,如天然路基、结构性土边坡在荷载与降雨等复杂因素作用下的失稳问题与土体的结构性与非饱和性密切相关。目前,同时考虑土体结构性与非饱和性的研究尚不多见,处于探索阶段。因此,开展结构性非饱和土的试验研究,全面掌握结构性与非饱和性对土体力学与变形特性的影响,并提出能够预测结构性非饱和土力学与变形特性的本构模型,对预测天然路基和固化土路基的力学特性及荷载和降雨耦合作用下的湿化变形,保障工程安全具有重要意义。本文以试验为出发点,采用硅酸盐水泥对无锡淤泥质黏土进行固化处理,制备了不同胶结结构性的结构性土,系统开展了结构性饱和土、结构性非饱和土、重塑饱和土、重塑非饱和土的固结排水剪切、一维固结试验以及结构性非饱和土的湿化变形试验。基于上述试验结果与文献资料,对本课题组前期提出的结构性土本构模型作进一步改进,引入下负荷面概念,建立了可以描述处于超固结状态结构性土的本构模型。最后考虑非饱和因素对结构性土力学特性的影响,推导了超固结结构性非饱和土本构模型,并通过试验数据验证了两种模型的有效性。本文主要研究成果如下:（1）通过高压固结仪与应力-应变控制式三轴仪研究了不同水泥掺量结构性饱和土与重塑饱和土的固结与三轴排水剪切特性,结果表明:结构性饱和土与重塑饱和土的压缩曲线有明显差异,结构性饱和土在屈服前呈线性变化,屈服后压缩曲线斜率突变且呈非线性变化。由于结构性损伤,结构性土的压缩曲线在屈服后会逐渐趋近重塑土的压缩曲线,且结构性越小这种现象越明显。随着结构性的增大,剪应力比曲线由应变硬化逐渐转变为应变软化。初始固结围压会对土体结构性造成一定的损伤,初始固结围压越大,结构性损伤越严重。此外,结构性土临界应力比随着结构性增大而增大。（2）采用非饱和固结仪和三轴仪进行了常基质吸力条件下结构性非饱和土的一维固结试验和三轴排水剪切试验,结果表明:基质吸力的变化会引起土体收缩,表现为初始孔隙比有一定程度的下降,但这一现象在高结构性非饱和土中表现不明显。基质吸力的改变会对结构性非饱和土的屈服应力造成一定的影响,基质吸力越大,屈服应力越大。随着基质吸力增大结构性非饱和土的剪应力比也会相应增大,且高基质吸力的贡献比低基质吸力更为明显。基质吸力的增大会加剧结构性土的应变软化现象,基质吸力越大应变软化现象越显著。（3）开展了不同水泥掺量、固结应力条件下的结构性非饱和土湿化变形试验。探讨了固结应力、基质吸力对湿化变形特性的影响。结果表明:随着结构性的增大,湿化变形稳定所需的时间增大,饱和度的变化值减小。结构性增大会导致湿化阶段变形增大,结构性越强,加载过程中结构破坏越小,湿化变形越大。但湿化变形不会随着基质吸力的降低一直增长,而是先增大后稳定。（4）基于课题组前期提出的结构性土本构模型,引入下负荷面概念,描述土体处于超固结状态的塑性变化,推导了超固结结构性土的本构模型。该模型能够合理地描述超固结状态到正常固结状态的平滑过渡段,且提高了处于超固结状态的结构性土峰值强度的预测精度。为考虑饱和度与基质吸力的影响,在超固结结构性土的本构模型基础上,采用Bishop吸力参数,将饱和度与基质吸力引入结构性非饱土的有效应力,对其进行修正。假设干燥与饱和状态结构性土压缩指数为饱和度的线性差值,建立了修正有效应力与体变的关系,从而推导了超固结结构性非饱和土的本构模型。通过结构性土、结构性非饱和土试验数据验证了该模型的有效性,验证结果表明该模型能够较为合理地描述结构性非饱和土的力学特性。