应力历史和结构性作为软黏土的两项重要因素,对土体的力学特性具有重要的影响。研究结果表明:软黏土在超固结状态时,表现出与正常固结状态明显不同的应力-应变特性;软黏土的原状样和重塑样的变形、强度存在明显差异等。为进一步研究应力历史和结构性对软黏土力学特性的影响,本文对八种软黏土的原状样和重塑样进行了大量的单向压缩、等向压缩、固结不排水三轴剪切和固结排水三轴剪切等室内试验研究,分析了应力历史和结构性对土样变形、强度方面的影响,尤其是结构性对软黏土力学特性方面。进一步明确了应力历史和结构性对软黏土力学特性影响的机理。最后,在深入理解软黏土力学特性的基础上采用相应的本构模型进行了应力-应变关系的弹塑性模拟。论文的具体研究成果如下:1.对不同软黏土的原状样和重塑样进行了单向压缩-回弹、等向压缩-回弹试验,得到不同软黏土原状样和重塑样的变形参数。即,压缩指数Cc、回弹指数Cs。分别建立了不同扰动程度的原状样和重塑样单向压缩指数Cc与孔隙比e10的相关方程。比较单向压缩和等向压缩试验方法得到的压缩指数Cc后,认为此方程可适用于等向压缩试验结果。2.对超固结状态下的上海浦东软黏土重塑样分别进行不同超固结比、不同剪切围压条件下的等围压和等平均有效应力的三轴排水剪切试验,并根据试验结果分析了超固结比、剪切围压和应力路径对软黏土应力比-应变曲线的影响。结果表明:超固结比和应力路径对软黏土的应力比-应变曲线具有重要的影响,而剪切围压对其应力比-应变曲线几乎无影响。3.对不同取样方式得到的八种软黏土的原状样和重塑样分别进行了一系列的压缩和三轴剪切试验,分别得到各自的压缩曲线和应力-应变曲线。通过原状样和重塑样压缩曲线、应力比-应变曲线的比较,确认了结构性对软黏土变形、强度等力学特性的影响。三轴剪切试验结果表明,在相同围压下,原状样的强度小于相应重塑样的强度,与一些学者的试验结果不同。这是由于在相同围压下,原状样的孔隙比大于相应重塑样的孔隙比引起的。若两者的孔隙比相同,则原状样的强度将大于重塑样的强度。4.提出用参考孔隙比e10*反映土体组构的概念。将不同软黏土的压缩、剪切试验结果用参考孔隙比进一步整理后显示:不同软黏土原状样和重塑样的压缩指数Cc与参考孔隙比e10*具有基本相同关系;临界状态时的ef/e10*-log pf、ef/e10*-log qf曲线均可基本归一化为一条曲线。根据上述的试验结果,可认为原状样受到大于结构屈服应力的荷载后,土体结构中的胶结已基本破坏,原状样和相应重塑样的力学特性差异主要是由于组构差异引起的。5.根据试验结果确定的重塑超固结土模型参数,结合姚仰平等人提出的基于Hvorslev面的重塑超固结黏土本构模型,对上海浦东机场重塑超固结软黏土的变形、强度特性进行了弹塑性模拟。随后,在此重塑超固结土本构模型的基础上,考虑了原状土的胶结强度以及对Hvorslev线进行修正后,建立了结构性土的弹塑性模型,并进行了弹塑性模拟。模拟结果与试验结果比较表明:模型能很好的反映结构性原状土的剪缩硬化、剪胀软化以及其变形特性的应力水平依存性等力学特性。