岩土本构关系是岩土工程设计和计算的基础。岩土介质的力学特性是复杂的,具有非线性的,剪胀性,各向异性,同时应力状态和应力路径均对其本构模型具有影响。为了认识它们,必须通过试验、观察及测量来获取岩土力学响应的数据,然后在理论指导下从这些测量数据中提炼出岩土介质变形和破坏的规律。传统的土力学研究方法是通过对试验数据进行分析,根据塑性势理论和一些经验假设归纳出土的本构关系的数学表达式。在这些建模方法中,模型的参数大都是根据特定的应力路径的实验确定出来的,因而不能体现出应力路径对土的本构关系的影响。本文基于反问题理论的思想,利用人工神经网络高度非线性关系和自学习能力的特点,利用岩土本构关系的数值建模方法,建立了砂土的弹塑性本构关系模型。通过对一组 8 个饱和砂样进行了常规压缩三轴试验,即在围压σ 等于常数的固结排 3水剪切实验(CTC),获得了εv ~ q ,εs ~ q试验曲线。利用数值建模的方法将砂土的应力应变关系直接从试验曲线中提炼出来的,并对其进行了可视化,绘制出了整个(p,q)应力场中应力应变关系的三维曲面和相应的屈服轨迹。对三种不同的应力路径把建立的本构模型嵌入到轴对称有限元程序中去计算三轴试样的应力应变关系,并与试验的曲线进行了对比,证明了数值建模方法的可行性和有效性。为了该模型在实际工程中的应用,文中推导了有限元数值计算的平面问题的弹塑性矩阵,编制了平面问题的等参元有限元程序,将本构模型嵌入到有限元程序中,对三种常规应力路径下条形基础的地基沉降变形进行了比较分析,验证了应力路径对岩土本构关系的影响不可忽视。本文提出的数值建模的方法与传统的数学力学建模方法不同,它通过神经网络的方法反演出一个显式的高斯函数来描述岩土的应力应变关系,取代了传统塑性理论中建模方法所采用的假设或猜测屈服面和塑性势函数表达式的方法,能够更有效地反映岩土材料复杂的本构关系。(1)建立岩土弹塑性本构模型的方法克服了寻找塑性势函数的困扰,从试验中直接提炼岩土的弹塑性应力应变关系。(2)数值建模方法可以任意选择应力路径,并能够定量地把应力路径的影响反映到本构模型中,为模拟实际工程中土体的应力路径开辟了有效的途径。