非饱和砂土是岩土工程中广泛分布的岩土材料。为了更好地了解非饱和砂土的力学性能需要对其进行理论和实验研究。本研究的主要目的是揭示非饱和砂土的临界状态特性,及建立相关的临界状态关系表达式。论文主要内容如下所述:1.首先,基于局部平衡热力学理论,笔者给出了非饱和土达到临界状态的必要条件。研究表明,除了饱和土临界状态所需要的条件外,对于非饱和土而言,吸力、饱和度和孔隙气压力等状态变量在临界状态时亦必须是恒定的。本研究提出的条件更为完整,并具有严格的理论基础。2.其次,笔者进行了一系列的非饱和土砂土的三轴排水、不排水试验,以此揭示非饱和砂土在不同应力路径下的力学行为。基于试验结果,笔者提出了非饱和砂土到达临界状态的关系表达式。这些表达式定义了临界状态下偏应力、比体积和含水比随净应力、基质吸力和饱和度的变化规律。3.最后,文中对所提出的临界状态表达式及其他8个临界状态关系表达式进行了比较。比较过程中,文中利用上述不同表达式对本文的非饱和砂土的临界状态下的试验结果进行拟合。对比表明由于其中考虑了吸力和饱和度的影响,因此该模型更好地拟合了试验结果。