很多类型的岩土工程，如地铁施工时土的排水条件既不是完全排水，也不是不排水，而是介于二者之间，处于部分排水状态，即非经典的排水条件。鉴于此，本项目在临界状态土力学理论的框架下，采用室内试验和理论分析两种研究手段，从荷载条件与土性条件两个方面研究部分排水条件下土的渐进状态特性，并建立其简单实用的本构模型，发展临界状态土力学。研究内容主要包括：(1)开展部分排水条件下土的力学特性试验研究，建立土的渐进状态方程，并与剪切特性耦合，将方程用于土的本构模型；(2)利用等平均应力路径与等应力比路径模拟任意应力路径，建立土的应力路径本构模型，并参考下加载面模型思想，将模型扩展用于循环加载条件；(3)修正伏斯列夫强度包线方程，将方程用于土的应力路径本构模型，描述超固结土的软化、剪胀、渐进状态特性；(4)利用广义非线性强度理论模拟土的三维渐进状态特性，并采用变换应力三维化方法，将土的应力路径本构模三维化。 2100433B

我国河北唐山及四川汶川发生的强烈地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失，加紧构建特大地震作用下具有高抗震能力的城镇建筑结构体系已成为亟待解决的课题。本申请项目旨在建立非固结混凝土承台减震结构体系，通过基础理论研究、动力模型试验和数值分析等方法，系统地开展非固结混凝土承台与聚氨酯高阻尼材料复合减震层的本构关系及弹塑性滞回性能研究，提出考虑压应力/应变/频率等多因素效应的数学力学模型；研究非固结混凝土承台减震结构考虑水平双向地震与竖向地震耦合效应的非线性分析模型，提出减震结构考虑冲击效应的数学力学模型、反应谱分析理论以及相应的地震反应预测理论；特别是通过静力及动力试验和理论研究探索非固结混凝土承台减震结构在特大地震输入下的性态特征和损伤机理。本项目的开展对于提升我国城镇民用建筑的抗震安全性能具有重要的意义，符合国家城镇建设发展和抗震防灾规划，项目将力求为非固结混凝土承台减震结构提供应用基础理论。

（1）采用空心圆柱扭剪仪(HCA)进行一系列排水试验，研究主应力轴旋转条件下砂土的变形特性。试验采用2种类型的加载路径，第一种保持偏应力不变旋转主应力轴，第二种在增加偏应力的同时旋转主应力轴。通过改变偏应力的应力水平，研究砂土的变形以及非共轴度的变化规律。同时，对同等试验条件、材料和加载路径下不同密实度试样的试验结果分析，研究密实度对于非共轴度的影响。另外，采用2 种材料进行对比试验(Portaway砂与LB砂)，研究砂土初始各向异性与非共轴性之间的关系。试验研究结果表明：砂土的变形随着主应力轴的旋转而累加，并体现出显著的非共轴特性。砂土的非共轴度与材料所处的应力水平、密实度及初始各向异性均存在一定相关性。 （2）对Portaway砂进行HCA排水试验，研究粗颗粒砂土主应力和主应变增量的非共轴性，以及应力路径（历史）对砂土非共轴性的影响规律。试验分两个系列，系列1 中试件在排水固结后直接沿着固定的主应力方向进行加载，系列2 中试件在排水固结后先进行轴向压缩，再沿着与系列1 同样的加载路径剪切。试验进一步验证了颗粒材料的非共轴特性。试验结果显示：非共轴度与材料的加载方向密切相关，加载历史对于非共轴度有一定的影响；随着试件接近破坏状态，主应力和主应变增量趋于共轴。 2100433B