应变局部化是导致岩土结构渐进破坏的原因之一。对应变局部化现象进行有限元模拟时,由于经典Boltzmann连续体的弹塑性本构模型不包含任何内部长度参数,导致数值结果往往存在严重的网格依赖性,因此,必须引入一定的正则化机制。微极理论便是引入正则化机制的途径之一,这是因为微极理论认为物质点除了平动自由度之外还存在转动自由度,引入了偶应力及与之共轭的微曲率。其本构模型中包含了与颗粒细观结构相关的内部长度参数,可以有效解决网格依赖性问题。本文基于微极理论,主要进行了以下几方面的研究：首先,采用完全隐式映射返回算法在ABAQUS的用户单元子程序(UEL)中实现了基于微极理论的各向同性弹塑性本构模型的程序代码。调查了微极理论中额外参数对剪切带宽度及结构承载力的影响。分别对经典连续体和微极连续体中的局部化条件进行了检验,发现根据弱不连续性分岔理论得到的局部化判别条件不再适用于微极理论。认为分岔前行为(Pre-bifurcation behavior),如局部化分岔点和剪切带倾角,可以根据经典连续体中的局部化判别准则进行描述,而分岔后行为(post-bifurcation behavior),如剪切带宽度,则需根据微极连续体进行描述。此外,还对内部长度参数和单元尺寸的选择进行了研究。其次,考虑岩土颗粒材料的组构各向异性,认为材料强度为组构张量和加载方向的函数,对各向同性的Drucker-Prager屈服准则进行了扩展,建立了一个横观各向同性弹塑性本构模型。该模型仅由一个标量便可描述材料强度的各向异性特征。通过单轴压缩、边坡稳定及浅基础等多个算例,比较了材料主方向和各向异性程度对应变局部化模式和承载力的影响。结果表明该模型可以较好地模拟横观各向同性岩土材料由于应变局部化而导致的渐进破坏过程,并能很好地反映材料强度的方向相关性。再次,将基于带角点屈服面的传统的非共轴本构模型扩展到了微极连续体理论框架,并采用自带误差控制的修正欧拉算法进行了数值实现。通过单剪试验,研究了微极连续体非对称应力状态下,非共轴特性对应力应变响应及非共轴角的影响,并与经典连续体对称应力状态下的计算结果进行了对比。结果表明,相同条件下,微极连续体更能体现岩土颗粒材料的非共轴特性；通过单轴压缩试验,研究了非共轴程度对局部化分岔状态和剪切带倾角及宽度的影响,发现非共轴程度增大会导致分岔点滞后及剪切带宽度变宽,而对剪切带倾角影响不大。另外,还发现,非共轴程度对微极理论中微观场量有显著影响,非共轴程度的增强使得微转动位移、偶应力及微曲率的值均随之降低,且分布模式也有明显改变。说明非共轴性从一定程度上削弱了微转动效应。最后,从应变能极限的概念出发,通过在应变能密度函数的非体积部分引入软化函数,建立了一个可以模拟岩土材料应变软化和临界状态的超弹性软化模型。该模型仅引入了两个额外材料参数,且均可以通过简单试验直接标定。相比传统模型,该模型形式简单,概念清晰,为模拟岩土材料应变软化行为提供了一个新的思路。