非饱和土在地表浅层分布广泛，是一种由固相、液相和气相组成的多孔介质，通常具有非线性、各向异性、结构性、循环塑性等特性。由于固、液、气三相的耦合作用，非饱和土在静态、尤其是动态荷载作用下的本构特性非常复杂。目前，虽然静态荷载下非饱和土本构模型的研究已取得不少成就，但动态荷载下非饱和土的本构特性及本构模型的研究仍处于起步阶段。本论文以非饱和土地区的岩土工程为背景，依托国家自然科学基金面上项目(编号：50579002)，在塑性增量流动理论的框架内，将Li和Meissner提出的一种描述材料循环塑性的硬化准则(简称Li-Meissner硬化法则)拓展用于非饱和土，在非饱和土水－力耦合特性的基础上，重点对循环荷载作用下非饱和土的弹塑性双面模型进行研究，其中考虑了非饱和土的结构性、各向异性及超固结特性的影响。
　　本文的主要工作和研究成果如下：
　　(1)将Li-Meissner硬化准则与非饱和土的BBM模型相结合，基于非饱和土的受力变形与屈服特性，首先建立了边界面和加载面的几何方程；其次，推导了边界面和加载面在应力空间中的演化规律，即先确定每一个加载事件中边界面和加载面的大小和位置，然后通过一致性条件导出土的塑性硬化模量；最后，建立了一个非饱和黏性土的弹塑性双面模型。在此基础上，考虑非饱和土在常吸力和常含水率三轴试验中应力路径在(p, q)平面上的演化及特性，将所建模型用于描述这两种试验中非饱和土的本构关系。
　　(2)以Wheeler等提出的水－力耦合理论为基础，结合在非饱和土中拓展的Li-Meissner硬化准则，首先假设(p?, q, s*)应力空间中初始SI/SD屈服面为边界面，且边界面内任何吸力增加/减小将立即引起非饱和土塑性饱和度的变化；其次，对LC和SI/SD面均建立双面模型，两套模型都可独立进行模拟计算，模型中采用水－力耦合的塑性硬化法则考虑水对力和力对水的影响；最后，通过一致性条件和插值法则推导出塑性硬化模量的计算公式，建立非饱和土水－力耦合的组合双面模型。
　　(3)在Sun等提出的含孔隙比的SWCC模型基础上，结合弹塑性双面模型建模方法，首先假设边界面内任意应力增量都会引起弹塑性变形，采用插值法则计算当前应力点的塑性硬化模量；其次，利用含孔隙比的SWCC模型推导变形作用下的非饱和土水力特性的变化；最后，建立了一个非饱和土水－力特性耦合的弹塑性双面模型。
　　(4)在研究工作(1)的基础上，通过：(a)引入体积破损率作为表征土体结构破损的参数，采用能反映土体结构性的边界面和加载面在应力空间中的演化来表征循环加载过程中非饱和结构性黏土的循环塑性特征和结构损伤过程；(b)引入反映各向异性的硬化参量，通过各向异性参量的初始值来反映土体的初始各向异性，利用旋转硬化法则描述循环加载过程中土体各向异性的变化规律，边界面和加载面在应力空间中的演化由塑性硬化与旋转硬化准则双重控制；(c)针对等压卸载形成的超固结非饱和土，提出了相应的边界面和加载面塑性硬化法则以描述超固结非饱和土的动态力学特性。通过以上三种不同的建模途径，分别建立了描述结构性、各向异性与超固结非饱和黏性土的弹塑性双面模型。
　　本文所建的不同类型非饱和土弹塑性双面模型的合理性和适用性都得到了项目组动态三轴试验结果和相关研究者已发布试验结果的验证，这些本构模型将有助于分析交通荷载、风载、地震等循环动荷载作用下非饱和土地(路)基的动力响应问题，具有重要的理论意义和实际工程应用价值。