目前在工程界广泛应用的土力学理论是经典的饱和土力学。然而地球表面的土层绝大部分都处于非饱和状态,即使是软土地区的土层其地表层也必然处于非饱和状态,饱和土只是非饱和土的特殊状态。因此,简单地将饱和土力学的经典理论推广应用于一切土质状况显然是不科学的。我国著名学者包承纲等曾指出世界上超过半数的国家都在承受着或者经历过由非饱和特殊土引起的工程地质灾害,然而关于非饱和土土质特性的研究起步很晚,理论研究更是凤毛麟角。可见,非饱和土基本性质和行为的研究具有非常重要的理论和实践意义。根据当前非饱和土本构模型的发展现状,其大致类型可分为弹性模型、弹塑性模型和结构性模型等,其中以理论有力、形式灵活的弹塑性模型应用最为广泛。非饱和土的弹塑性模型需要在选定的非饱和土应力状态变量和应变状态变量之间建立适当的数学模型,以便根据应力的变化对应地计算出土体的弹性应变和塑性应变的变化。弹塑性模型在应力与弹性应变间采用弹性理论,这部分比较简单,而且一般不存在差异或争议;而在应力与塑性应变见则需要采用塑性理论,解决土关于体应变和剪应变的屈服面、硬化参数与硬化规律以及描述应力变量下应变发展规律的流动法则等各类有关问题。本文在对黄泛区广泛存在的非饱和砂质粉土的试验研究的基础上,通过在BBM模型中引入基于热力学和连续介质力学推导得到的屈服面方程,结合试验得到的土水特征曲线和加载湿陷屈服线,建立了黄泛区非饱和砂质粉土的本构模型。相较于BBM模型,该模型理论基础更加坚实,同时又能反映黄泛区非饱和砂质粉土的土质特性。在土水特征曲线的基础上通过控制土样含水率达到控制吸力的目的,从而进行了不排水条件下的剪切试验。对比试验结果与理论模型在定吸力应力条件下的计算结果,发现该模型对黄泛区非饱和砂质粉土的应力应变表现具备较好的模拟效果。主要研究内容为:(1)土质特性研究。首先用滤纸法测定了非饱和砂质粉土的土水特征曲线,然后在不排水条件下采用英国GDS三轴仪试验系统对不同含水率土样进行了固结试验和剪切试验。(2)理论模型的建立。首先依据热力学和连续介质力学理论推导了非饱和土有效应力表达式的形式,进而得到非饱和土屈服线的方程,依据固结试验结果得到了加载湿陷屈服线LC的方程,硬化方程采用BBM模型的形式,采用非相关联流动法则建立了本构模型。(3)理论计算与剪切试验结果的对比分析。在定吸力的应力条件下,依据本构模型计算土样的应力应变关系,并与不排水剪切试验结果对比,验证本构模型的适用性。结果发现:该理论模型不能准确反映低饱和度的砂质粉土应变趋于软化的变化形态,但是对于中、高饱和度的土样的剪切曲线变化的预测效果良好。