随着西部大开发和“一带一路”发展战略的进一步实施,西部地区出现了越来越多的黄土路基工程,黄土路基在交通荷载作用下,路基土体单元主应力轴发生持续的循环旋转,而主应力轴的循环旋转会导致土体强度降低,引发路基产生沉降变形。因此,开展考虑主应力轴旋转等复杂应力路径的黄土的静动力试验并提出相应的强度准则和本构关系是一个非常重要的课题。本文采用室内试验和理论建模方法对Q₂黄土开展了考虑主应力轴旋转的静动力试验;建立了考虑主应力轴旋转的重塑黄土的三维各向异性强度准则;基于提出的强度准则建立了考虑主应力轴旋转的各向异性本构模型。主要研究内容和成果如下:（1）通过主应力轴方向固定不变的定向剪切试验,分别探讨了主应力轴方向角α（0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°）和中主应力比b（0、0.5、1）对离石地区Q₂重塑黄土和原状黄土的强度、孔压以及非共轴特性的影响规律。研究表明:对于重塑黄土,当中主应力比相同时,强度比随着主应力偏转角的增加先减小后增大,并在α=45°时取得最小值,本文的重塑黄土建议其广义剪应变6.5%时作为其应变破坏标准。原状黄土达到破坏时的广义应变值较小,达到峰值强度的广义剪应变值也较小,通常为2%左右达到峰值强度,然后迅速发生较大变形而破坏。两类黄土都具有明显的强度各向异性和非共轴性。（2）开展了饱和状态和常含水率（最优含水率）下的重塑黄土在不同偏应力和不同中主应力比下的主应力轴纯旋转试验,分别研究了主应力幅值和中主应力比对重塑黄土的孔压（饱和）、应变累积的变化规律;基于试验数据,计算了不同工况下的重塑黄土的非共轴角,获得了不同应力路径下非共轴角随主应力旋转角度的变化规律。研究表明:随着主应力轴的连续旋转,饱和重塑黄土的孔压呈现规律性循环累积增大,且在相同偏应力条件下不同中主应力比的孔压累积规律一致但大小不同,孔压的增长随着循环次数的增大累积速率减小。低偏应力水平时,材料硬化处于循环安定状态,应变分量随着主应力轴的连续旋转保持稳定,应变路径的面积变小,最终大小稳定。高偏应力水平时,材料强度循环弱化,应变分量随着主应力轴的连续旋转逐渐累积,应变路径在γ_zζ-（ε_z-ε_ζ）平面内呈螺旋线逐渐扩大直到破坏,随着中主应力的增大,其应变发展速度加快,破坏提前。（3）实现了交通荷载作用下的“心形”波形应力路径,分别探讨了含水率、循环正应力和循环剪应力对Q₂重塑黄土的变形、孔压等累积效应的影响规律。研究表明:相对于常规三轴振动,主应力发生旋转时的应变累积速率加快,总应变累积变大,滞回圈宽度明显增大,回弹刚度减小。轴向应变在循环次数较低时,累积效应明显,塑性应变发展较迅速,后期应变基本保持稳定,并具有一定的回弹应变,且回弹应变的大小随着扭剪应力的增大而增大,扭剪应力的存在导致更多的应变累积,加速试样的破坏。（4）基于动力试验结果,获得了不同含水率下所研究振动次数的塑性应变随综合应力比的变化规律,基于此,将塑性应变的变化分为稳定区、亚稳定区和不稳定区,得到了不同区域的区间综合应力比。针对双对数坐标系下塑性轴向应变的非线性关系,提出了长期荷载作用下考虑轴向应力比和扭剪应力的累积沉降方程。（5）推导了Lade准则和Mises准则的形函数,通过引入线性系数,提出了统一非线性各向同性强度准则（UNS）,分别用土材料和岩石材料的强度数据验证了该强度准则的正确性。基于颗粒材料的组构演化规律,获得了各向异性函数,将该函数引入UNS准则,提出了统一非线性各向异性强度准则（AUNS）,并合理预测了重塑黄土定向剪切的破坏强度。（6）基于统一非线性各向同性强度准则（UNS）和临界状态理论,将UNS准则作为屈服面,推导了可考虑中主应力和材料非线性的三维本构模型,并验证了该模型的正确性;将提出的统一非线性各向异性三维强度准则（AUNS）作为各向异性屈服面,并将各向异性系数分别引入硬化规律和剪胀方程中,推导了可考虑中主应力、材料非线性和强度各向异性的本构模型。结合重塑黄土的定向剪切试验数据,合理预测了重塑黄土的应力应变曲线。