在我国沿海地区,广泛分布深厚软土地基。建设在软土地基之上的交通设施产生超预期的沉降,很大一部分原因来自于交通荷载。过大变形将导致道路的不均匀沉降,甚至失稳等灾变,造成高额的维护成本,乃至威胁行车安全。考虑到交通荷载作用的长期性与复杂性,有必要开展考虑交通荷载下主应力轴旋转的多向耦合应力路径下土体变形响应的长期循环试验研究。但同时,复杂的试验过程和先进的仪器设备,也导致对试验仪器的依赖性加大,难以普及到实际工程应用中。因此,研究软粘土在交通荷载下变形特征,探究常规试验结果对复杂试验的可替代性,具有重要的理论意义及实用价值。本文利用GDS动三轴试验系统及动空心圆柱扭剪试验系统,对原状温州饱和软粘土及其重塑土,进行了一系列的复杂应力路径下的静动力试验研究。主要内容包括:1.基于原状土三轴试验结果,发现单调加载和单向循环加载这两种完全不同的加载方式在三维空间p’-q-εa（εapeak）内具有共同的应力应变关系曲面。由此建立起一种基于残余应力和峰值应变曲线的静动力关系,并提出了一种预测方法,能以单调加载三轴试验结果来评估土体在循环荷载下的响应。该方法经其他文献试验数据验证,预测效果良好。为进一步探究上述模型的普适性,进行了单调试验与双向循环加载试验的比较,其中双向循环加载试验采用了极低频率0.001 Hz及常用频率0.1 Hz两种不同频率。试验发现和单向循环加载类似,受双向循环加载的土体响应在σres-εa平面内也具有唯一的关系曲线,且该曲线并不受应力水平甚至加载频率的影响,上下极点的关系曲线也是相互重合的。2.在不排水条件下,对重塑软粘土进行了一系列的中主应力系数恒定的、不同大主应力方向角的剪切试验,以及一系列不同中主应力系数、不同偏应力水平的纯主应力轴连续旋转的大周数循环加载试验。发现中主应力系数对软粘土在纯主应力轴旋转下的变形响应有一定影响。一般来说,在每个主应力轴旋转周期内,非共轴大小与大主应力角的变化关系是固定的,且在长期循环加载下该关系并不随循环次数变化,平均非共轴大小随着偏应力或广义偏应力的线性减小,中主应力系数对此关系影响较小,当应力水平极低时,平均非共轴大小约为45°。加载速率对周期内平均非共轴大小影响较小,但对非共轴在周期内的波动幅度有一定影响。各应力水平下得到的主应变增量大小和非共轴角度大小之间的关系曲线在半对数坐标下呈近似的线性关系,主应变增量大小随着非共轴角大小的增大而减小,且中主应力系数对该线性关系影响甚微。3.通过不排水条件下对饱和软粘土进行的一系列不同竖向循环应力比和扭剪应力比的交通荷载应力路径循环扭剪试验,发现扭剪应力水平对软粘土循环荷载下竖向刚度软化及塑性应变的累积有着不容忽视的影响,并且该影响随着竖向循环应力比的增大而增加。该现象可以从应力路径和相关静力试验所得应变包络面之间的关系解释。考虑主应力轴旋转的温州软粘土容许循环应力比为0.22,建立了考虑主应力轴旋转的软化指数经验模型和累积应变经验模型,发现软化指数和累积应变的关系曲线具有一定的唯一性,并不受竖向循环应力比VCSR、扭剪循环应力比η和循环次数N影响。4.通过对K0固结天然温州软粘土在不排水条件下进行不同扭剪应力比和不同循环应力比下的大数目（10,000次）交通荷载应力路径循环扭剪试验,确定了考虑主应力轴旋转下K0固结温州软粘土的临界动应力水平——即门槛循环应力比、容许循环应力比和临界循环应力比的范围。提出可将容许循环应力比（0.114～0.143）作为道路工程沉降控制的准则。与三轴试验结果相比,考虑主应力轴旋转时,道路设计中对动应力的控制应更为严格。5.基于K0固结软粘土在大数目交通荷载循环加载下的室内单元体试验结果,建立了考虑主应力轴旋转的交通荷载下软粘土累积应变发展的经验公式。同时,根据车流量及重型卡车吨位等计算得出路基土下不同深度所受动应力水平。采用试验得出的经验公式对该道路路段沉降进行预测,预测结果优于常规只考虑静载做出的沉降预测,也优于考虑循环荷载却未考虑主应力旋转影响进行预测的结果。该经验公式可以通过引入主应力旋转参数η来实现NPSR累积应变和PSR累积应变的直接转换,这意味着经验公式可以只通过循环三轴试验数据来建立。而如前所述,循环三轴试验结果在一定程度上能以常规单调加载三轴试验数据进行评估,这将大大促进复杂交通荷载试验研究结果向实际工程应用中的转化。6.影响交通荷载产生道路沉降的因素主要为路堤厚度和受力历史。在相同情况下,随路堤厚度增加,交通荷载引起的沉降量减小。在路基处理中,较高的超载预压高度有利于减少车辆引起的沉降。这是由于路基高度的增加和超载预压降低了循环应力比。降低CSR有利于减小主应力旋转对于道路沉降造成的不利影响,较重的卡车产生较大的动应力,产生垂直累积变形的土层也较深,在交通运输中,车重比交通量对道路沉降影响更为重大。