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天然软黏土在静、动力荷载作用下的变形特性以及本构模型研究一直是土力学研究的主要问题之一。在所有天然软黏土变形特性的影响因素中,结构性和各向异性是其中最为重要的两个方面。此外,在基坑开挖、交通荷载及波浪荷载等复杂应力路径下,土载荷多轴施加且伴随着主应力方向的旋转,目前对这方面的试验研究及理论研究成果较少,急待丰富与完善。有鉴于此,本文在前人工作基础上,从试验研究、规律分析、数学建模三个方面,研究了杭州原状软黏土的结构屈服特性、各向异性以及主应力轴旋转情况下的变形和强度特性,提出了能够考虑主应力方向变化的结构性黏土的三维各向异性边界面方程。本文主要研究内容和创新性研究成果如下：1.对原状结构性软黏土的屈服特性进行了系统的试验研究,分析探讨了结构性及各向异性对软黏土变形和强度特性的影响。开展了杭州原状软黏土的一维压缩试验、等压固结三轴不排水剪切试验以及一系列K0固结三轴排水应力路径试验,试验研究表明杭州原状软黏土具有明显的结构屈服特性和各向异性,初始状态边界面在p’-q平面上呈并非以K0线为对称轴的倾斜椭圆形状。2.对原生各向异性明显的原状软黏土和基本消除了原生各向异性的重塑黏土,利用空心圆柱扭剪仪进行了两种不同b值下主应力轴偏转角不同的不排水定轴剪切试验。试验结果表明原状黏土的内摩擦角以及归一化强度都随着主应力方向的变化先减小后增加,而重塑黏土变化不明显,说明初始主应力方向变化引起的次生各向异性对软黏土强度影响较小。此外,原生各向异性对土体的应力应变开展有较大影响,对孔压开展模式基本无影响,但会影响孔压开展幅值,各向异性屈服面方程的建立要考虑主应力轴旋转下的原生各向异性。3.建立了能够考虑土体结构性损伤和各向异性以及主应力轴旋转的天然软黏土三维各向异性边界面方程。在屈服特性及主应力轴旋转效应试验研究的基础上,对传统边界面方程在偏平面上的形状函数M(θ)进行改进,建立了结构性黏土的三维各向异性边界面方程,通过对杭州软黏土屈服特性试验结果的拟合,初步验证了该方程的合理性和有效性。