很多類型的巖土工程，如地鐵施工時土的排水條件既不是完全排水，也不是不排水，而是介于二者之間，處于部分排水狀態，即非經典的排水條件。鑒于此，本項目在臨界狀態土力學理論的框架下，采用室內試驗和理論分析兩種研究手段，從荷載條件與土性條件兩個方面研究部分排水條件下土的漸進狀態特性，并建立其簡單實用的本構模型，發展臨界狀態土力學。研究內容主要包括：(1)開展部分排水條件下土的力學特性試驗研究，建立土的漸進狀態方程，并與剪切特性耦合，將方程用于土的本構模型；(2)利用等平均應力路徑與等應力比路徑模擬任意應力路徑，建立土的應力路徑本構模型，并參考下加載面模型思想，將模型擴展用于循環加載條件；(3)修正伏斯列夫強度包線方程，將方程用于土的應力路徑本構模型，描述超固結土的軟化、剪脹、漸進狀態特性；(4)利用廣義非線性強度理論模擬土的三維漸進狀態特性，并采用變換應力三維化方法，將土的應力路徑本構模三維化。 2100433B

我國河北唐山及四川汶川發生的強烈地震造成了巨大的人員傷亡和財產損失，加緊構建特大地震作用下具有高抗震能力的城鎮建筑結構體系已成為亟待解決的課題。本申請項目旨在建立非固結混凝土承臺減震結構體系，通過基礎理論研究、動力模型試驗和數值分析等方法，系統地開展非固結混凝土承臺與聚氨酯高阻尼材料復合減震層的本構關系及彈塑性滯回性能研究，提出考慮壓應力/應變/頻率等多因素效應的數學力學模型；研究非固結混凝土承臺減震結構考慮水平雙向地震與豎向地震耦合效應的非線性分析模型，提出減震結構考慮沖擊效應的數學力學模型、反應譜分析理論以及相應的地震反應預測理論；特別是通過靜力及動力試驗和理論研究探索非固結混凝土承臺減震結構在特大地震輸入下的性態特征和損傷機理。本項目的開展對于提升我國城鎮民用建筑的抗震安全性能具有重要的意義，符合國家城鎮建設發展和抗震防災規劃，項目將力求為非固結混凝土承臺減震結構提供應用基礎理論。

（1）采用空心圓柱扭剪儀(HCA)進行一系列排水試驗，研究主應力軸旋轉條件下砂土的變形特性。試驗采用2種類型的加載路徑，第一種保持偏應力不變旋轉主應力軸，第二種在增加偏應力的同時旋轉主應力軸。通過改變偏應力的應力水平，研究砂土的變形以及非共軸度的變化規律。同時，對同等試驗條件、材料和加載路徑下不同密實度試樣的試驗結果分析，研究密實度對于非共軸度的影響。另外，采用2 種材料進行對比試驗(Portaway砂與LB砂)，研究砂土初始各向異性與非共軸性之間的關系。試驗研究結果表明：砂土的變形隨著主應力軸的旋轉而累加，并體現出顯著的非共軸特性。砂土的非共軸度與材料所處的應力水平、密實度及初始各向異性均存在一定相關性。 （2）對Portaway砂進行HCA排水試驗，研究粗顆粒砂土主應力和主應變增量的非共軸性，以及應力路徑（歷史）對砂土非共軸性的影響規律。試驗分兩個系列，系列1 中試件在排水固結后直接沿著固定的主應力方向進行加載，系列2 中試件在排水固結后先進行軸向壓縮，再沿著與系列1 同樣的加載路徑剪切。試驗進一步驗證了顆粒材料的非共軸特性。試驗結果顯示：非共軸度與材料的加載方向密切相關，加載歷史對于非共軸度有一定的影響；隨著試件接近破壞狀態，主應力和主應變增量趨于共軸。 2100433B