非饱和土热-水-力耦合的数值模拟研究以其较高的学科综合性和较强的实际工程应用价值,一直以来是岩土学术和工程领域研究的热点和难点课题。目前针对某一热-水-力耦合问题的数值模拟主要基于两种思路:一是利用现有比较成熟的通用软件的接口进行二次开发,这样可利用通用软件较成熟的求解器进行模拟计算;另一种是开发数值计算程序,难度一般较大,但可实现对特定较复杂耦合问题的模拟求解。本文围绕非饱和土热-水-力耦合问题开展了数值模拟研究工作,主要研究成果如下:(1)基于蔡国庆在有效应力框架下建立的考虑温度影响的非饱和土热-水-力耦合弹塑性本构模型,通过引入固、液、气三相混合物动量、质量及能量守恒方程,忽略蒸汽的影响,建立了一个考虑了应力-应变、水体渗流、气体传输和热量传递等过程间耦合作用的热-水-力耦合模型。通过Galerkin法建立以土骨架位移、孔隙水压力、孔隙气压力和温度为未知量的有限元离散方程,采用向后欧拉差分法对控制方程在时间域上离散,得到控制方程的有限元计算格式,在此基础上基于C语言开发了可用于三维计算的有限元程序。(2)应用开发的有限元计算程序,划分多个单元建立三维三轴试样数值模型,设置温度、水压及位移边界,基于Uchaipichat的等向压缩实验方案,首先完整模拟了试样的升温-干化-加载-卸载路径,验证了不同路径下程序计算单元温度、饱和度及弹塑性变形的有效性。在此基础上设置不同的温度和吸力梯度,通过模拟结果和实验数据的对比,验证了程序在塑性变形计算上能够反映出温度升高对土体的软化作用以及吸力升高对土体的硬化作用。(3)依托China-mock-up实验,对复杂温度及水力边界条件下的热-水-力耦合问题进行了为期600天的数值模拟计算,分析了热-水-力耦合条件下,缓冲材料内部温度、相对湿度、孔隙水压力、饱和度、膨胀力和膨胀变形的分布变化规律,并将缓冲材料内温度、相对湿度和膨胀力三个主要指标的模拟结果和实验结果进行了对比分析,验证了耦合条件下程序在温度场、渗流场及变形场上求解计算的有效性。