通过对构筑物和地基受地震作用而发生较大破坏的震后分析得知,其中由于砂土地基失效所造成地破坏占较大比重,从而引起了世界各国学者的重视。然而,人们对砂土的变形特征研究却远不能满足当前工程的需要,因此有必要对砂土的变形机理进行深一步的研究。本文围绕砂土的变形特性,试图建立能够恰当反映砂土力学特性的本构模型。本文所建立的砂土本构模型,以模糊集塑性理论为基础,通过一个直观的几何图形即会员函数,来清晰的描述岩土颗粒材料循环塑性加载卸载的全过程。此模型与传统的弹塑性本构模型相比,更直观且便于操作。为验证本文所建立模型的正确和有效,所做工作以及主要研究结果如下所示:1、对不同密度的试验砂土进行了常规三轴压缩试验,通过对试验结果的分析可以得出,砂土的体积应变随围压不同会产生不同程度的剪胀和剪缩;剪切开始,砂土先呈体缩变形,随外力的增大而出现剪胀;砂土在低围压下更易于剪胀;松砂相对来说易于剪缩,而密砂则易于剪胀。2、在模糊集塑性理论的基础上,建立了一个模糊集塑性砂土本构模型,利用Matlab编写程序与试验砂土的常规三轴压缩试验结果进行了对比,充分验证了本文所建立的砂土本构模型的正确性和有效性。3、利用上述已验证的模糊集塑性砂土本构模型,探讨了砂土在四条不同应力路径(TE、TC、RTE、CTC)下的力学特性。虽然砂土的最终破坏形态很相似,但是不同的应力路径对土体的强度有很大的影响,土体的强度按被动三轴压缩(应力路径CTC)、等p压缩(应力路径TC),等p拉伸(应力路径TE)以及主动压缩时(应力路径RTE)依次递减,且三轴主动压缩试验(应力路径RTE)的峰值强度较三轴被动压缩试验(应力路径CTC)降低了约70%。不同应力路径对砂土的变形也有很大的影响。对于同一初始状态的砂土,在三轴试验中,其剪胀性按应力路径RTE,TE,TC,CTC依次降低,同一偏应变对应的体应变数值依次减少。对于同一种砂土,就剪胀性而言,三轴拉伸试验比三轴压缩试验表现得小的多,有时甚至没有剪胀。4、通过与试验结果比较,砂土的偏应力-偏应变关系曲线、体积应变-偏应变的关系曲线、以及平均应力-体积应变关系曲线的拟合结果较为理想,可以认为本文所建立的基于模糊集塑性理论的砂土本构模型能够较好地描述砂土的力学特性,也进一步验证了该模型的正确性和有效性。5、最后,阐述本文的主要结论并根据结论提出相关展望。