黄土是典型的非饱和土,黄土的非饱和本构模型是黄土工程特性研究的一个重要方向。本文采取了陕西泾阳南塬L5黄土,开展了系统地试验研究。陕西泾阳南塬黄土地层剖面出露完整,剖面可见S0到L9全部地层,受农业灌溉影响,该黄土塬北缘滑坡发育,且属于典型黄土层内滑坡。此次试验所取L5试样(Q2)位于该处滑坡的主要剪切带,为典型的非饱和结构性黄土。本文通过试验取得了该黄土的物理力学参数,建立了能够反映黄土变形特性的非饱和本构模型,开展的主要工作如下:(1)将L5原状样和分层击实所得重塑样分别配制8%、11%、15%、20%和25%五个不同含水率,采用常规三轴仪在100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa和500 kPa五个不同围压下进行CD试验。试验结果表明有效稳态摩擦角与含水率无明显相关性,基本为一稳定值。含水率低于塑限时,有效稳态粘聚力随含水率增大而显著降低;当含水率高于塑限时,有效稳态粘聚力不再随含水率的增大而降低,趋于一稳定值。(2)利用三轴CD试验,结合Fredlund SWCC压力板仪测得的土水特征曲线,分析了Fredlund、Bishop和Lu Ning三种非饱和土强度表达式中的强度参数。其中Bishop和Fredlund强度公式中的参数χ和υb必须利用土水特征曲线确定;而Lu Ning强度公式中的吸应力与含水率的关系,可通过不同含水率常规三轴试验确定,这回避了基质吸力测定的不便,便于在工程实际中推广应用。(3)根据不同含水率不同围压原状和重塑土常规三轴CD试验所得变形和强度参数变化规律,得到不同含水率下L5原状和重塑试样的理想弹塑性模型,并对模型的适用性进行了验证,并结合对应含水率下原状及重塑土的K0固结试验结果,对Duncan-Chang非线性弹性模型中的μ的表达式进行修改,得到了原状及重塑黄土非饱和非线性弹性模型的表达式,并进行了验证。(4)通过对初始孔隙比相同的L5重塑和原状试样进行不同含水率的固结试验,发现在半对数坐标系下不同含水率试样的膨胀回弹线相互平行,固结压缩线的直线段也相互平行,压缩线的斜率λ较膨胀回弹线κ更陡;相同应力条件下,试样的初始含水率越高,孔隙比越小;相同应力条件下,原状土相对应重塑土而言能保持更大的孔隙比。(5)本文基于修正剑桥模型,通过半对数坐标下非饱和重塑样与饱和重塑样固结曲线的关系,引入非饱和状态变量ρss代表相同平均骨架应力下非饱和与饱和状态重塑样孔隙比的差值。并结合超固结状态变量ρe推导出了能够反映非饱和重塑黄土超固结特性的本构模型。(6)基于黄土非饱和重塑本构模型,引入结构性状态变量ρst代表固结试验半对数坐标系中相同平均骨架应力和饱和度下原状与重塑黄土孔隙比的差值,推导出了更够反映结构性的适用于原状黄土的非饱和本构模型。