天然土体多具有一定的结构性,其力学特性与室内重塑土相比相差较大。对结构性土的变形特性的研究目前已成为岩土力学研究的一个热门课题。沈珠江院士认为:“21世纪土力学的核心问题是土体结构性的数学模型”。另一方面,工程中遇到的土大多数处于非饱和状态,因此建立一个综合考虑土的结构性和非饱和性的本构模型非常必要。本文总结了结构性土本构模型与非饱和土本构模型当前研究状况,将二元介质思想引入非饱和土中,提出了一个新的考虑土的结构性的非饱和土本构模型。基于胶结结构性土的细观特征与细观抽象,提出了以颗粒接触胶结特性来区分结构性土的胶结元和摩擦元,定义了可反映结构性土颗粒细观接触特性变化的破损变量。以离散介质力学宏细观积分方程为基础,推导了适用于胶结结构性土二元介质模型的基本方程。分析研究了非饱和土在等向压缩条件下的试验,在Gallipoli D模型基础上使用了两个直接与吸力力学行为有关的变量:平均土骨架应力p’和一个标量ξ(该标量与单位固相体积中弯液面的数量及弯液面在颗粒接触的法向应力相关)。并依据弹塑性理论推导得到了非饱和土塑性部分应力应变关系的增量计算公式,该表达式的控制变量为dp’和dξ,在计算时本文对dp’、dξ进行微分处理,将dp’、dξ写成与dp、ds有关的更为简单也更容易实现计算的控制变量,并且通过对非饱和重塑土的算例计算了在等向压缩和干湿循环两种工况下的应力应变关系,得到了较好的计算结果。运用上述有关胶结结构性土的研究成果,基于破损力学的理论框架,建立了新的结构性土二元介质模型。该模型认为,胶结结构性土的胶结元为弹脆性材料;摩擦元的本构方程满足非饱和土弹塑性本构方程,在结构性土的变形过程中,胶结元逐步转化为摩擦元。该模型引入的结构性模型参数数量少,均具有明确的物理意义,且可以通过简单应力路径的三轴试验确定。通过与结构性土试验结果对比,该模型可以较好的反映胶结结构性非饱和土在等向压缩条件下的应力应变特性,同时也能较好的反映破损变量初始值对结构性土的变形的影响。