天然粘土的变形特性和本构模型研究是岩土工程领域的基本研究课题之 一，具有重大的理论意义和工程实用价值。结构性和各向异性是天然粘土最基 本的变形特性。本文在粘土的各向异性和结构性的已有研究成果的基础上，较 为系统地总结了各向异性和结构性的产生机理及其对粘土的力学行为影响的规 律性，深入探讨了粘土的各向异性及结构性模型的建立途径，取得了如下创新 性的研究成果。 1.基于边界面模型的基本框架，建立了一个适用于正常固结和超固结重塑 粘土的各向异性弹塑性本构模型。该模型通过引入一个形状灵活的各向异性的 边界面形式来考虑初始各向异性，采用一个可以同时考虑塑性体应变和塑性剪 应变对各向异性影响的硬化法则来反映诱发各向异性，从而更好地模拟了各向 异性的演化过程及其对粘土应力应变响应的影响。通过与剑桥模型和现在较为 常用的Wheeler各向异性模型的对比分析，说明了该模型较现有模型的优越性。 通过对多种粘土的多组不同固结条件和不同应力路径下的试验成果的模拟，初 步验证了该模型的合理性和有效性。 2.基于对结构性的产生机理的分析，以及对结构性与各向异性的相互影响 的规律性的分析，在上述重塑粘土的各向异性本构模型的基础上，进一步建立 了一个可以同时考虑结构性和各向异性的适用于天然粘土的弹塑性本构模型。 该模型的突出特点在于采用了一个各向异性的参考面，即定义K0固结的天然粘 土受到扰动后出现结构性破坏后的屈服面为参考面，结构性损伤的过程就是边 界结构面向参考面逐渐收缩的过程。通过定义各向异性参考面，模型可同时考 虑结构性和各向异性的影响。采用这种方式建立的模型，具有物理基础明确， 数学表述简单，参数容易确定的优点。对所提出的模型的结构性参数进行了详 细的参数敏感性分析。在此基础上，对不同的结构性粘土的多组试验结果进行 了模拟计算，包括Bothkennar粘土的一维压缩试验、Boston Blue粘土原状土样 的三轴试验以及Norr(o)king粘土的三轴试验。良好的模拟效果表明，所提出的天 然粘土的本构模型具有较好的预测能力和较为广泛的适用性。 关键词：天然粘土，各向异性，结构性，本构模型，数值模拟