刘嘉英 ，马 刚 ，周 伟，常晓林

（1.武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072；2.水工岩石力学教育部重点实验室，湖北 武汉 430072）

1 研究背景

临界状态是砂土等颗粒材料变形过程中达到的极限状态。经过几十年的发展，Roscoe等［1］提出的临界状态理论［2］已成为砂土本构框架的重要组成部分。剪胀性也是砂土、粗粒土等颗粒材料的一个重要特性。经典的应力剪胀理论［3］构建了土体的变形特性与应力状态之间的关系，被广泛应用于砂土弹塑性本构模型中，但忽略了其内部结构特性对剪胀的影响［4］。因此，不少学者［5-9］引入不同形式的状态参量，提出了状态相关的剪胀模型，并建立了相关的本构关系。如Li等［7-9］引入了与临界状态孔隙比相关的状态参量，所提出的剪胀模型在Toyoura砂的室内试验中得到了验证。

目前常采用常规三轴试验研究砂土等颗粒材料的力学特性，大多数的本构模型、经典临界状态理论等也建于此基础上。而在实际工程中，由于各种因素的影响，砂土等材料常处于三向不等的应力状态，属于典型的三维问题。真三轴试验是研究土体三向不等应力状态的重要手段，Lade等［10-15］分别对Monterey砂、Santa Monica Beach砂、Nevada砂进行了真三轴试验，研究了强度、变形、剪切带以及各向异性等问题。扈萍等［16］、张敏等［17］、施维成等［18-19］研究了中主应力系数对粉细砂、福建标准砂及粗粒土应力-应变关系及强度指标的影响。然而受试验条件的限制，真三轴物理试验能够加载到临界状态且不产生局部化变形的很少［20］。……