● 摘要
土的应力应变表现出时间相关性，这种特性被称作土的流变性（rheology）或粘滞性（viscosity）。在工程中，土的流变会引起地基的不均匀沉降和边坡的长期强度降低等诸多工程问题。如果在岩土工程的设计和建设中忽略或低估土的流变，会给工程的正常使用和安全留下隐患。因此，土的流变研究一直是土力学研究的热点。近年来，随着我国经济的发展，在沿海、河岸、湖泊周边等软粘土环境中的基础设施建设项目（比如机场、高速铁路）日益增多，土的流变研究受到越来越多的关注。
土的流变在室内试验中主要表现为蠕变和应变率效应两种现象。关于这两种现象的试验研究结果表明：蠕变使正常固结土进入超固结状态；超固结土在不同的应变加载率下表现出不同的超固结度。由此可见，土的流变性和超固结性是紧密相连、相互转化的。合理的流变本构模型应能同时反映土的流变性和超固结性。
本文在超固结土统一硬化模型（Unified Hardening Model，UH模型）的基础上，引入与时间参量有关的硬化定律，建立了一个可以同时描述土的流变性与超固结性以及两者之间相互转化的弹粘塑性本构模型——率相关UH模型，并使用变换应力的方法对率相关UH模型进行三维化。随后，为了增强模型在实际工程中的适用性，率相关UH模型被扩展到考虑温度和K0各向异性的影响。
率相关UH模型：使用瞬时正常压缩线同时作为计算蠕变时间和超固结参数的参考线，建立了蠕变时间和超固结参数之间的数学关系式，实现了流变和超固结的统一。基于瞬时和延时压缩的理论框架，采用UH模型的再加载公式计算瞬时变形，对数蠕变公式计算延时变形，提出了等向应力-应变-时间的关系。根据等向应力-应变-时间的关系推导得到含有时间参量的硬化定律，并将其与UH模型的屈服面方程和流动法则结合，建立了率相关UH模型。随后使用变换应力的方法将率相关UH模型扩展到三维应力空间。率相关UH模型能够描述土的蠕变、松弛、应变率效应等流变特性，也能描述土的剪胀、应变软化等超固结性。并且，它能够稳定地描述临界状态，克服了部分已有流变模型不能合理描述临界状态的问题。率相关UH模型比UH模型只增加了一个可以通过室内试验确定的粘性参数。
考虑温度影响的率相关UH模型：通过搜集文献资料，总结了温度变化对土性参数和土体积的影响。将土性参数和土体积随温度变化的规律引入率相关UH模型的等向应力-应变-时间关系，建立了等向应力-应变-时间-温度的关系。根据该关系得到温度和时间耦合影响下的硬化定律，结合UH模型的屈服面方程和流动法则，建立了考虑温度影响的率相关UH模型。
考虑K0各向异性影响的率相关UH模型：通过在率相关UH模型的屈服函数中引入相对应力比，使得率相关UH模型可以描述K0固结土的变形和强度特性，建立了考虑K0各向异性影响的率相关UH模型。根据该模型的基本公式，推导了土的三轴不排水抗剪强度公式。该公式能够反映初始超固结度、K0固结系数和应变加载率对土的不排水抗剪强度的影响。