我國粗粒土分布廣泛，在強震、高應力等復雜應力條件下，高土石壩、高邊 坡和島礁工程中，粗粒土易產生顆粒破碎，導致其級配發生改變并伴隨能量耗散, 從而引起邊坡及壩體變形失穩破壞。研究粗粒土在顆粒破碎情況下的本構模型以 及評價工程安全穩定是目前粗粒土研究的熱點問題。本項目以國家自然科學基金 重點項目、國家杰出青年科學基金項目等為依托，歷時十余年研究，建立了粗粒 土顆粒破碎機理與塑性本構理論。主要取得的科學發現點如下：

(1)  針對傳統強度理論無法描述粗粒土的顆粒破碎、各向異性、尺寸效應 等問題，建立了粗粒土三維統一非線性強度理論。該強度理論能夠準確地模擬粗 粒土因顆粒破碎所導致的偏平面及子午面上非線性的強度特征；能夠合理地反映 粗粒土因自重產生的橫觀各向同性的強度特征；能夠準確地模擬粗粒土復雜的各 向異性的強度特征；還能夠合理地反映粗粒土三維尺寸效應的強度特征。

(2)  提出考慮中主應力影響的粗粒土三維邊界面本構理論。試驗表明，粗 粒土剪脹特性與中主應力系數相關，據此提出了考慮中主應力影響的粗粒土三維 應力-剪脹方程。針對傳統本構模型無法描述中主應力對應力變形影響的問題， 建立了考慮中主應力影響的粗粒土三維邊界面本構模型。在邊界面理論框架下， 建立了屈服面與邊界面的演化規律，獲得了應力變形特征。

(3)  提出顆粒破碎影響的狀態相關塑性本構理論。試驗發現粗粒土顆粒破 碎會導致顆粒級配發生變化，細顆粒填充粗顆粒孔隙，進而使得臨界狀態線發生 移動，并伴隨能量散耗，因此，提出了考慮顆粒破碎的三維臨界狀態面及臨界狀 態理論。粗粒土在壓縮和剪切作用下，顆粒破碎，并具有狀態相關性，因此，提 出了考慮顆粒破碎的應力-孔隙耦合狀態方程。根據所提出的考慮顆粒破碎三維 臨界狀態面，建立了考慮顆粒破碎影響的狀態相關塑性理論。