3.4.2循環重複加載效應問題
一、循環重複載荷下土壤的疲勞強度
1.歸一化實驗的加載步驟約定
在實驗室實驗中，常控製應力，然後測定土樣對所施加的循環重複應力的反應。為了避免混亂，循環應力的施加一般約定如下：土單元體最先受主應力作用，然後施加與時間無關的應力增量最後施加循環重複應力增量步驟。
2.重複加載下的應力-應變關係
當將一波形載荷施加一粘彈塑性體時，除了粘滯性，還將出現永久塑性變形，其量隨循環次數不同的波形載荷所得結果。另外，循環載荷與施載速率也很有關係：施載速率高，比如頻率為幾赫茲，則土樣能經曆許多周期才失效；而其它條件相同，但頻率低緩，比如0.01Hz，則土樣失效前能經受的周期數則較少。
土壤介質在循環重複加載卸載過程中，在不飽和土或排水條件下，將有上述利薩如滯後環和永久剪應變同時出現；在飽和土且不排水條件下，除此之外，還將有隙水壓力的上升和容積的收縮，這時若循環載荷為水平方向的剪力，而土樣同時承受定常鉛重載荷，則將出現隙水壓力和有效應力的不斷增長，以及土樣沿水平方向的發散位移，最終發生破壞，或達到臨界狀態。
其值隨加載次數的增多而增大。最終的結果取決於靜態應力的大小和循環應力的大小、循環次數和速率。一般而言，當低於材料的極限靜態強度時，應變隨每次加載循環而增加，但趨近於一個極限值，即經曆一定次數的應力循環後，雖重複施加應力，但應變不再顯著增長，當接近材料的極限靜態強度時，應變將穩定地增長，在重複施加的應力Atp作用下，最終出現大的應變直到破壞，材料在多次應力重複循環作用下所積累的總應變量與作用積累次數的關係。可見在低應力水平下累積應變量與應力累積重複次數的對數幾乎為線性關係，而在高應力水平下呈非線性關係，甚至破壞。在粘性土和非粘性土中均已觀察到這種規律。
由於受到應力曆史的顯著影響，重複載荷下應變量的計算十分複雜。但Seed（1958）等的實驗結果足以表明，靜態預應力和重複載荷兩者的特性對後期重複載荷作用下所產生的總應變具有顯著的影響。
3.疲勞破壞
Larow和Leonards（1962）及Seed和Chan（1966）等的研究表明，土也存在有疲勞極限。土壤材料在循環重複載荷作用下的疲勞破壞可借助於與相關材料如混凝土、金屬等的疲勞破壞來相類比。有時采用最大允許的應變來定義破壞，以及采用產生所需的周期應力水平和作用次數來表示土壤材料的疲勞強度。
Seed和Chan（1966）通過實驗指出：在相同的頻率下，三角形循環重複應力作用下的疲勞強度要比方形應力略高一些。在其它應力特性相同時，頻率的影響亦需加以考慮。
飽和砂的疲勞破壞可用在循環重複載荷作用下附加孔隙水壓力增高的發展過程來解釋。隙水壓力隨載荷作用次數的增加而增高的情況，並在Z點變為與圍壓相等，同時出現液化現象。值得注意的是：液化發生前，應變均保持很小，液化開始後應變就非常大。靈敏粘土在循環載荷作用下亦產生孔隙水壓力增加的現象。
二、循環載荷下的粘彈塑性本構模型
Zienkiewicz等（1982）認為，目前對土壤在靜載下的失效條件以及永久變形，其預測已有一些模型可資選用，至於可接受有通用定量靜載模型則尚有待進一步發展。在循環瞬變載荷下，渉及的等定參量更多，問題更為複雜，通用定量動載模型處於探索階段。通常采取的做法是在屈服麵的基礎上增加適當的運動硬化（相繼屈服麵大小形狀不變，隻位置移動而不轉動）和等向硬化（相繼屈服麵隻是大小不同）。如果隻求預測失效條件和永久變形量，此時常采取兩種途徑：一為將靜模型的一些有關公式用新的能表達循環瞬變載荷外加效應的公式代替；比如在臨界狀態模型上增加運動硬化屈服麵或引人其它屈服麵的修正法則。一為保持靜載下原來完好的模型，另加一附加模型照新的循環瞬變載荷的效應。下麵簡要地分別介紹。