为了应对日益壮大的人口规模,无论是开辟地下空间或是建设超高层建筑,都免不了研究液化土体的受力性能。由于强震触发的液化会导致土体力学特性产生大幅变化,表现为模量降低、流动特性增强等特征,因此必须针对液化进行研究。然而现有的主流研究大多针对宏观尺度下的冒水喷浆、液化流滑等具体现象,通过对宏观现象的描述,结合应力或应变的角度揭示液化特征、液化机理及探求液化判别。本文旨在从常规角度分析液化宏观特性的基础上,基于热力学理论框架,从耗散能变化的角度分析液化过程,并引入PFC颗粒流软件分析液化过程的颗粒细观接触特征,提出了基于统计力学思想的颗粒熵理论框架,分析了饱和砂土液化过程中颗粒熵及耗散能变化特征,主要的研究手法与研究内容如下:(1)由热力学基本定律出发,将砂土视为解耦材料,结合等温条件下Helmholtz自由能的微分表达式,以迁移曲线划分液化过程中锁定自由能与耗散能的相互关系。通过饱和砂土自由场振动台试验,研究了饱和砂土液化的特征及耗散能发展特性,重点分析了能量耗散特性与孔压比发展规律,并考查了主震、余震阶段,不同振动幅值以及不同埋深位置(0.45m与0.65m)对试验结果的影响。结果认为循环荷载作用下饱和砂土累积耗散能随着孔压比的增长而增长,且对于余震阶段而言,孔压比稳定时,耗散能增量同样保持稳定;(2)利用动三轴试验进一步深入研究了不排水条件的累积耗散能发展规律,通过控制围压条件与循环应力比研究了耗散能与宏观液化特性之间的关系。结果发现,相比于围压条件循环应力比对液化时的累积耗散能影响较小,仅对累积耗散能的发展过程产生影响。围压一定时,不同循环应力比得到液化时的最终累积耗散能基本趋于一致,提出了累积耗能比的概念归一化了围压的影响,建立了累积耗能比与孔压比的发展关系模型;(3)利用PFC软件,建立三维条件下饱和砂土循环液化三轴试验加载程序,研究了孔压比、应力、应变等宏观液化特征及耗散能发展特性。重点从热力学角度研究了饱和砂土的累积耗散能变化规律与孔压比的相互关系,结果认为累积耗散能的增长规律与孔压比保持一致,并且在PFC颗粒流软件中应变幅值与围压条件皆对累积耗散能的发展规律有影响,其中围压条件占支配作用;(4)基于统计力学理论和PFC软件,以饱和砂土液化过程中颗粒力链变化为依托,定义了颗粒熵的具体数学表达形式。从细观角度研究了液化过程中力链、颗粒熵的变化规律,并以颗粒熵修正了直线型迁移曲线累积耗散能计算方法,对比了以直线型迁移曲线所得的累积耗散能和修正后的累积耗散能,分析认为颗粒熵理论考虑了液化过程中的固液相变过程中的颗粒接触程度的变化,能够客观反映真实情况下的累积耗散能发展规律。