随着地球资源能源枯竭与深空探测技术的进步，世界各国纷纷规划了针对月球、火星、小行星等地外天体的诸多深空探测任务。抢占深空探测相关科技制高点至关重要，而保障深空探测任务圆满完成更是重中之重。梳理了世界各国近期深空探测任务的时间节点、任务目标和涉及的相关岩土力学与工程问题。地外天体岩土材料赋存于特殊重力、温度、辐射和大气环境，同时受流星体撞击等扰动的影响，与地球岩土材料相比有其特殊性。在文献调研的基础上，探讨了“四特一扰动”的赋存环境与特殊形成过程导致的地外天体岩土力学特性转变。基于当前深空探测任务规划，总结了任务中不同特定需求面临的若干岩土力学难题及研究进展，包括无人勘探与原位力学测试、极端环境试验平台搭建、极端环境岩土材料力学特性、工程机具与岩土相互作用、地外岩土原位资源利用，以期助力我国深空探测任务顺利开展和推动岩土力学向地外天体岩土力学方向拓展。

深入认识桩打入过程的桩-土作用机制对准确计算打入桩的竖向承载力十分重要。为探究砂土中开口管桩在循环打入时桩-土作用机制及打桩结束后的竖向承载特性，开展了直径为0.273 m的开口钢管桩静压循环打入过程的大比例尺（1:10）模型试验，砂土的相对密实度约为40%，通过采用光纤光栅（fiber Bragg grating，简称FBG）应变传感器和薄膜压力传感器等先进监测手段，研究循环打桩过程中土塞高度、桩身应变、轴力和侧摩阻力以及桩-土界面应力变化规律。打桩结束后，进行了休止时间分别为10 d和30 d竖向受压静载试验。随后，将基于静力触探试验CPT的ICP-05法和UWA-05法预测桩竖向承载力与静载试验测量的承载力进行对比分析。结果表明：开口管桩在静压循环打入过程中土塞效应逐渐增强，贯入结束后土塞呈部分闭塞状态；随着贯入深度的增加，靠近桩尖的应变会出现“反点”，即由贯入最后阶段的压应变转为静止稳定阶段的拉应变，而桩尖处的应变在两个阶段均为拉应变；桩身径向应力在桩尖处最大，随着h/R（h为传感器距桩尖的高度，R为桩半径）的增加而逐渐减小，具有明显的h/R效应；休止时间为10 d和30 d的极限承载力分别为289 kN和323 kN，承载力提高约12%，桩承载力具有明显的时间效应；采用ICP-05法和UWA-05法预测桩尖附近的侧摩阻力被低估，而桩尖以上侧摩阻力与实测值吻合较好，ICP-05法和UWA-05法预测桩基承载力偏保守，UWA-05法更接近实测值。

为进一步研究饱水、干燥砂岩损伤破坏异常前兆时序信号以及声、热信号的动态敏感性变化，开展不同含水状态砂岩单轴压缩试验，并实时监测砂岩内部声发射信号和表面热红外信号。研究表明：饱水砂岩热红外异常信号率先出现，声发射异常信号滞后出现；而干燥砂岩则相反；饱水砂岩声、热两类异常信号首次出现的时间差小于干燥砂岩，该时间差对于判断砂岩内外损伤加剧程度有重要参考意义，水减少了该时间差，增加了对饱水砂岩损伤破坏的监测难度；饱水砂岩声、热信号动态敏感性指标强弱顺序为：声-热联合信号>热红外信号>声发射信号；干燥砂岩声、热信号动态敏感性指标强弱顺序为：声-热联合信号>声发射信号>热红外信号。声-热联合信号敏感性明显高于声、热信号，因此在实际工程中分析失稳前兆时，对声、热信号耦合分析是十分有必要的。

考虑组构演化效应对于真实、准确地描述无黏性土在循环加载过程中的宏观力学行为具有重要意义。在砂砾土单调加载条件下构建的非线性剪胀方程的基础上，引入反映其循环荷载条件下剪胀阶段组构演化的剪胀内变量，基于广义塑性理论框架建立了反映砂砾土静力及液化全过程力学特性的弹塑性本构模型。对比考虑组构演化效应前后砂砾土液化变形、应力路径和超孔隙水压力发展规律，说明了组构演化效应对于模拟砂砾土液化响应的重要影响。通过开展一系列砂砾土静、动力大型三轴试验并结合相关文献试验结果对模型性能进行了验证。结果表明该模型总体上能够合理反映砂砾土在静力排水条件下应力-应变-体变特性以及在液化过程中超孔隙水压力的累积与消散、应力路径演化和液化变形发展情况，可为砂砾土工程数值模拟提供有力的本构工具。

荒漠化土地大量分布是沙尘天气频发的根源之一。为有效防沙固沙，需要解决两个关键难题，一是把沙尘固定住，防止沙尘飞起；二是长效固沙，提高固沙的长效性。生物矿化方法是解决长效固沙的一种创新技术。通过室内试验和现场验证，证明生物矿化技术实现长效固沙的可行性和适用性。研究包括脲酶活性试验、钙化试验、固沙风蚀试验等，分析了脲酶活性、胶凝液浓度、pH值、灌注次数、灌注量、温度对生物矿化固沙效果的影响，在此基础上提出了生物矿化-植物-栅栏的联合固沙技术体系，并通过生物矿化固沙风洞试验和现场工程固沙效果进行验证分析，验证表明了联合固沙技术体系的固沙长效性。现场晴天进行生物矿化作业的固沙效果最好，更有利于长效固沙。

断层错动诱发上覆土体破坏对跨越断层的埋地管道结构安全构成巨大威胁，是复杂环境地下管线设计中不可忽略的场地因素。既有成果较少涉及正断层和逆断层错动影响下的解析解分析，且针对断层-管道相互作用的理论研究一般将管道结构视为连续管道，较少考虑管道接口的影响。首先，在简化SSR（静止区stationary zone，剪切区shearing zone，刚体区rigid body zone）土体变形模型的基础上，结合erf函数和erfc函数，得到了正断层和逆断层错动影响下的土体位移曲线；其次，引入双参数Pasternak地基模型，对管道微元进行受力分析，借助有限差分法求解得到埋地管道结构的变形和内力；最后，将理论解析解和已有的试验结果及数值模拟结果进行对比验证，获得了较好的一致性。此外，针对断层倾角、断层与管道交点位置和接口转动刚度等关键物理特征参数进行了敏感性分析。结果表明：断层倾角会改变管道位移曲线和轴向应力曲线位置，但其位移最大值和轴向应力最大值基本一致，而断层与管道交点位置不仅会改变管道位移曲线和轴向应力曲线形状，其轴向应力最大值也将发生改变；随着接口转动刚度增大，管道最大轴向应力值随之增大，当接口转动刚度足够大时，可将非连续管道视作连续管道进行计算。

非线性强度准则下边坡破坏模式、滑面应力以及岩土剪切强度参数存在耦合关联，从而加大了边坡稳定性分析与最可能破坏模式揭示的难度。为此，以滑面应力计算模式代替条块划分下条间力假设模式，并嵌入非线性Mohr-Coulomb（简称M-C）强度准则以及引入滑面端部应力约束条件。在此基础上，结合滑体整体力学平衡条件，建立滑面应力计算模式下非线性破坏特征边坡稳定性极限平衡解答。与此同时，依据现有滑面模型，将滑面概化为旋转中心点下极径与极角所表征的曲线，以此构建通用型滑面生成模型。进一步，针对分层边坡，提出合理的“应力连续+最不利剪切方向”层间滑面连接模式。随后，采取滑面极径-应力-强度联合迭代法，整合滑面应力计算模式下边坡稳定性极限平衡解答与通用滑面生成模型，实现非线性强度准则下边坡稳定性有效分析与最可能失效模式可靠揭示。通过多个边坡算例对比分析，此方法的可行性得以验证，而且当前研究工作将有利于进一步探明非线性强度准则下边坡破坏机制。

孔穴扩张的速率效应不仅与孔穴周围土体的排水条件有关，还与土体的率相关力学特性密切相关。现有孔穴扩张理论多聚焦于土体部分排水条件引起的率相关性，较少关注土体排水条件和率相关力学特性的联合影响效应。采用数值分析方法，基于过应力弹黏塑性本构模型，分析了考虑部分排水条件的柱孔扩张过程，围绕孔壁处土体的径向总应力、剪切应力和超孔隙水压力随扩孔的发展规律，探讨了土体率相关力学特性对孔穴膨胀响应的影响。分析表明：当仅考虑土体部分排水条件时，径向总应力和剪应力随加载速度增加而单调减小，其中，扩孔初期，当扩孔速度在10⁻⁴～10⁻¹ mm/s范围内时，其对径向总应力的影响较小。当同时考虑部分排水条件和土体率相关力学特性的影响时，扩孔初期，径向总应力和剪应力随扩孔速度增加而显著增加，这一规律与Burswood黏土和湛江黏土的原位自钻旁压试验结果一致；随着扩孔的进行，径向总应力和剪应力随加载速度的增加，呈现先减小后增加的规律。土体黏塑性参数（γ ^vp和η ）的敏感性分析显示，相同扩孔速度下，径向总应力、剪切强度和初始剪切模量随γ ^vp或η 的增加而逐渐减小，且减小的幅度越来越小。扩孔速度、土体渗透系数、超固结比对孔壁处土体的排水条件影响较大，对参数γ ^vp和η 的影响相对较小。土体排水条件可通过无量纲速度V 进行评价，部分排水条件对应的V 值范围为0.04～250.00。建议在应用柱孔扩张理论分析黏性土相关问题时考虑土体力学性能的时间相关性。

为研究含水率对松软煤体超声波波速与破坏特征的影响，针对不同含水状态型煤试样，采用岩石力学试验机（mechanical testing & simulation，简称MTS）、超声波监测仪，结合图像处理技术（digital image correlation，简称DIC）开展单轴压缩条件下煤体波速、表面形态监测试验，分析波速及变形演化特征；运用计算机断层（computed tomography，简称CT）扫描试验系统进行破坏煤体细观结构观测试验，获取三维裂隙分布形态和特征参数；探讨初始波速和破坏煤体波速随含水率变化规律。研究结果表明：（1）随轴向应变的增加，各含水率下煤体波速均呈现平稳－缓慢下降－急剧下降－再平稳4个变化阶段，且随含水率的增加，波速变化的缓慢下降、急剧和再平稳现象均推迟启动。（2）煤体初始波速及破坏后波速随含水率的增加均先增后减，荷载作用后煤体波速降低值与含水率呈线性关系。（3）随含水率的增加，破坏煤体内部裂隙表面积、裂隙体积及三维分形维数均具有线性增大的变化趋势，煤体由剪切破坏向拉伸破坏转变。（4）微观结构是导致各含水率下煤体初始波速差异的主要原因，而破坏煤体波速由微观结构和细观裂隙分布共同决定。研究结果可为揭示注水煤体声学力学响应特征，防控失稳灾害提供试验依据。

高温管道运输是油气资源长距离输送最为经济有效的方式之一，其中高温管道-软土地基相互作用机制是分析其服役稳定性的关键。高温管道服役期间向软土地基传递热量，引起地基复杂的热水力多场耦合作用，改变地基的承载性能，显著影响管道服役稳定性。研制了能模拟管道温度变化的高温管道-软土地基相互作用模型试验系统，针对高温管道启停与运行过程中的循环温度荷载作用，开展了不同预压应力地基、管道加热功率及加热方式下的模型试验，探究了循环温度下高温管道服役期间管周地基温度与孔压演化规律、管周地基约束力发挥过程及地基承载演变特性。试验表明：持续升温过程中管周土体孔压上升，升至峰值后显著下降，甚至出现负孔压，此阶段利于管道的稳定性；循环温度加载时，温度循环诱发地基孔压随之波动，管侧孔压波动幅值较管顶与管底较小；管道上拔过程中，位移达到约1.2倍管径时地基土体达其极限承载力，较大的先期固结压力会提供较大的承载力，但超固结和正常固结地基土的上拔承载力相差不大；试验时地基T-bar测试显示，在管道埋深处，单次加热维持高温阶段地基强度有明显增强，停止加热后地基土较加热前强度亦有所增加。

饱和粉土在地震作用下会发生液化变形，从而导致建立在其上的建（构）筑物发生破坏。工程场地区域内粉土单元通常存在初始剪应力作用，为探究初始剪应力对饱和粉土液化特性的影响，将液化后粉土视为流体进行了一系列循环扭剪试验研究。试验结果表明，初始剪应力对饱和粉土剪应力-剪应变率曲线影响显著，随着初始剪应力τ_s 的增大，剪应力-剪应变率曲线由“椭圆形”向“哑铃形”过渡逐渐转变为由“镰刀形”向“椭圆形”至“锤形”过渡；表观黏度η 与振次N的衰减曲线随着 τ_s 的增大先降低再抬升，平均流动系数κ⁻ 与振次N的增长曲线发展速度随着 τ_s 的增大先加快后减慢，固液相变孔压比r_uth  随着 τ_s 的增大先减小后增大，当 τ_s=5 kPa时饱和粉土的 最小。

考虑基床水位线高度与冻融循环的影响，开展有砟轨道基床翻浆冒泥试验，分析动荷载作用下有砟轨道基床翻浆冒泥过程中水与细粒土迁移和泥浆形成特征。研究结果表明：在常温加载初期，水分自下而上发生迁移，随着动荷载的持续施加，基床填土内部孔隙水压力逐渐消散，孔隙水压力梯度减小，各层土体含水率趋于稳定；水位线位于基床中部时，基床上部土体处于非饱和状态，体积含水率较小，仅为26%左右，未能发生细颗粒迁移，基床表层有效应力远大于0，未形成泥浆造成翻冒；水位线位于基床顶部时，颗粒迁移较为明显，且基床表层有效应力在荷载的作用下迅速减小到0以下，并发生翻浆冒泥现象；冻结加载相较于单向冻结，冻结锋面下降速率慢，水分迁移量更大；融化加载条件下，基床上部土体先于下部土体融化形成冻土夹层，由于冻土夹层阻隔，上部土体含水率较大，在荷载作用下基床表层有效应力迅速发展到负值，更易形成泥浆导致翻浆冒泥。

以典型4车道公路隧道为原型，开展缩尺模型的静力推覆试验，重点关注地层位移、地层裂缝、围岩压力随推覆位移的发展规律，并与2车道隧道的试验结果展开对比。试验结果表明：（1）地层以起拱线为界发生相反方向位移进而产生裂缝，因此计算模型中起裂点位置应由边墙底部修正为起拱线处。（2）地层在推覆作用下沿隧道环向平顺滑移且大角度偏转倾斜，因此计算模型中潜在滑移面应由恒定竖直修正为线性倾斜。在此基础上，探讨了围岩压力计算模型假定在4车道隧道中的适用性，提出适用于4车道公路隧道的围岩压力修正计算模型。研究成果可为4车道公路隧道的抗震计算/验算提供试验依据与技术支撑，为围岩压力计算模型的进一步完善提供参考。

疏浚淤泥含水率高导致干化和固化成本过高。充分利用膨胀珍珠岩（expanded perlite，简称EP）的多孔吸水性，局部分离淤泥中的自由水，使其变为不均匀分布，营造泥-水分离的固化环境。试验发现，掺入EP可以有效提高固化淤泥的无侧限抗压强度（unconfined compressive strength，简称UCS），但其掺入方式影响固化强度的增长速率和孔隙分布特征。焖料方式最有利于提升固化效果，即把EP先掺入到淤泥中，混合24 h后再加水泥固化；养护28 d时，焖料试样的强度是直接固化试样（EP掺入后直接加水泥固化）强度的1.56倍，是仅掺入水泥固化试样强度的2.15倍，说明EP营造的局部泥-水分离环境可有效提高固化淤泥的强度。同时，水化热试验结果表明，EP促进了水泥水化作用。EP-淤泥固化土的孔隙分布曲线和表观形貌照片显示，虽然掺入EP引入了气孔，但也为水化产物提供了生长空间，使得淤泥和EP界面形成嵌入式胶结，共同构成固化土骨架。EP调控淤泥含水率属于物理方法，方便快捷，并且EP是高硅轻骨料，与淤泥相容性好，兼具环境友好性。

当活动断层发生错动时，穿越活动断层的隧道会发生不同程度的破坏。以往的研究大多未考虑隧道埋深、高应力对跨活断层隧道的影响，结果不太能贴切实际。充分讨论了解决深埋隧道抗错断问题的必要性，通过跨活断层隧道模型试验，对比深埋隧道与浅埋隧道的破坏差异，并通过深埋铰接隧道错断试验，分析了隧道外部应力变化、衬砌应变与破坏形态。结果表明：（1）在深埋与浅埋环境下隧道整体变形皆呈“S”型变形，破坏较严重的区域都集中在断层带位置，其中深埋隧道的破坏模式主要以剪切拉伸破坏为主，产生了较大的挤压变形，破坏区域较大，而浅埋隧道主要以剪切破坏为主，在跨断层位置隧道被剪断。（2）在对深埋隧道进行铰接设计后，隧道由“S”型变形转化成“阶梯”型，隧道应变与外部岩体应力峰值得到降低，破坏程度显著减小。（3）通过对隧道衬砌裂纹分布分析，发现无铰接隧道为贯穿型破坏，裂纹影响至整个衬砌，铰接隧道裂纹影响范围约占隧道总长的66.6%，短铰接节段隧道裂纹影响范围约占隧道总长的33.3%，故深埋环境下采用更短的铰接节段对隧道的抗错断效果更佳。（4）通过对比前人研究的浅埋铰接隧道得出，浅埋铰接隧道在断层带外也会发生变形，而深埋铰接隧道破坏主要集中在断层带内位置，因此对于深埋隧道抗错断保护措施应当多集中在断层带位置。

滑坡岩土体在运动过程中大多会发生切割性破碎，破碎滑体入江会强烈影响产生的涌浪特征；破碎滑体造浪效应尚需进一步揭示。基于大型三维滑坡涌浪缩尺物理试验，开展了不同滑体破碎程度下的滑坡产生涌浪物理试验，对破碎滑体的造浪效应进行分析。研究结果表明，随着滑体破碎程度的增加，涌浪第一波峰、最大波高及传播速度均呈减小的趋势。其中，滑体破碎程度从小到大，涌浪最大波幅减小幅度依次为8.84%、19.75%，首浪最大波高减小幅度依次为12.49%、21.13%。通过试验现象可知，滑体破碎程度主要通过控制滑体运动速度和滑体-水体相互作用过程对涌浪特征造成影响；并基于滑体-水体相互作用，提出滑体结构重组、渗透流、涌浪波消减3种作用机制。这些新认识揭示了滑坡运动-破碎-造浪特征，深化了滑坡涌浪形成机制研究。

深部岩体非线性大变形特性引发的岩爆灾害一直是岩土工程的世界性难题，严重制约了工程建设的施工进度和工程安全，加强对岩爆防治措施的深入研究刻不容缓。基于钢管挤压变形原理，提出了一种新型的缩管式恒阻大变形锚杆，该种锚杆可在容许较大的变形量的同时提供较高的恒阻力。在前期研究的基础上，通过落锤冲击试验探索了缩管式恒阻大变形锚杆的抗冲击性能。试验结果表明：在整个冲击过程中，缩管式恒阻大变形锚杆的工作阻力稳定在150～180 kN范围内，恒阻特性显著；缩管式恒阻大变形锚杆吸收能量大、效率高，单次可吸收冲击能量为53 kJ；在冲击过程中，试件压缩率仅减小了0.54%～1.43%，变形情况较为稳定。缩管式恒阻大变形锚杆具有良好的抗冲击特能，可为地下工程建设过程中岩爆灾害的治理提供有力的技术支撑。

为解决降雨入渗导致的岛礁珊瑚砂地基沉降、塌陷等渗流侵蚀问题，利用自制渗透仪对不同D₁₅/d₈₅（D15为粗粒组中小于某粒径的土颗粒累计百分含量为15%所对应的颗粒粒径，d₈₅为细粒组中小于某粒径的土颗粒累计百分含量为85%所对应的粒径）和细颗粒含量的间断级配珊瑚砂开展自上而下的单向渗透试验，厘清细颗粒迁移特征和流失的基本条件，揭示珊瑚砂渗透性变化规律，并借助微观手段对其内在机制进行分析。结果表明：（1）对于土骨架粒径为2～10 mm的珊瑚砂而言，粒径为0.25～0.50 mm的粒组是保证其渗流侵蚀稳定的关键粒组；（2）间断级配珊瑚砂地基D₁₅/d₈₅比值小于10且细颗粒含量在20%～30%之间时，渗流侵蚀稳定性较好；（3）与石英砂相比，珊瑚砂特殊的矿物成分及颗粒形貌导致其更难发生颗粒迁移，抗渗流侵蚀能力更强；（4）工程实践中，可通过提高相对密实度、优化颗粒级配或采取注浆胶结等措施提高地基渗流侵蚀稳定性。研究结果可为岛礁地基抗渗流侵蚀设计提供科学依据。

砾性土地震液化风险评价是我国工程防震减灾面临的新问题，原位剪切波速试验是具有普适性的技术手段，但现有方法不适用于中国。建立中国模式下基于剪切波速的砾性土液化概率计算新方法，并与已有的基于地震循环剪应力比CSR（cyclic stress ratio）理论建立的CYY（Cao，Youd and Yuan，简称CYY）计算方法进行对比。采用实测数据和不同概率下液化临界线模型的对比分析表明，所提出的中国模式基于剪切波速的砾性土液化概率计算新方法，解决了CYY方法不适用我国的问题，且模型构造较CYY方法先进，克服了CYY方法难以兼顾不同砾性土层埋深和不同地震动强度的缺点。无论是退化为概率0.5的确定性判别结果，还是实测数据下液化概率计算的可靠性，本方法均优于CYY方法。提出的公式已被具有我国样板规范性质的《建筑工程抗震性态设计通则》修订版采纳，可为相关规范修订及工程应用提供指导与技术支持。

自然条件下形成的地层中，岩土体的强度参数分布往往具有空间变异性。利用有限的强度数据预测大型潜在滑坡的滑动距离，难以全面反映大型滑坡滑动距离的变化范围，因此有必要结合强度参数的统计特征和分布规律开展滑坡滑动距离的随机分析，为滑坡灾害的防治工作提供参考。对此，基于宾汉姆模型、等效黏度和摩尔-库仑破坏准则，构建了滑坡大变形滑移过程的光滑粒子流体动力学（smooth particle hydrodynamics，简称SPH）方法。利用中心点法生成内摩擦角的随机场样本，通过蒙特卡洛模拟对滑动距离进行随机分析，从而获得了大型滑坡滑动距离的分布特征。选取羊宝地滑坡作为研究案例，通过模拟验证了SPH方法的可行性。通过建立和分析具有不同随机场参数的地层模型，验证了内摩擦角随机场离散的准确性，并校准了模拟参数。在此基础上，通过改变内摩擦角随机场变异系数、竖向波动范围和水平波动范围，分析了不同条件下滑坡滑动距离的极差和分布规律。结果显示：变异系数增大导致滑坡距离的极差增大，滑动距离表现出更强的离散性；竖向波动范围的增大会增大强度参数分布团块的尺寸，从而增大滑坡距离的极差；水平波动范围、竖向波动范围及变异系数均与滑动距离标准差呈正相关性，且水平波动范围的影响最小。

边坡危岩体崩塌的监测预报一直是地质灾害防灾研究的重点和薄弱环节。基于微电子机械系统（micro-electro- mechanical system，简称MEMS）技术构建了危岩体微小倾斜角度与强振加速度的“采集-计算-传输”机制，研制了微芯桩传感器，实现了危岩体的低功耗长期监测。通过拉裂型危岩体崩塌现场实测分析，发现了拉裂型危岩体具有倾斜变形加速并伴随强振动频次、幅值增加的崩塌前兆。探明了临崩加速倾斜阶段累计倾斜变形量与倾斜变形速率之间具有显著指数关系，且倾斜速率倒数与距离崩塌时长具有线性相关性，进而建立了“倾斜速率倒数法”崩塌时间预测模型，形成了基于MEMS倾斜角度传感数据特征的预测模型实时应用算法流程。研究成果可对崩塌灾害的监测预警产生积极的促进作用。

静力触探试验被广泛用于确定原状土的工程性质。黏性土中探头的连续贯入引起超静孔压积累，贯入停止后孔压逐渐消散。在结构性粉质黏土、黏质粉土或粉土中，贯入过程可能发生部分排水现象，导致其后续的孔压消散响应相较于不排水贯入时更复杂。将结构土剑桥模型引入有效应力形式的大变形有限元方法，模拟结构性土中静力触探试验的贯入－消散全过程，得到部分排水或不排水贯入后超静孔压消散曲线的归一化表达。通过与现有离心机试验对比，验证了大变形方法的可靠性。大量变动参数分析发现，可以合理忽略土体类型、土体初始结构和消散深度对归一化消散曲线的影响，该曲线可用于确定有效固结系数，进而预测常规固结系数。

为揭示乔木根系力学特性及其对斜坡的力学效应，选取福建武平高植被覆盖区滑坡为研究点，对研究区典型乔木根系按径级分类后进行根系抗拉力学特性测试，并在滑坡现场进行不同根系横截面积比（root cross-sectional area ratio，简称RAR）、含水率下的根-土复合体原位直剪试验以及剖面根系分布特征调查，对根系在浅层滑坡的力学效应展开探究。研究结果表明：（1）1～7径级下马尾松、杉木抗拉力范围为12.45～673.09 N，抗拉力与根径呈幂函数正相关；抗拉强度范围为7.16～60.95 MPa，抗拉强度与根径呈幂函数负相关。杉木根系平均抗拉力与抗拉强度均大于马尾松。（2）乔木根系显著提高了土体抗剪强度，根系对土体提供的附加黏聚力与剪切面RAR显著正相关。杉木根系构型更接近R型，马尾松为VH型，相近RAR下杉木对土体的加固作用优于马尾松。（3）随着含水率增加，马尾松、杉木根-土复合体抗剪强度显著下降，水分入渗使根系对土体提供的附加黏聚力受到削减。（4）基于Wu模型，考虑水分对土体黏聚力与根系附加黏聚力的影响，建立了考虑含水率的根-土复合体抗剪强度值估算模型，经检验，精度高于Wu模型，结果较为合理。（5）根系对浅层滑坡虽然具有加固作用，但受到根系分布深度、密度以及降雨等因素限制，强降雨作用下根系对浅层滑坡稳定性贡献具有局限性。

深切峡谷区桥址高边坡凸出部具有三面临空和多面卸荷的典型地质地貌特征，研究边坡凸出部地震地形放大效应对桥址边坡安全控制尤为重要。依托特大桥桥址高边坡，研究了地震作用下边坡凸出部放大效应和变形破坏机制，优化了墩台位置。研究结果表明：（1）现场调查和数值模拟综合印证了边坡凸出部山顶碎屑流和主墩下部危岩体发育，受历史震害强。加速度随坡高呈现非线性放大的规律，开挖加剧了挖方区域加速度放大效应。凸出部（坡脊）坡腰和坡顶位置放大系数最大，加速度放大系数MPGA最大可达3.2。（2）坡脊高频部分（5～12 Hz）的加速度傅里叶谱幅值普遍比坡谷大，开挖导致墩台上（下）边坡的傅里叶幅值的峰值减小在（增大）。开挖位置附近的傅里叶谱幅值的峰值均随峰值加速度的增加呈现先增大后减小的趋势。（3）《建筑抗震设计规范》中限制了最大坡高和放大系数极值，可能造成高边坡凸出部的动力放大效应被低估，使得凸出部地震稳定性评价结果偏危险。（4）为保证桥址边坡的地震稳定性，采用文中所述方法优化墩台外侧距坡面的距离为22～26 m。研究成果可为有凸出部的高边坡地震稳定性评价和墩台位置优化设计提供指导。

中国大多数CO₂储层具有非均质性、低渗等特征，仅在单一储层内进行CO₂封存难以满足中国减排的需求。为了实现大规模CO₂地质封存，多层注入技术被提出以增加CO₂地质封存量。为探究CO₂多层注入条件下盖层密闭性的主要影响因素，通过渗流-应力耦合模拟分析，以孔压、位移和库仑破坏应力增量ΔCFS作为评价盖层密闭性状态的依据，并采用龙卷风分析法进行敏感性分析，筛选出对盖层密闭性影响较大的因素。研究结果表明：注入层数越多，盖层的位移、孔压和ΔCFS越小，盖层密闭性越好，但层数超过3层，层数带来的增效将不再显著；盖层密闭性的主控因素有盖层泊松比与杨氏模量、储层厚度与渗透系数和注入速率；最厚盖层的位置在整个地层的最上部时，盖层密封效果最好，产生垂直位移、孔压和ΔCFS最小。

中高应变率下砂土的动力特性对防护工程、桩基贯入、船舶抛锚、飞机降落等问题具有重要意义。综述了砂土霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar，简称SHPB）冲击试验及数值模拟研究现状，总结了目前砂土冲击特性研究存在的主要问题，归纳如下：(1) SHPB试验对于散体材料仍存在不确定性，如试样尺寸尚不规范统一、边界条件难以控制、三轴试验方法还不成熟等，未来三轴SHPB试验需要解决试样径向变形测量和围压恒定问题；(2) 由于试验条件下排气和排水不确定，且存在惯性效应，导致应变率效应无法准确判断；(3) 含水率对冲击特性的影响与孔隙水压力、孔隙气压力变化相关，但相关变量测量困难，结果难以分析，需要开发完全不排气、不排水的装置以消除边界条件影响；(4) 现有方法如有限元法、离散元法、耦合方法无法统一模拟波传播连续性和颗粒破碎，需要克服计算量限制，建立考虑复杂机制（如含水、颗粒破碎）的数值模型来研究砂土冲击特性；(5) 需要建立考虑应变率效应的本构模型，实现水分、颗粒破碎等复杂机制的模拟，完善中高应变率土力学理论框架。

管桩作为一种常用的桩基础，在实际工程中被广泛应用，其动力响应分析具有重要研究价值。基于弹性动力学原理和黏弹性饱和土模型，考虑了土骨架的非流动黏性和管桩的横向惯性效应，研究了分数阶黏弹性饱和土中大直径管桩在竖向动载荷作用下的动力特性。首先，基于Biot动力固结理论和分数阶标准线性固体（fractional-order standard linear solid，简称FSLS）模型，建立了分数阶黏弹性饱和土在柱坐标系下的波动方程。其次，基于Rayleigh-Love杆模型并考虑管桩的横向惯性效应，推导了管桩的桩顶动阻抗解析解答。最后，通过算例分析，研究了分数阶模型参数、管桩横向惯性效应、桩长和土体渗透力对管桩桩顶动阻抗的影响规律。结果表明：饱和土体骨架FSLS模型参数中分数阶数和应变松弛时间的增大以及应力松弛时间的减小都会增大桩顶动阻抗；管桩的横向惯性效应在高频区段对降低桩顶动阻抗尤为明显；缩小管桩外半径和扩大其内半径以及增加桩长，降低土体渗透性均有助于提高桩顶动阻抗。