引述了若干国际权威学者关于岩爆的机制和定义的论述，在此基础上，依据岩爆发生的不同机制，将岩爆分为断层滑移或者剪切断裂所导致的断裂滑移型和岩石破坏导致的应变型岩爆，并结合事故案例，分析了应变型和滑移型两类岩爆及冲击地压的发生机制和特点。在机制分析的基础上，介绍了岩（煤）柱应变型岩爆和围岩应变型岩爆以及断裂滑移型岩爆定量预测的研究成果，其中，包括作者利用非欧几何模型研究非协调变形影响后对应变型岩爆进行了定量预测和数值模拟的新研究成果。

大量的室内和现场试验都表明，软黏土的强度与变形速率相关。为了更深入地认识软黏土的加载速率效应特性，首先分析了一维应力条件下先期固结压力和三轴应力条件下不排水抗剪强度的加载速率效应及应力-应变关系的归一化，探讨了一维和三轴条件下的5个速率方程（2个指数形式和3个对数形式）在拟合黏土先期固结压力和不排水强度加载速率效应上的适用性；使用5个速率方程估计了一维和三轴条件下的加载速率参数，以及拟合了加载速率参数与液塑限的关系，并且分析了复杂应力（十字板剪切和旁压条件）下的非理想土单元体的黏土加载速率效应特性等；讨论了黏土加载速率效应特性在一维和三维、压缩与伸长、不同超固结比（OCR）条件下的统一性；最后，从香港黏土压缩与伸长和不同OCR条件下的剪缩、剪胀特性方面更深入地探讨了软黏土加载速率效应特性，并讨论了典型的剪缩、剪胀方程在黏土的力学特性模拟中的有效性。结果表明，为更好地描述黏土的应力剪胀特性，现有典型的剪胀关系需要更一步改进。

基于Zienkiewicz提出的非饱和多孔介质波动理论，考虑两相流体和固体颗粒的压缩性以及惯性、黏滞和机械耦合作用，采用半解析的方法获得了一类典型边界条件下单层非饱和多孔介质一维瞬态响应解。首先推导出无量纲化后以位移表示的控制方程，并将其写成矩阵形式；然后，将边界条件齐次化，求解控制方程所对应的特征值问题，得到了满足齐次边界条件的特征值和相对应的特征函数。根据变异系数法并利用特征函数的正交性，得到了一系列仅黏滞耦合的关于时间的二阶常微分方程及相应的初始条件。在此基础上，运用精细时程积分法给出了常微分方程组的数值解。最后，通过若干算例验证了结果的正确性并探讨了单层非饱和多孔介质一维瞬态动力响应的特点。该方法可推广应用于其他典型的边界条件。

采用大型三轴仪对紫坪铺面板坝堆石料进行了单调和循环荷载下的固结排水剪切试验，研究了不同孔隙比情况下颗粒破碎及剪胀的变化规律。试验表明：（1）单调和循环荷载条件下，堆石料颗粒破碎率与塑性功之间存在一致的双曲线关系；（2）峰值应力处剪胀率与颗粒破碎率在半对数坐标中呈近似线性关系；（3）峰值应力处主应力比与相应的剪胀率呈近似线性关系，且上述结果受初始孔隙比的影响不大。研究成果有助于进一步了解堆石料的颗粒破碎特点，对建立复杂应力条件下考虑颗粒破碎和状态相关性的弹塑性本构模型，分析紫坪铺面板堆石坝汶川地震破损机制是十分有益的。

土体是一种颗粒介质，其强度与变形特性具有显著的颗粒尺度效应。采用胞元土体模型和三轴抗剪试验分析了土体强度和变形的尺度效应特性。根据土体中不同尺度颗粒间相互作用表现出的聚集和摩擦效应，提出了“基体-增强颗粒”土体胞元模型，胞元体由基体和增强颗粒组成，其中基体由微小土颗粒集成，而增强颗粒为砂粒，宏观土体则简化为由许多胞元体构成的介质。引入广义球应变和广义等效应变，基于应变能导出了考虑颗粒尺度效应的应力-应变关系以及屈服应力计算公式；同时，针对增强颗粒不同粒径和体分比的土体进行一系列三轴不排水抗剪试验，给出了应力-应变和屈服应力尺度效应的测试结果。试验和理论计算结果均表明，土体强度和变形的尺度效应随增强颗粒的体分比增加以及粒径的减小而增强，由此反映出土体强度和变形显著的尺度效应；土体强度和变形尺度效应的理论预测结果与试验具有较好的一致性。

以国内外代表性滚石冲击力计算方法为基础，针对冲击力的影响因素，设计了一套滚石冲击力测试装置。通过试验设计，选取不同的滚石质量、冲击速度、入射角度、缓冲材料性质及厚度等影响因素，获得冲击力变化规律。结果表明：最大冲击力随滚石重量的减小或冲击速度的降低而逐渐减小，2 cm厚度缓冲层比直接冲击时减小了90%左右，缓冲效果明显。同时最大冲击力随着入射角度的变小而降低，但入射角度越小，冲击力值降低的幅度越小。结合冲击试验结果，通过冲击力计算方法对比分析，建立了可用于各影响因素的最大冲击力计算方法，验算表明误差很小。研究结果可为滚石灾害的防治设计提供参考依据。

针对当前水土压力计算中很少考虑土自身性质对其影响的研究现状，以自制试验槽为研究工具，通过使用3种不同渗透性土样进行的支挡结构上水土压力测试研究，对比了水土压力实测值和由水土压力分算、水土压力合算得到的理论计算值，分析了孔隙水压力和土压力的变化规律。由试验结果可以得到，由水土压力合算得到结果偏小，但在一定条件下尚可以接受，在发生主动位移情况下墙后土体会产生负超孔压，渗透系数影响着负超孔压的消散和孔隙水压力的传递程度，并进一步影响支挡结构上水土压力的分布情况。由试验结果推知，当土体渗透系数小到一定程度时，水土压力合算的方法是合理的。

将研制的新型柔性均布压力加载装置与传统的刚性加载装置分别应用到大型地质力学模型试验中，利用应力不均匀系数? 对其加载效果进行了量化对比分析。试验结果表明，随着加载压力值与距模型表面距离的增加，不均匀系数? 减小，压力分布趋于均匀；在模型试验中采用柔性均布压力加载装置，与刚性加载方式相比，其更有利于加载压力在模型体中均匀扩散，产生均匀的应力场，在该试验条件下采用此装置，模型内距模型表面300 mm处应力场已基本达到均匀的状态，模型初始应力施加完后，其? 仅为0.086，而采用刚性加载方式时其对应的? 则高达0.283；该装置在距模型表面较近时或加载压力较小时亦能产生较好的均布压力加载效果，如加载压力为0.28 MPa时距模型表面150 mm处? 仅为0.174，具有减小边界效应影响范围、提高低应力水平下的模型试验精度的作用。

对库盘铺膜平原水库的气胀现象产生机制进行了理论探讨和现场试验研究。分析指出围坝填筑、库水位快速下降及地下水位上升等因素是导致膜下产生气胀的主要原因。在德州大屯水库进行了现场试验，模拟了不同膜上荷重、不同地下水位上升幅度和速率等试验工况，对膜下地层不同埋深处孔隙压力和膜下气胀现象进行了观测，分析了各因素对膜下气胀变化规律影响。试验结果表明，地下水位快速上升能够引起膜下气胀压力加大，地下水位上升幅度影响膜下气胀压力的大小；不同地下水位上升速率对膜下气场影响较小，在膜上设置一定荷载可较好地防止膜顶托或胀破。

针对中国科学院地球化学研究所与国家天文台合作研制成功的CAS-1模拟月壤（国家标准试样），利用GDS共振柱试验仪对模拟月壤开展动力学参数的试验研究，分析了不同孔隙比、不同围压对动剪切模量G及剪应变 的影响规律。试验结果表明，在应力水平很低、孔隙比较大的真实月面环境条件下，动剪切模量G较小，阻尼比 较大，且随着动剪应变 的增大，动剪切模量快速减小，阻尼比急剧增大。采用Hardin-Drnevich模型，得到了不同孔隙比、不同围压下归一化动剪模量G/Gmax与归一化阻尼比 / 随 变化的平均拟合曲线，探讨了最大动剪切模量Gmax、最大阻尼比 和参考剪应变 等动参数与应力水平 的相关关系式，并据此给出了月壤钻取采样深度（0～3 m）内Gmax、 和 的值域区间以及各剪应变对应的G/Gmax和 的推荐值。

碎石垫层已广泛应用于土木工程各个领域，但碎石垫层的强度与变形特性尚不十分清楚，需要进一步研究。通过对5种不同厚度碎石垫层在高应力下的室内模型试验和有限元分析，揭示了不同厚度碎石垫层的强度特性和变形特征。通过有限元分析与试验结果的对比分析，得出了不同厚度的碎石垫层荷载与沉降变形、竖向应力与侧向约束力都近似呈线性变化。碎石垫层的厚度对沉降大小有一定影响，在其他条件相同的情况下，碎石垫层越厚，沉降越大。在一定荷载作用下，碎石垫层在较短的时间内自身压缩变形已基本趋于稳定，而后随时间的增加，其压缩变形量很小。提出了一种测定碎石类土侧压力系数、泊松比及变形模量的试验测定方法，以期为测定其他类别土的侧压力系数、泊松比及变形模量提供参考。

强夯置换工程要求保证夯沉量、置换墩长度等设计指标，通常通过试夯确定必要夯击次数。研究置换墩形成机制，确定夯锤能量释放时间、填料运动规律、锤底动压力等因素，对优化强夯置换工艺有重要作用。目前有关置换墩形成机制的研究较少，往往套用强夯工程的基本参数或机制来解决。针对这一问题设计了一种模型试验方法，研究强夯冲击下填料、软土与夯锤之间的相互作用过程。试验研究表明：每次夯击中夯锤的运动加速度曲线可以分为4个阶段，分别代表了夯锤作用下土体-填料的不同运动过程；通过分析夯锤的动态力-位移曲线，阐述各阶段随夯击和填料次数变化而发生的变化及原因；随填料次数的增加，在相同夯击能下，每次夯击中夯锤的能量释放时间减小，峰值动态力增加，这反映了随着夯击次数增加，软土基础中碎石墩逐渐形成的过程。

CO2突破压是CO2地质封存盖层密封性和安全性评价的关键指标之一，盖层CO2突破压试验技术也是评价盖层密封性的关键技术之一。国内外学者已经对不同盖层岩样的CO2突破压开展了较为系统的试验研究，但还未对不同温度和压力条件下的CO2突破压变化规律进行研究。在调研现有CO2突破压试验方法和设备的基础上，研制了集成分步法、连续法、脉冲法和驱替法等多种突破压测量方法的CO2突破压试验装置，具有广泛的适用范围。采用该试验装置对四川盆地内须家河组泥质粉砂岩薄弱盖层开展了突破压试验研究，研究40～70 ℃和10～30 MPa温压范围内超临界CO2突破压的变化规律。试验拟合结果显示：在所研究的温压范围内，CO2突破压随CO2压力升高而降低；随CO2温度上升而上升。试验结果与基于表面张力的理论结果趋势吻合较好，但存在一定的差异；两者之间的差异可能是受CO2-水接触角变化、砂岩孔隙结构非均质性以及试验方法的影响。

选择掺入生石膏、生石灰、碳酸钠来消除有机质对水泥固化淤泥质土的不利影响。以生石膏、生石灰和碳酸钠的掺量作为3个影响因子，以固化淤泥质土7 d和90 d的无侧限抗压强度为响应值，采用旋转中心组合设计安排试验。利用响应面法对这3种外加剂的配比进行优化，并通过单因子效应分析和交互作用分析分别考察各影响因子单独变化对强度响应值的影响以及3种添加剂的交互作用效应。结果表明：强度响应对生石膏和生石灰掺量变化的敏感程度随龄期的增大而增大，而对于碳酸钠，情况则相反。7 d时，生石灰与碳酸钠的交互作用显著；而90 d时，则生石膏与碳酸钠的交互作用显著。最终得出在腐植酸掺量6%和水泥掺量15%前提下，3种外加剂在7 d和90 d的最佳配比。在最优配方的掺加下，对于7 d和90 d龄期固化淤泥质土的实际强度可以分别达到623、1 213 kPa。

采用自主制作的单向振动试验台，对不同坡面形态土质边坡进行了失稳破坏过程的模型试验研究。试验设计了凹面坡、凸面坡和凹凸面组合型3类边坡共8个模型，通过单向振动试验台施加初始位移，触发模型边坡失稳破坏，利用摄像机对模型边坡破坏过程进行跟踪记录，并对变形破坏特征进行分析。试验表明：凹面坡主要由坡面上形成的横向裂隙带动整个坡体发生破坏，而凸面坡则是由于坡顶上形成的横向裂隙带动整个坡体发生变形破坏，凹凸面组合型边坡的破坏则是受坡面凸起部位所控制；进一步研究发现，凹凸程度越强的边坡越容易发生变形破坏，其变形破坏的程度越大。研究成果有助于了解不同形态坡面边坡的破坏特征，为工程边坡设计提供借鉴意义。

对灰岩岩样进行了不同围压下的三轴压缩试验，得到了峰值应力和弹性模量与围压的线性关系式。利用应力-应变曲线拟合了3种围压下应变能与应变的关系式，从而可以求得灰岩在任一轴向应变时的能量值。在考虑岩样对液压油做功的前提下，分析了压缩过程中几个阶段的能量转化方式，解释了高围压条件下岩石破坏更加剧烈的原因。基于裂缝扩展程度影响弹性模量大小的情况，提出了裂缝发展系数F的概念，给出了3种围压下利用轴向应力? 求取F的经验公式，从而可以获得灰岩压缩破坏过程中各阶段的实际岩石力学参数，并且用F值的变化趋势解释了高围压时峰值强度附近出现塑性平台的原因。

通过低温动三轴试验，采用分级加载方式逐级施加动荷载，对不同加载频率、围压和负温条件下青藏冻结黏土和兰州黄土的动应变幅值变化特征进行了试验研究。结果表明，同一级荷载作用下，动应变幅值随振次的增加基本不变，可以采用平均值来反映各级加载下的动应变幅值；不同加载频率、围压和温度条件下，动应变幅值随动应力幅值的变化规律相同，即随着动应力幅值的增加，动应变幅值逐渐增大；动应变幅值随加载频率的增加而减小，但减小的速率逐渐降低，动应变幅值最终趋于一稳定值，对于青藏黏土和兰州黄土，该稳定值均随加载级数的增加而增加；随着围压的增加，青藏黏土的动应变幅值变化不大，而兰州黄土的动应变幅值呈逐渐减小的趋势；动应变幅值随温度的降低而减小。动应力幅值对动应变幅值的影响最大，动荷载振动频率的影响次之，温度的影响第三，围压的影响最小。

膨胀土作为一种特殊性土，其抗剪强度取值不同于一般的黏性土。实践证明，在进行膨胀土边坡设计时，不仅要考虑土体的土块强度，而且也要考虑裂隙面强度，其抗剪强度在很大程度上受其裂隙面规模与产状的影响，尤其是对裂隙极发育的强膨胀土而言。为了更加真实地模拟强膨胀土在裂隙面控制下的剪切破坏，特在南水北调中线工程南阳段强膨胀土地段进行大剪试验，通过拟合试验数据，对强膨胀土抗剪强度影响因素进行分析。结果表明，裂隙面的发育程度、倾角、裂面的起伏程度都对强膨胀土的抗剪强度有着很大的影响。

轴对称圆巷的弹塑性求解的关键是选择合适的屈服准则。已经有诸多学者选择Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则和Hoek-Brown准则等，进行了相应的求解。为了探讨更符合工程实际需要的准则和求解，在考虑岩石材料的应变强化效应的条件下，建立了轴对称圆巷的幂强化本构模型和基于Drucker-Prager屈服准则的幂强化-理想塑性模型，并进行了弹塑性求解。以工程实例为计算条件，将幂强化-理想塑性模型的计算结果与基于Mohr-Coulomb准则、Drucker-Prager准则的理想塑性模型和幂强化模型的计算结果分别进行了对比，分析幂强化参数对围岩弹塑性解的影响。研究表明，应变强化效应对围岩稳定性有较大影响，对于应变强化效应较强的岩石材料，采用幂强化模型分析更接近工程实际。

针对应力比结构性参数存在的问题，建立了结构性黄土初始结构性参数与含水率、围压之间的关系，在变形过程中建立了更为合理的结构性参数与广义剪应变的关系，并将其引入结构性黄土的强度理论中。在此基础上，通过数值计算对边坡结构性参数分布的变化规律及潜在滑动面的确定进行了评价。研究结果表明：建立的初始结构性参数可以反映黄土边坡的结构性参数初始分布场；结构性参数变化的上限是初始结构性参数，下限为结构性完全丧失后的结构性参数，且其值等于1.0；在结构性黄土边坡稳定性分析中，通过结构性参数的分布规律可在一定程度上确定边坡的潜在滑动面，但仅适用于塑性区域呈明显的带状集中分布的情况。

为了避免路基沉降导致路面结构破坏，对适用于山区公路半填半挖路基的沉降控制指标和标准进行了研究。首先，基于常泊松比假定，推导了三维Merchant模型的Prony级数表达式，并以ABAQUS为工具建立了半填半挖路基沉降计算模型。计算结果表明，半填半挖路基工后沉降曲线为“勺”形或“S”形，曲线形状的差异揭示了路基沉降的时空耦合效应。其次，基于路基工后沉降机制分析，提出了如下假定：半填半挖路基工后沉降曲线为中心对称的“S”形，对称中心两侧的曲线段为抛物线。通过沥青路面结构对抛物线形路基沉降的力学响应分析，揭示了路面结构附加弯拉应力与抛物线方程的二次项系数a具有线性关系，据此提出采用a值作为半填半挖路基沉降控制指标。最后，基于沥青路面结构在交通荷载和路基沉降共同作用下的破坏模式，提出了半填半挖路基沉降控制标准的确定方法。研究成果为合理控制半填半挖路基工后沉降提供了明确的技术依据。

大直径、长距离顶管施工常通过注浆形成泥浆套来减小阻力，泥浆套的形态及其完整性对管壁摩阻力大小有决定性作用，现有摩阻力计算公式一般未考虑不同泥浆套形态对摩阻力的影响，计算结果与实际情况相差较大。根据不同施工状况对顶管外壁泥浆套的可能形态进行了分类及成因分析，提出了判断3种常见泥浆套形态的方法。利用半无限弹性体中柱形圆孔扩张理论探讨了注浆压力对泥浆套厚度的影响，结合非线性流体力学计算泥浆与管壁接触产生的摩阻力，最终采用挖掘面稳定假设，针对3种泥浆套形态提出了摩阻力计算公式。采用该方法对工程案例进行计算，计算结果与实测数据对比表明：现有摩阻力计算公式的计算结果过于保守，所提出的计算公式是合理和有效的。

支护结构前设置反压土可有效减小支护结构的内力、变形与嵌固深度，取得良好的经济、环境效益。鉴于各类有关基坑支护的规范均未涉及反压土的设计、计算问题，且业内对此问题的研究不多又观点不一，整理、分析以往反压土体的计算方法，并将其归纳为4类：（1）支护结构前附加荷载；（2）Boussinesq附加应力近似；（3）改进的弹性地基梁；（4）整体有限元协同计算。指出了各法中存在的疑点、计算的要点、适用的条件，归结了反压土作用的本质机制。基于竖向弹性地基梁理论提出了一种新的简化分析方法，该法以反压弹簧和坑底超载的方式模拟反压效应，概念清晰、计算简单，并针对某基坑支护方案，考虑不设反压土台、设置反压土台、加固反压土台等3种情况进行对比计算，验证了方法的可行性和有效性，得出了普适性的结论，以期对支护工程的设计施工提供参考。

将复杂开挖断面为边界的力学问题转化成单位圆为边界的力学问题，是利用复变函数理论开展地下隧洞围岩力学分析的前提。从黎曼存在定理出发，建立了以洛朗级数有限项表示的单位圆外域到任意开挖断面隧洞外域的共形映射函数。根据边界对应原理，将域到域的共形映射问题转化成单位圆周线到任意开挖断面隧洞边界线的共形映射问题。从三角插值理论出发，采用奇偶插值点反复相互迭代对映射函数的求解开展了研究。为快速地进行迭代计算，采用法线逼近法进行计算点（映射点）调整。提出了以映射边界线与实际开挖洞形边界线之间的绝对误差作为迭代计算的收敛条件，保证了共形映射精度。给出了3个开挖断面隧洞映射函数的求解算例，并将研究结果与文献中的方法进行了比较。结果表明，提出的单位圆外域到任意开挖断面隧洞外域共形映射的计算方法具有操作简单、精度高和收敛快等特点。

从力学角度出发，以路基在长期交通荷载作用下不至于变形过大为主要目的，利用动变形控制法，针对路基高度与湿度的相互关系进行了研究。首先，通过室内试验获得了路基土体回弹模量与湿度及压实度的定量关系式；同时基于层状公路结构动力响应解及路基、路面协调变形原理，获得了路基顶面动变形控制标准。结合试验结果和路基顶面动变形控制标准，建立了路基湿度、压实度与路基高度之间的联系。最后，以两种典型沥青混凝土公路结构为例，编制程序进行了数值计算，分析了满足动变形条件下的路基临界高度随路基湿度、压实度的变化规律。结果表明：路基临界高度随着路基湿度的增加而增大。路基湿度低于最优含水率时，路基临界高度随路基湿度和压实度的变化均较小；路基湿度高于最优含水率时，路基临界高度迅速增大，且压实度对临界高度的影响也变得十分显著。研究结果为路基高度和湿度的合理取值提供了新的思路。

为了解河南南阳地区膨胀土渠道边坡滑坡机制，基于南水北调中线工程南阳段19个滑坡的现场调研统计结果，选取南阳段TS105+400处右岸滑坡为典型实例，开挖探槽揭露滑坡内部结构，对该区膨胀土渠道滑坡的破坏特征及演化机制进行了研究。结果显示，该区滑坡多发生在 地层；边坡的稳定性受中上部土体中的垂直节理及坡脚充填强膨胀土的缓倾长大裂隙共同控制，滑动面由后缘陡倾裂隙及前缘缓倾长大裂隙组成。开挖卸荷导致垂直节理张开，垂直节理向下可延伸3 m以上，破坏边坡土体整体性，且充当水分出入边坡的主要通道；坡面以下深度4～8 m存在一个高湿度带，带内土体强度小，发育滑动面。气候造成的胀缩循环、开挖卸荷导致边坡垂直节理张开并向深部发展，对边坡土体的强度衰减作用明显，当垂直裂隙与前缘缓倾裂隙贯通后，发生强（久）降雨，裂隙充水软化，即诱发边坡失稳。

降雨条件下软岩边坡的灾变问题是滑坡领域研究的热点与难点。采用间接耦合法进行软岩边坡降雨入渗分析，根据软岩边坡非饱和渗流-应力计算原理，建立了软岩边坡渗流效应分析方法；将软岩抗剪强度的遇水软化特征动态赋予暂态饱和区中对应的软岩体，模拟降雨渗流条件下软岩边坡的软化效应；将渗流与软化相结合，建立基于暂态饱和区的软岩边坡降雨-渗流-软化-灾变的数值分析方法，并用于实例边坡的降雨灾变机制分析。结果显示，软岩边坡潜在滑动面深度随时间逐渐变浅，安全系数-时程曲线呈反向复曲线形态，当边坡开始软化时曲线上出现拐点。边坡稳定性计算结果与实际情况基本相符，表明思路与方法具有一定正确性，可为软岩边坡治理方案设计提供理论依据。

考虑岩体裂隙渗流变水温影响，推导单裂隙变水温水流近似解析解和有限元解，在此基础上分别建立裂隙二维网络变水温渗流数值求解方程，分别对应裂隙网络变水温渗流分析的近似解析法和子结构法。分析变温水流运动规律发现：（1）单裂隙内水流水头与水力坡降成非线性关系，当水流由高温区向低温区流动时，水头分布曲线为凸曲线，此时按线性渗流简化水头整体偏小；当由低温区向高温区流动时，水头分布曲线为凹曲线，此时按线性渗流简化水头整体偏大。（2）单裂隙内，高水温处水力坡降小，低水温处水力坡降大；裂隙平均水温越高，流速越快；裂隙网络内存在与裂隙宽度相似的温度偏流效应，即交叉节点水流有偏向水流温度高的裂隙流动的趋势。在温度较高和温度梯度较大的区域，应该考虑水流温度变化对渗流场的影响。

根据大量震害资料的调查分析发现，地下结构埋置深度对其地震破坏程度影响很大。通过有限元方法计算8种不同埋置深度条件下的山岭隧道地震响应，并对计算模型的地震输入方法进行了验证，证明地震波输入处理方式的合理性。讨论埋深对结构动力响应的影响，提取衬砌关键节点的竖直向和水平向加速度、位移峰值，分析随着埋深的增大，加速度和位移峰值的变化情况，并以拱顶为例，计算每个埋深变化段的加速度和位移峰值变化率，得到了一定的规律性，如埋置深度从5 m增大到50 m，衬砌结构动力响应峰值大小下降较快。此外，还分析了埋深增大对衬砌结构内力峰值的影响。最后，提出在高烈度地震区修建隧道时其埋置深度尽可能不小于50 m，这为相关工程的修建提供了参考依据。

将框架梁在张拉阶段或工作阶段时纵梁与横梁的破坏、梁的正截面与斜截面的破坏以及锚杆的破坏等主要失效模式视为串联系统，提出了框架预应力锚索的分阶段系统可靠性计算模型。在张拉阶段，将锚索力按照位移协调和静力平衡的原则分配在纵、横梁上，然后按Winkler弹性地基梁模型分别计算单片梁的内力；在工作阶段，将侧向土压力系数视为随机变量，框架梁视为土压力作用下的简支梁来计算其内力。基于各失效模式功能函数之间的相关系数矩阵，导出了预应力锚索框架的系统可靠性计算方法并编制了计算程序。对某工程实例的计算结果表明，预应力锚索框架的失效概率主要由纵梁在工作阶段和张拉阶段的正截面失效概率及锚杆的失效概率三者共同决定，而假设此3种失效模式相互独立的系统失效概率与考虑失效模式相关性的系统失效概率误差为8.1%。

应用经典塑性力学理论确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场存在一些问题，这影响深部圆形巷道的稳定性评价及支护设计的合理性。应用塑性力学求解新体系确定的圆形巷道围岩弹塑性应力场准确解，进行了各向同性均质地层中圆形巷道破损区、地层残余强度与支护压力关系方面的研究，取得了如下成果：（1）破损区随开采深度的增加而增大，它们基本呈线性关系。（2）建立了支护压力与巷道埋深、围岩强度、围岩破坏后残余强度、围岩泊松比和重度之间的关系。研究成果可为支护设计提供重要参考。

局部剪切破坏是一种常见的地基破坏模式，该破坏模式下的地基承载力理论计算方法尚不完善，对无重地基局部剪切破坏的极限承载力理论进行了研究。首先从破坏时破裂面延伸位置的角度完善了浅基础3种破坏模式的划分标准。对于局部剪切破坏，土体强度并未完全发挥出来，潜在破坏区处于非极限状态，所以将土体强度逐渐发挥的概念引入地基承载力中，通过适当的假设，建立了局部剪切破坏模式下无重介质地基承载力的理论计算方法，并与已有的经典成果进行比较分析，印证了该方法的合理性。研究成果为解决局部剪切破坏模式下地基承载力的计算提供了理论参考。

土钉支护因其施工简单、造价低、工期短和施工技术成熟等优点，在工程中得到广泛应用，但目前其设计计算理论缺乏，且现行规范给出的变形允许值存在不足，如现行土钉规范（规程）仅是简单地规定一个变形允许值，没有结合基坑的特点、支护类型、周边环境等因素来规定，更没有将基坑的变形与基坑稳定联系起来综合确定其监测指标预警值等，因此，导致这种性价比很好的支护技术有减少应用的趋势。利用变模量强度折减法对土钉支护变形和稳定关系进行了探讨性研究，经大量的计算分析，给出了土钉支护的变形与稳定统一判定指标——位高比 ，且计算发现，同一种土质、同一稳定系数K对应的不同高度H的位高比几乎相等。给出了一定强度和一定深度土钉支护位移预警值和最大位移允许值，利用给出的表格，可直接确定其位移预警值和最大位移允许值，便于工程师应用，也为实际土钉支护结构确定变形预警值提供了参考。提出的方法不仅能够确定土钉支护结构变形值，且对类似支护结构确定变形值也提供了一种方法和思路，对推进基坑规范完善和改进具有一定的参考和借鉴作用。

鲤鱼潭黏土心墙堆石坝在台湾“9•21”集集地震中有一定的变形损伤。为了研究大坝的地震破坏机制，分析了大坝的永久位移分布规律，同时采用有限元数据平滑方法，对大坝位移监测数据进行处理，得到了大坝的永久应变场。结果表明，大坝在强震作用下永久变形指向坝内，坝体体积整体收缩；由于反滤料孔隙水压力上升，有效应力降低，在上游坝体在反滤层附近出现拉应变；在两岸坝肩与基岩交界部位存在拉应变，易造成拉伸裂缝。

水合物沉积物力学特性研究是天然气水合物开采领域中的热点问题。为深入了解水合物对沉积物力学特性的影响，在提出一个新的水合物沉积物离散元数值试样制备方法的基础上，模拟了不同水合物饱和度沉积物试样的三轴排水试验，并从其应力-应变关系、体变特性、弹性模量及峰值强度等方面对模拟结果及已有室内三轴试验结果进行了对比，然后利用该方法对具有不同微观胶结参数的水合物沉积物样进行了三轴离散元数值试验。研究结果表明：所提出的离散元模拟方法能较好地反映水合物沉积物的主要力学特性；天然气水合物与土颗粒间胶结性能的改变会对水合物沉积物的力学响应产生一定的影响；水合物沉积物强度和模量的增加是孔隙填充水合物和粒间胶结水合物共同作用的结果。

建立了求解多裂纹扩展的扩展有限元法。引入裂纹交叉汇合加强函数以分析多裂纹交叉汇合过程；在裂纹附近区域使用广义形函数，并引入线增函数消除混合单元，可有效地提高裂纹附近的精度；用砂浆法（线段-线段接触法）结合增广型Lagrange乘子法处理裂纹段的接触条件，可以精确地模拟裂纹面约束，并方便地求解控制方程。算例分析了两方面内容：（1）计算交叉裂纹体的应力强度因子，结果表明提出的方法精度高；（2）模拟多裂纹扩展及交叉汇合过程，模拟的裂纹扩展路径与试验结果吻合得较好，表明了方法的可靠性。

城市内新建工程周边环境复杂，地下管线种类繁多，在设计之初就需要考虑施工以及工程营运对其安全的影响，但目前缺乏统一的影响评价标准，须按照管线功能以及所属部门的相关规程作为其评价依据。该项目的管线为下穿围堰的2条直径为1.2 m、壁厚为12 mm的排污管，采用FLAC3D建立了围堰工程对大直径有压焊接薄壁排污管道的三维数值计算模型，分4种不同施工工况进行了管道变形和应力计算。依据相关规范的要求，从管道本身的安全性和正常使用要求出发，并采用第4强度理论计算了相当应力，最大值为136.61 MPa，出现在最后抽水工况下管1的外侧。最大沉降量39.3 mm对应的管体倾斜量为0.275%。将其结果与理论值进行对比，理论计算得到的相当应力最大值为188.18 MPa，高于数值计算结果，其原因为理论方法将各影响效应分别计算并进行简单相加。结果表明，拟建围堰工程对该管线的影响可控，数值方法较规范方法计算结果更为合理，为类似工程对管线影响评价提供了参考。

提出了一种基于径向基网络的土石坝永久变形参数反演分析模型。该模型充分利用了径向基神经网络的非线性映射能力，只需要进行少量的样本设计，即可反演坝体永久变形参数，可以解决土石坝动力参数反演计算耗时长的问题。同时在对永久变形参数进行灵敏度分析的基础上，建立考虑参数灵敏度的网络训练目标函数，进一步提高了反演精度。将所建立的模型用于紫平铺面板堆石坝地震永久变形参数反演，采用三维有限元法进行静动力分析，并采用改进的沈珠江模型计算坝体地震永久变形。结果表明，反演参数计算的大坝地震永久变形和坝体实测永久变形数值接近，趋势一致，因而所建立的模型能够有效地反演坝体地震永久变形参数，为土石坝的动力参数反演提供了一种简便、有效的方法。

通过建立改进Latin超立方抽样和对偶抽样相结合的复合抽样法，以提高Monte Carlo方法的计算效率，并将其引入Monte Carlo随机有限元（MSFEM）。基于三维有限元模型，采用MCSFEM对山坪土石坝进行随机渗流场分析，研究渗透系数和水头边界条件的随机特性对渗流场的干扰，进行变异系数和抽样次数的敏感性分析。最后，对渗流场的求解量进行概型分析。研究表明：总水头势、流速及渗透体积力的变异性随着渗透系数随机性的增强而变大；复合抽样法既能有效加快Monte Carlo的收敛速度，又能降低样本间的统计相关性，说明了该方法的实用性与有效性；当渗透系数服从正态分布时，渗流场中所取结点的水头和坡降也服从正态分布。

锚杆从锚固方式上可划分两种：端部锚固方式和全长锚固方式。全长锚固锚杆作为工程支护中的一种重要锚杆类型，具有广泛的应用前景。非连续变形分析（DDA）以及在此基础上发展的非连续变形的岩石断裂分析（DDARF）方法中锚杆为端锚形式，且只考虑了锚杆的轴向作用，而忽略了锚杆作用力对锚固岩体的侧向限制。为了更好地理解锚杆的支护机制，考虑锚杆的剪切作用，提出了DDARF中一种新的锚固形式——全长剪切锚杆支护形式。用改进的全长剪切锚杆支护方法对一公路隧道稳定性进行了分析，并与端锚支护形式进行了对比，结果表明，提出的全长剪切锚杆支护方法是有效的，锚固效果比端锚支护更好。