基于变形加固理论关于结构失稳的严格定义及其集合逻辑表述，提出了基于不平衡力和最小塑性余能原理的地下储库群稳定性判别方法。在非平衡态弹塑性力学框架下，将经典有限元拓展到结构失稳后的分析，塑性余能范数即可作为库群失稳判据，而不平衡力及其发展则表征了库群失稳破坏的形态和演化路径。研究了单储库的稳定性、双储库结构在不同储库间距条件下的整体稳定性及连锁破坏规律，并应用于金坛盐矿油气储库群的稳定性分析和连锁破坏模拟计算分析。研究表明，不平衡力和塑性余能范数用来定量评价地下储库的稳定性是合适的。变形加固理论为评价库群整体稳定性、研究储库间相互作用以及破坏的时空演化提供了定量实用的分析方法，为地下储库群的灾变机制与防护研究打下基础。

在MTS815 Flex test GT岩石力学试验机上对盐岩进行了单轴循环加、卸载试验研究盐岩的变形特性，试验表明，循环加、卸载强化了变形的线性特征，各级卸载、再加载曲线主要是由直线段组成。随着荷载级别的增高，直线段的变形模量总体上呈现微弱上升的趋势，各级卸载、再加载曲线变形模量的变异系数分别为8.05%和7.45%，可以用各级加、卸载曲线直线段变形模量的平均值来分别表征加、卸载的变形特征。每级卸载曲线的变形模量都要大于再加载曲线的变形模量，卸载的泊松比都要小于再加载的泊松比。与单轴试验相比，卸载和再加载的变形模量都要大于单轴应力应变全过程试验。根据以上分析，得出了简单应力状态下加、卸载本构关系。对各级塑性滞回能进行了计算，发现塑性滞回能随着级别的增高而增高，并对其进行了拟合。分析表明，卸载、再加载变形参数比单轴应力应变全过程试验参数更具有规律性，更能表征盐岩地下工程中的变形特性。

采用声波技术研究盐岩在单轴载荷条件下的损伤特征，并对受损盐岩进行溶解试验分析，以此来分析盐穴建造期盐岩的损伤溶蚀机制。试验发现：随着轴向应力的增加，侧向波速逐渐较小，在达到极限强度后波速快速减小，而不像轴向波速那样在弹性压密阶段会出现小幅增加之后才开始减小；盐岩所受压力越大，对应的溶解速度越快。由岩石单轴强度理论和损伤理论分析表明，盐岩应力损伤由盐岩晶粒相互错动促使微裂纹增多所致，侧向波速确定的损伤变量与应力具有相关性，盐岩的溶解速率随损伤变量的增加而增加。

针对盐岩重度低、低弹强比、高流变性等强度与变形特性，研制出与金坛盐矿盐岩的力学行为较为相似的材料配方；采用地质力学模型试验技术，开展金坛盐岩储气库运行稳定性的模拟试验，研究腔体在周期性注、采气作用下的变形特点与力学分布规律。根据模型试验结果，采用盐岩非线性蠕变损伤本构模型，结合金坛盐岩储气库长期运营进行数值模拟，并与物理模型试验结果进行对比，研究分析储气库围岩在循环加卸载下的力学响应特点与盐岩溶腔的长期运营稳定性，得到了在周期性加卸载作用下腔体围岩蠕变变形的特点与规律，研究表明相似模型试验技术可以有效地应用于盐岩储气库运营长期稳定性的研究，其结果对盐岩储气库的建造与运行具有一定的指导意义和工程应用价值。

以江苏金坛盐岩地下油气储库为示范工程，以精铁粉、重晶石粉、石英砂、一级松香和医用酒精为原料，根据相似原理以及金坛盐岩油气储库地层中盐岩、泥岩和盐岩夹层的实测物理力学参数，开展了各种配比条件下材料的单轴压缩、三轴压缩、直剪和巴西劈裂试验，通过原岩和模型材料的重度、泊松比、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角等基本物理力学参数以及相应变形特征和强度破坏特性的对比分析，研制出基本满足相似条件要求的盐岩油气储库介质（盐岩、泥岩和盐岩夹层）的地质力学模型相似材料，为开展盐岩地下油气储库运营的变形与失效破坏地质力学模型试验提供了可靠的材料保证。

在石油/天然气地下储存、核废料地下处置等工程中，低渗透介质的渗透率测试及其随着应力、温度的变化是工程稳定性和环境评价的基础。通过研制的低渗透介质温度-渗流-应力耦合三轴仪（T-M-PTS），对不同静水压力、不同温度条件下锦屏大理岩的渗透率进行了渗透特性测试，并通过微裂隙模型从理论方面对致密岩石渗透率演化进行了研究。研究结果表明：（1）致密岩石中气体渗透的Klinkenberg效应显著，不能忽略；（2）基于统计理论和逾渗理论的圆盘裂隙模型可以较好地模拟致密岩石扩容和压密过程中渗透率演化特征；（3）静水压力增大，渗透率降低，其降低趋势是开始压缩阶段降低速率较快，随后降低速率越来越小；（4）温度升高，岩石弹性模量降低，岩石被压缩得更加致密，渗透率降低较为明显，从15℃升高至40℃即会降低一个量级，低至3.9×10-21 m2。

地下盐穴储气库在天然气调峰和保障供气安全上具有不可替代的作用。地下盐穴储气库达到设计年限后，将报废而逐步垮塌，必然引起严重的地表沉陷。因此，对盐穴储气库破坏后地表沉陷规律进行研究具有十分重要的意义。考虑到目前的数值分析软件进行地表沉陷分析的不足，开发了用于盐穴储气库破坏后地表沉陷数值模拟的有限元专用软件—2D-Sink，该软件具有处理破碎岩块的能力。应用2D-Sink对盐穴储气库破坏后引起的地表沉陷规律进行了系统的研究，共建立了6种模型进行数值模拟，分别研究了地表沉陷层理效应、地表沉陷的岩层倾斜效应、地表沉陷的断层效应和多盐穴地表沉陷规律。对多溶腔地表变形曲线与单溶腔叠加的地表变形曲线进行比较，验证了地表沉陷叠加原理的正确性。研究成果为盐穴储气库报废后地表沉陷灾害控制提供了理论基础。

地下盐穴溶腔注气排卤过程中天然气和卤水共存，排卤管进入到卤水的深度及排卤速率决定了天然气是否会被卤水带出地表，如何调整后期排卤速率，降低排卤过程中带出天然气的风险，是注气排卤过程中的施工技术难题。针对该问题，采用流场分析理论对注气排卤后期盐岩储库腔底流场进行了模拟分析，得到排卤管外壁卤水向下流速；根据天然气气泡在卤水中的运移速率，分析确定了注气排卤后期不同剩余卤水深度下的安全排卤速率，为施工后期注气排卤速率调整提供了技术支撑。

以连续介质力学和不可逆热力学为基础，将损伤引入到修正的Mohr-Coulomb准则中，建立了泥岩弹塑性损伤本构模型反映泥岩软硬化行为，通过构建损伤势函数导出了泥岩的损伤演化方程，编制了泥岩弹塑性损伤本构模型及其参数反演程序。并根据非排水条件下泥岩三轴试验结果，采用多目标函数优化反分析法获得了泥岩本构模型参数。研究成果表明，所提出的弹塑性损伤本构模型能有效地描述泥岩在不同应力状态下的力学特性。

盐岩矿床中难溶泥质夹层的存在给地下储库水溶造腔带来了诸多不利影响，如何有效地预测与控制水溶造腔过程中泥质夹层的垮塌成为亟待解决的技术难题。夹层垮塌力学机制研究以该问题为背景，建立了水溶造腔过程中夹层垮塌分析的力学模型，并应用弹性板壳理论进行了求解，根据求解结果对夹层因局部破损及整体失稳引起垮塌的力学机制分别进行了论述，对夹层垮塌的力学机理进行了总结，给出了一种计算夹层极限跨度的方法。研究成果对水溶造腔过程中夹层垮塌的预测与控制有重要指导意义。

能源储备是国家重大战略需求，目前国内已经开始大规模兴建盐岩能源地下储库群，由于国内的盐岩储库地层具有埋深浅、盐层薄、夹层多、品位低等特点，导致建库难度大、运行风险高，因此，开展盐岩地下油气储库风险分析研究具有重要的理论意义和工程应用价值。针对国内盐岩地下油气储库现状，在风险分析中引入功能设计理念，以体积收缩率作为储库运营期风险的单项分级指标，初步提出了地下油气储库运营风险分级机制的基本方法，以国内某盐岩地下储气库为例，通过流变计算获得不同储气内压变化条件下，储库风险随时间的变化规律，较好地验证了所提方法的合理性和有效性。

以江苏金坛地下盐岩储气库为例，在区域地质与场地工程地质条件分析的基础上，通过盐岩及夹层分布与岩性分析、泥岩夹层全岩X光衍射试验、黏土矿物X光衍射试验及定量分析、泥岩夹层的粒度试验、崩解试验及水理试验研究表明，金坛地下储气库岩盐层夹层主要为层间夹层与层内夹层，盐岩层间夹层分布稳定，厚度较大，不溶物含量高；盐岩层内夹层层数多，厚度薄，分布不均，不溶物含量低。盐岩层间泥岩夹层的主要矿物为黏土矿物，黏土矿物的主要存在形式为伊利石/蒙脱石混成矿物；泥岩夹层主要为细粒颗粒；泥岩夹层沿层理面崩解，层状开裂软化，具有微膨胀性。对于储库水溶建腔速度、成腔形状与运营期的腔体蠕变具有重要影响。

推导了含夹层盐岩储气库在地应力、注-采气压力和温度联合作用下的温度-渗流-应力（THM）-损伤耦合数学模型，该模型不仅包含了盐岩的热损伤效应，还考虑了气体渗透的Klinkenberg效应以及气体沿夹层层面流动对渗透规律的影响。在此基础上，结合金坛储气库建设，采用数值仿真技术，对储气库在注-采气过程中考虑THM耦合与不耦合情况下的气体渗透、温度分布以及应力分布规律进行了详细的对比分析和探讨，研究结果表明：含夹层盐岩储气库应力-渗透-温度耦合效应十分明显。该问题的研究，为全面深入分析盐岩储气库的安全性和实用性提供了思路及前提，具有重要的理论及实践意义。

以深部地下工程的加固和高压突水治理为研究对象，对一种新型化学注浆材料的化学反应封堵机制进行了可行性分析，并针对化学浆液的流动性、渗透性、抗冲刷性以及固结体的强度、水质毒理等因素进行了室内试验研究，详细地分析了浆液的物理化学特征，给出了浆液最佳配比值以及相应的性能指标。结合高压突水工程实例，开展现场注浆封堵试验，检验浆材用于突水封堵治理的可行性，并与超细水泥、水泥-水玻璃、尿醛树脂等常见注浆材料的封堵效果进行对比。试验结果表明：该化学浆液具有反应块、强度高、抗冲刷性强、无毒以及良好的渗透性和遇水膨胀功能，在现场应用中表现出良好的可控性和可泵性以及理想的注浆效果，与水泥类和一些常用化学浆材相比，具有运输快捷、配料方便、工艺简单的优点，所得结论对后续研究具有重要借鉴意义。

明显的粒径分级和深部土的颗粒破碎是超高排土场的两个主要特征。基于改装后的大型两用直剪仪对不同粗粒含量的颗粒破碎和抗剪强度进行试验研究。颗粒破碎试验结果表明：垂直压力小于400 kPa的情况下破碎率极小，在垂直压力大于400 kPa时，随垂直压力的增大破碎率增加明显；粗粒含量小于46.0%时，相对破碎率较小，粗粒含量大于46%时，颗粒破碎率随粗粒含量的增加而明显增大；相对破碎率与垂直压力可用双曲线关系表示；长期浸泡于水中的土样颗粒破碎相当明显。剪切强度试验结果表明：在粗粒含量等于24%时，低垂直压力下的剪应力-应变曲线呈微软化或微硬化型，较高垂直压力下呈轻微软化型；在粗粒含量等于78%时，低垂直压力下其剪应力-应变曲线呈软化型，较高垂直压力下表现为轻微硬化型。较高垂直压力下的抗剪强度包线呈明显的非线性。当颗粒破碎率较小时，分别在垂直压力小于400 kPa和大于400 kPa时拟合的内摩擦角值变化不大；当颗粒破碎率明显增大时，垂直压力大于400 kPa时的内摩擦角值明显低于垂直压力小于400 kPa时拟合的内摩擦角值。

矿井突水是采矿过程中最具威胁的自然灾害之一。能否准确快速地判别矿井突水水源，不仅是矿井水文地质工作的主要内容，而且是煤矿防治水工作的重要基础。为了有效判别矿井突水水源，综合考虑水化学指标对水源判别的重要性，基于多组逐步Bayes判别分析理论，选取Na+ K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-和HCO3-共6项指标作为判别因子，利用国内某矿区各主要含水层的35个水样的水质资料作为训练样本，建立了矿井突水水源预测的多组逐步Bayes判别分析模型。实例分析表明，该模型结果与实际情况相符合，说明该模型在矿井突水水源判别中具有良好的实用性和有效性，为判别矿区新的突水水源提供了一种新思路。

目前国内外学者主要利用小尺寸盐岩试件进行盐岩造腔理论以及溶腔稳定性方面的研究，所以利用相似材料制备大尺寸型盐模拟盐岩造腔全过程，以及研究溶腔的稳定性是有必要的。利用盐屑在高压下制备成型盐，测试其溶解特性和力学特性。试验表明压制应力为40、60、80 MPa时制成的型盐，其溶解速率变化不大；在压制型盐与天然岩盐的倾角溶解试验中发现，倾角为0°、90°、180°时溶解速率分别是天然盐岩的2.15倍、1.84倍、1.77倍；型盐的单轴抗压强度同压制的应力成正比，压制应力为80 MPa时干燥型盐同天然盐岩强度相当；型盐吸水后强度有所降低，而天然盐岩吸水后强度没有明显变化。所以在适当压制力作用下，利用盐屑压制型盐代替盐岩用于造腔理论及造腔全过程试验和溶腔稳定性试验研究是可行的。

以青藏铁路沿线的冻结砂土为研究对象，结合铁路沿线地温和含水率的分布特征，进行了温度为-0.5～-6.0℃，含水率为30%～80%（超饱和）条件下的三轴抗压强度试验，分析了不同温度下砂土强度随含水率的变化特征以及同一含水率下砂土强度对温度的依赖性。并根据不同温度下砂土强度随法向应力的变化规律，给出了相应的冻土强度屈服准则。

Cook刚度准则考虑了试验机内弹性应变能释放对岩石试样失稳破裂的影响，基于弹性能指数和冲击能指数的剩余能量法考虑了岩石内贮存的弹性能对岩样失稳破裂的影响。鉴于岩样失稳破裂时试验机和岩石内都有弹性能释放，建议将两者结合，综合考虑试验机和岩石内贮存的弹性能释放对岩样失稳破裂的效应，称之为岩石失稳破裂的综合刚度和综合能量准则，可以更为合理地确定岩石失稳破裂起始点、终止点位置、给出岩石失稳破裂时试验机-岩样系统（或一般岩体系统）的弹性能释放量计算关系，并可以用几何形式表示这些关系。

模拟路基填土与开挖卸载的实际情况，研制了压力变化条件下砂土和黏土渗透性变化的室内试验装置与试验方法。通过测定砂土在加载与卸载过程下，不同压实度（与初始孔隙比对应）土样的渗透系数变化特点，得出了荷载、压实度（或初始孔隙比）与土体渗透系数的相互关系，探讨了荷载压力的变化引起土体渗透系数变化的原因，结果表明，荷载与初始孔隙比对渗透系数均有很大影响，其中荷载对低压实度的土体渗透性影响最大，而对高压实度的土体渗透性影响较小，以此为依据探讨了路基填土与开挖对地基渗流的影响特点。

根据两个合理的判断依据，对弹性力学中的楔形体、半平面体、圆锥体和半空间体等经典解答进行了比较分析，发现了半无限平面应变问题和半空间体问题解答之间的关系；通过对解答之间的关系进行研究分析指出，弹性力学中的半无限平面体的符拉芒解答和半空间体的布希涅斯克解答存在局限性。对半无限地基、底部完全位移约束的有限深地基和底部光滑刚性支承的有限深地基在水平表面作用无限均布压力时的应力和位移分量进行了比较分析，认为底部完全位移约束的有限深地基模型较其他两种地基模型更合理些。

通过裂隙性黄土样的三轴压缩试验，利用土样裂隙和侧壁标记的网格在试验前后的对比与直观反映，描述了具有不同裂隙空间形态的不同性状土样在不同试验围压下的破坏特征，总结了其变形破坏规律，试验结果显示，裂隙性黄土的破坏分为脆性破坏和塑性破坏两种类型，表现为极强软化型、强软化型、软化型、理想塑性型（或弱软化型、弱硬化型）和硬化型5种型式，其破坏特征与土样原裂隙的空间形态及性质、试验围压等因素密切相关，形成的破裂面位置主要受土样的原裂隙、变形方式和上下底面透水石的边界控制。

在土工格室处理软土路基加固机制研究的基础上，针对土工格室加筋体的受力变形特点，将格室体视为置放于Winkler地基上的连续长梁，基于传统的弹性地基梁理论，建立考虑水平摩阻力影响的土工格室加筋体的挠曲变形微分方程，并给出其幂级数解答，从而得到了土工格室加筋体在集中荷载作用下的变形计算方法，为土工格室加固处理后的软土路基沉降计算提供了依据。理论与试验结果对比分析表明，在格室体变形分析中不计水平摩阻力的影响将夸大格室体在荷载作用下的竖向变形，计入水平摩阻力影响后理论与实测曲线吻合更好。

岩石地基承载力是建筑工程中一个重要的力学指标，大多数建筑工程主要依据岩石饱和单轴抗压强度的标准值R确定，重要建筑工程还需要通过岩体载荷试验的承载力特征值P确定，那么两种方法必然存在一定的相关性。实践经验表明，用R确定承载力的方法简单易行，但R代表的是岩石材料的特性，与工程岩体的情况有显然的不同，而原位载荷试验是在半无限条件下进行的，与工程实际条件更为接近，因此，用P确定地基承载力比用R要合理。在总结多达43点的岩体载荷试验及对应部位至少3组的单轴抗压强度对比试验成果与收集248组重庆地区岩石的三轴强度试验成果的基础上，建立了P-R相关关系及围压条件下的强度特征。通过揭示它们之间的相关性，提出采用岩石饱和单轴抗压强度标准值的1.5倍作为地基承载力特征值的重要结论，为岩石地基承载力优化取值提供了重要依据。

基于渗透力概念在管涌问题研究中的具体应用，按照渗透力与土颗粒浮重间的极限平衡推导出能计算管涌土的砂砾土料各级大小土颗粒的管涌临界坡降公式，并经过国内外大量管涌试验资料的验证是合理可信的。

弹性波阻抗在实际应用中，需要对入射角进行估计，由于误差的原因可能出现 的情况，这使得弹性波阻抗反演很不稳定。为此，Whitcombe等（2002）用 代替 ，提出了扩展弹性波阻抗，改善了弹性波阻抗反演的稳定性。本文以Aki-Richards（1980）的Zeoppritz 三项简化式为基础，改进了Whitcombe等的扩展弹性波阻抗，改进后的扩展弹性波阻抗提高了计算精度。

对神府矿区煤岩进行单轴压缩以及循环加载的实验研究，从损伤的角度研究煤岩的变形破坏机理，以及煤岩中初始裂隙和空隙的闭合对煤岩强度和弹性模量的影响。研究表明：从损伤的角度看，煤岩整个破坏过程可以分为损伤弱化、准线性、损伤开始演化和稳定发展、损伤加速发展和峰后软化5个阶段，神府煤岩含有大量的裂隙和空隙，在损伤软化阶段闭合，显著提高其强度和弹性模量。采用提高后的弹性模量，模拟巷道的支护更为合理，煤巷的合理支护厚度为20～25 cm。

为反映真实工程条件下主应力轴旋转应力路径引起土体性状的变化，对杭州地区正常固结原状软黏土在固结不排水的主应力轴定向剪切和主应力轴单调旋转条件下的应力-应变关系进行试验研究。研究发现，不同主应力方向的定向剪切路径下，随主应力方向变化，试样中各应变发挥程度显著不同，但破坏时的临界八面体应变变化较为稳定，且当八面体应变达到5%时，强度发挥程度已接近甚至超过90%。若剪切过程中增加了主应力幅值不变的不排水主应力轴单调旋转应力路径，只要破坏时主应力方向一致，经历与未经历主应力轴旋转试样的临界应变分量接近，但主应力轴旋转会影响加载阶段试样主应力、主应变增量方向所表现出的不共轴性，并且此影响随旋转时剪应力水平的提高而趋于显著，即使在临界破坏状态下依然明显。试验结果表明，由于土体原生各向异性、黏塑性等性质的存在，并不适宜用相关联流动法则来分析主应力轴旋转条件下土体的应力-应变关系特征。

在流固耦合研究中经常采用有效应力原理，Biot系数的确定为其中困难之一。为了研究含裂纹大理岩中Biot系数演化规律，在三轴压缩塑性变形后期阶段的不同轴向变形条件下，进行轴向压力加卸载循环；并在轴向压力卸载末期对岩样施加孔隙水压力。通过记录试样的变形，在Shao提出的Biot系数计算方法的基础上，计算轴向和侧向Biot系数。得到了不同围压条件下轴向和侧向Biot系数随轴向变形的演化规律，并对此进行了深入分析。结果表明：（1）Biot系数表现为各向异性，三轴压缩试验时，试样中大部分裂纹沿最大正应力方向扩展，是造成这种现象的直接原因；（2）轴向和侧向Biot系数随着轴向变形的增大而增大，轴向变形的增大引起岩样中裂纹扩展，导致Biot系数增大；（3）低围压条件下轴向和侧向Biot系数均比高围压条件下的值大，这是由于破坏方式不同引起的。

Drucker-Prager（下简称D-P）系列屈服准则作为Mohr-Coulomb（下简称M-C）准则的修正模型在岩土工程中得到了广泛的使用。然而采用不同的D-P系列屈服准则可能会得到差距较大的结果，因此，选用合适的D-P系列屈服准则十分重要。在研究了D-P系列屈服准则与M-C准则之间的对应关系之后，指出D-P系列屈服准则对应的Lode角取值较为有限，难以反映出材料在丰富受力状态下的M-C准则屈服强度，将其取值范围扩大至－30°～30°，并以某边坡和向家坝泄12坝段抗滑稳定分析为例，对如何选用合适的D-P系列屈服准则这一问题进行了研究，提出了具体的选择方法。研究结果表明，只要选用的D-P系列屈服准则对应的Lode角能反映影响边坡和坝基稳定的关键部位的受力状态，就能够得到较好的结果，将D-P系列屈服准则对应的Lode角取值范围扩大至－30°～30°也是必要的。

基于Biot提出的饱和土波动方程，研究了埋置于单层饱和地基中的有质量的刚性圆柱基础的竖向振动问题。运用Hankel积分变换求解饱和土基本动力方程，并考虑基础与地基接触面的混合边值条件，求得了基础底面和基础侧面的动反力，结合基础振动的动力平衡方程，得到了基础竖向振动振幅和地基等效动力刚度的表达式。数值分析结果表明：下卧基岩饱和地基的等效动力刚度和基础振动振幅都呈现出明显的波动现象，土层厚度、基础埋深比、基础质量比对埋置基础的竖向振动有很大影响。

用切线刚度和法线刚度描述结构面特性，研究结构面初始刚度、频率、法向闭合量与其最大允许闭合量的比值对透射系数的影响。采用基于连续介质的块体离散元程序（CDEM）模拟结构面发生非线性变形条件下块体响应，研究结果表明，应力波在岩体中传播是一个传播和块体响应的过程，结构面的存在影响了应力波传播和响应，存在一个特征频率能够有效反映结构面刚度变化，给出了近似计算该特征频率的表达式，对岩体结构探测具有一定的指导意义。

近年来，强夯置换墩法以其工期短、施工简单等特点在软基工程中得到了越来越广泛的应用。但由于对其加固机制的研究还不是很深入，理论研究远远滞后于工程实践，难以建立起符合强夯碎（块）石墩特点的设计理论和方法。为此针对海满高速公路实际工程，结合有限元分析，对该方法处理湿地软基的加固机制进行了深入研究，其结果可供施工设计人员参考。

基坑工程实践中，经常遇到相邻基坑土条土压力如何计算的问题，现行基坑规范尚没有计算方法。通过理论探索和工程实践，对前、后期的基坑支护型式进行了归类和组合，提出了相临基坑宽度的确定原则；提出了建立在库仑土压力理论基础之上的简化计算方法——叠加法，推导并给出了非黏性土和黏性土在不同坡率和地面分布有荷载条件下主动土压力系数和土压力的计算公式，并提出了临界宽度的概念和土条土压力折减系数的计算公式。利用所提出的叠加法、临界宽度的概念和土条土压力折减系数的计算公式，可以简捷地计算不同土层、不同坡率和地面荷载条件下的土条土压力合力及土压力强度。工程实践表明，该方法概念清晰、理论依据充分、计算公式简便，以此设计的基坑支护结构安全合理，可供类似基坑支护工程设计参考。

李子坝隧洞埋深较浅，进出口围岩较软弱，隧洞上方房屋密布，且有一居民用水塔。根据工程实际，隧洞初期支护采用超前管棚+工字钢架+喷射混凝土进行联合支护；隧洞底部灌浆并施作仰拱；二次支护采用钢筋混凝土直边墙半圆拱。为确保施工安全及施工过程中地表建筑物的稳定，对隧洞稳定性进行理论计算，求得在此状态下，最危险断面处隧洞的稳定性系数为1.9；施工过程中对地表房屋、水塔、隧洞拱顶及边墙的变形及沉降情况进行监测。监测结果表明，地表建筑物沉降量均较小；水塔沉降量小且各点下沉协调一致，则水塔不会倾倒；隧洞拱顶及边墙变形均较小。

结合某山区高速公路多个挡土墙墙背水平土压力的监测数据，对挡土墙墙背的水平土压力时空分布规律进行了详细地研究。研究结果表明：施工期间，不同深度的土压力随着上部填土高度增加而增长的速度不同，愈是接近墙顶，其增加越快；施工期间实测水平土压力介于静止土压力和被动土压力之间，在墙身的3/4以下与静止土压力接近，在墙身的1/2以上与垂直土压力接近。刚施工完的挡土墙土压力为非线性分布，近似成双直线，实际土压力合力介于静止土压合力和垂直土压合力之间，更接近静止土压合力，其大小约为库伦主动土压力的2.5倍，为库伦被动土压力的0.3倍。土压力合力作用点在0.38倍墙高处。土压力随着时间而变化，在测量期间土压力变化规律为先减少后增加，总的趋势是不断增加，且随时间的变化量较大。

厦门梧村山浅埋大跨隧道，要求下穿浦南片区密集建筑群，其工程难度国内外罕见。通过对现场房屋的抬升实践和监测分析发现：房屋注浆抬升可分为两个层次，即注浆止沉和注浆抬升。现场抬升试验表明：采用动态跟踪补偿注浆能够较好地实现房屋止沉，而房屋的抬升则极富挑战性。一方面房屋抬升必须以补偿注浆、止浆墙完成、地层加固密实为前提；另一方面还必须选取合适的注浆工艺、注浆量、压力、抬升孔分布、注浆深度等，才可能实现抬升。抬升过程监控还发现：地层抬升明显，房屋止沉效果良好；但房屋抬升呈波动趋势，最终房屋仍呈沉降趋势。该结果反应了注浆地层抬升与房屋抬升是不一致的，只有较大范围、稳定的、均匀的、不消散的地表抬升，才能形成安全有效的房屋抬升。通过相关的解析和数值方法，对抬升注浆参数进行初步优选以及对房屋抬升量进行预测，结果可以满足工程需要。

采用堆载法进行天然状态与饱和状态下强风化角岩边坡岩体的现场直接剪切试验，获得不同正应力水平下剪切应力-剪切变形关系曲线和剪切强度参数，对其剪切应力-剪切变形关系曲线特征和不同正应力作用下剪应力随正应力的变化规律以及水-力耦合作用对剪切强度与变形特性影响进行了分析。试验结果表明：岩体峰值剪切强度和屈服剪切强度均随正应力的增大而增大；天然状态和饱水状态下剪应力随不同正应力的变化趋势基本相同；岩体剪切强度随含水率的增大而减小，在低法向应力下尤其敏感；水对岩体强度参数中黏聚力c的弱化作用更加明显，同时加大了岩体变形量，延长了岩体变形过程；通过现场直剪试验测得的法向变形可以估算岩体的压缩模量，为边坡稳定性分析提供参数。

基于大量动三轴试验，针对滨海新区结构性软土，研究了其动应力-应变、动模量和阻尼比变化规律，并对振动波型、加荷频率以及固结应力比等影响因素进行了深入的研究，得出了如下的结论：振动波型对于结构性软土的动应力-应变类型影响不大，但是最大动弹模量 和动剪切模量 的相差可达2.5倍左右；结构性软土具有明显的频率效应和门槛振动频率；半正弦波型条件下，当围压小于结构屈服压力时，最大动弹模量 随固结比的增加而递减，超过某一应变幅值时，最大动弹模量 将随着固结比的增加而减小；偏压状态下，低应变条件下固结比越大，阻尼比越大，当应变值超过0.004以后，随应变值的不断增大，固结比越大，阻尼比反而越小。所得出的结论对工程应用具有一定的指导意义。

土钉与预应力锚杆的复合支护方式是当前基坑工程中经常采用的支护方式。结合工程实例，利用有限元软件PLAXIS，合理选择本构模型，对土钉和预应力锚杆复合支护方式和土钉墙两种支护方式的基坑边坡稳定系数和边坡变形进行了分析。分析结果表明，在土钉和预应力锚杆的复合支护方式中，预应力锚杆的位置比较重要，通常锚杆的位置越靠近坡顶，则锚杆发挥的作用越大，效果越理想；土钉和预应力锚杆的复合支护方式与土钉支护相比，位移有所减小，但合理选择锚杆的数量和预应力值对最终效果有一定影响；基坑边坡的局部放坡有利于控制基坑坑口的最大水平位移。

通过南宁地区原状膨胀土干湿循环试验，探讨了膨胀土抗剪强度与含水率、循环次数、循环幅度等循环控制参数的关系。研究结果表明：膨胀土抗剪强度随干湿循环次数增加而衰减，最终趋于稳定，强度稳定值与稳定时所需循环次数均随含水率变化幅度的增加而减小。在此基础上，利用压汞试验测定了膨胀土干湿循环过程中的孔径分布，发现干湿循环对土的粒间联结产生不可逆的削弱，使得土体形成更大的孔隙空间，在高含水率时主要表现为集聚体间孔体积增加，在低含水率时集聚体内孔体积增加，从而降低土的抗剪强度。

SH作为一种环保型、节约型有机高分子固化材料，用于沙漠治理具有广阔的应用前景。采用不同浓度SH、不同加固方式对沙体进行加固，加固后沙体微结构会发生变化，其物理力学性能也会出现显著变化。通过图形处理软件对固化后沙体的SEM图像进行计算分析；利用多元逐步回归分析方法对其性能参数与微结构参数之间的相关性进行计算，并对其相关性进行分析评价。计算结果表明，二者之间存在着良好的相关关系，各向异性、等效直径、扁圆度、充填比和面积比是对固化沙土力学性质影响较为显著的5个微结构参数。从微观角度证明了SH是一种较为理想的高分子固沙材料。

在扼要分析堆石料主要力学特性的基础上，在亚塑性理论框架内，采用扩展的Gudehus-Bauer亚塑性模型对堆石料因含水率发生变化引起的湿化行为进行建模预测。扩展模型除能考虑含水率对颗粒硬度的影响外，还能反映土体密实度、应力状态和含水率等对堆石料非线性和非弹性变形的影响。将该模型应用于心墙坝初次蓄水时应力变形的亚塑性计算分析中。结果表明，扩展模型能较合理地反映心墙堆石坝的湿化变形规律。

地震液化是导致地基失稳和上部结构受损的直接原因之一。通过对天津地区粉土进行原位取土以及现场原位测试分析，研究了粉土土质特点对液化判别的影响，并在动三轴试验基础上阐述了该区域粉土的动力特性和液化机制。结合原位测试方法比较了现有的地震液化判别方法，指出该区域粉土液化判别应考虑粉土成分特征的影响，并提出孔压达到围压的60%～90%，双幅应变达到4%可作为液化的判别标准。

在证明了采用误差均方差最小意义下，多传感器数据融合的效果优于利用任一单个传感器进行估计的效果，采用决策级融合方法，将其应用于某坝9坝段地下水宏观动态分析。经分析知：该坝段在2003～2004年为地下水宏观动态的相对突变时期，自2004年以后，坝基地下水宏观动态与库水之间的相关程度又趋于相对的稳定时期，表明该坝段坝基帷幕体的防渗性能至少出现了局部的衰减、且具有阶段性变化的特点；就分析时段而言，2003～2004年间为帷幕体防渗性能明显衰减时期，而2004年以后为其相对稳定时期。

利用优势面理论对断层导水进行分析，并结合降雨渗流的条件进行了数值模拟。探讨了特定条件下围岩中渗流场的分布规律，模拟了改变围岩注浆圈的厚度和渗透系数的大小对涌水量的影响。结果表明，改变注浆圈的厚度对涌水量影响小，注浆圈渗透系数影响很大，而且在断层处产生汇水作用，控制注浆圈渗透系数在10-8 m/s以下可以有效地防水。该控水理论可以为隧道水害的预测与治理提供新思路。

针对某海相淤泥软土的处理工程，选取了一强夯砂桩置换试验区，监测了强夯置换过程中夯坑及其周围土体的变形，超孔隙水压力的增长和消散情况以及深层土体水平位移。分析结果表明，单个置换砂桩夯击8次较为合理；强夯置换后静置一段时间，可以有效减小强夯过程中的超静孔隙水压力，且一遍强夯后静置7 d后超孔隙水压力基本消散完；深层土体的水平位移主要发生在地表以下3～6.5 m深度范围内。

Y型沉管灌注桩截面形式复杂，截面几何特性存在4个独立控制变量、8个积分区间。Y型桩桩端均布荷载在地基内部任意点产生附加应力系数的解析表达式求解困难，目前尚无得出简单的解析表达式。借助数学分析软件Mathematica的NIntegrate数值积分功能，以及Geddes推导应力解的思想，得出了Y型桩桩端均布荷载作用在地基内部任意点竖向附加应力系数的数值计算方法，经校核有很高精度。分析了Y型截面4个独立变量外包圆半径R、模板弧度?、开弧间距s、夹角度数? 对附加应力系数的影响及采用Geddes应力解计算产生的误差。分析了随荷载作用面积变化、计算深度变化Y型、三角形、矩形、方形、圆形、圆环、H形、T形截面桩端均布荷载作用在地基内部时截面中心点下附加应力系数的差异及变化规律。将考虑Y型桩截面形状的附加应力计算方法应用于Y型桩单桩的沉降计算，计算结果与静载荷试验数据吻合较好。

为了对隧道施工阶段的围岩分级进行客观评价，提高判定数据的可靠性，必需建立一套实用的施工阶段围岩亚级分级方法，为隧道施工阶段的围岩分级服务。考虑到目前采用的属性指标的实际情况，特采用数量化理论对施工阶段岩质围岩亚级分级进行定量评定。通过对国内外情况的调查统计，得到了公路隧道围岩亚级分级的指标体系；并依托工程实际情况，在72条隧道中采集了800余条样本，从中选出了500条数据进行分析，完成了以数量化理论为基础的施工阶段围岩亚级的定量判定方法研究，并通过工程实例对判定方法进行了检验。研究结果表明：岩质围岩施工阶段亚级分级指标为岩石坚硬程度、岩体完整性状态、地下水状态；建立的数量化分级判别方程和判别值的自检平均符合率超过85%；数量化理论在岩质围岩施工阶段亚级分级应用中具有较高的可靠性。

岩石损伤过程热-流-力（THM）耦合问题的研究对于深部采矿等许多工程领域都具有重要的理论意义。以岩石的损伤为主线，在多场耦合分析方程中引入损伤变量，基于质量守恒和能量守恒原理，提出岩体损伤过程中的THM耦合模型。通过把均匀弹性介质THM耦合响应的模拟结果与理论分析结果进行对比，验证了程序及有限元实施的正确性。然后，用该耦合模型进行了不同地应力条件下流固耦合过程的数值模拟，探讨了水压力对于岩石损伤过程的作用机制。数值模拟表明，水压力导致了拉伸损伤范围的扩大和损伤程度的加剧，同时亦对剪切损伤具有抑制作用。

基于Biot动力固结方程，研究了饱和土中端承桩在水平振动时产生的土层复阻抗特性。对动力固结方程进行变型，采用算子分解及分离变量法得到简谐稳态水平振动下土层复阻抗动力响应的解析解。将该解与等效单相解以及单相解进行了对比，并阐明各解之间的关系，指出可等效成等效单相解的条件。通过参数分析，剖析了渗透系数、桩土模量比和桩长径比对土层阻抗的影响。

以威斯特卡德板中受荷计算刚性道面PCN值的理论为基础，考虑刚性道面接缝传荷能力和山区机场地基不均匀沉降，建立了基于“地基-道面-飞机荷载”相互作用的足尺9块板道面结构三维有限元分析模型。运用该方法，根据统计的国内主要民航运输飞机ACN值，确立了15组计算分析模型。经威斯特卡德理论和Bisar软件验证了模型的可行性。研究表明，高填土机场道面板底最大拉应力与地基不均匀沉降呈线性关系，高填土机场工程中对于1‰的地基不均匀沉降控制比较合理，对于设计强度为5.0 MPa以上的道面结构，允许地基最大不均匀沉降值为1.2‰。

在软土地基中设置成层的环状排水砂层，使饱和土中孔隙水沿径向具有两个相反方向的排水通道，超静孔压可以朝环状土层的两圆侧壁消散，通过径向排水通道的增加及排水路径的缩短，可以加快软土固结。基于这种思路，建立了相应的饱和软土固结数学模型，进行了求解，并通过实例对超静孔压分布和发展规律以及软土固结性状进行了分析。

针对最小二乘支持向量机的参数选择问题，用遗传算法来搜索最小二乘支持向量机的相关参数，避免了人工搜索参数的盲目性，提高了模型的推广性能。根据大量的实际边坡工程数据，建立了基于进化-最小二乘支持向量机的边坡稳定性模型，并将其应用于估计丁家河磷矿自然边坡稳定状况。计算结果与工程实际情况一致，表明了该方法的有效性和合理性。

在调查分析切方边坡悬臂桩桩间土破坏模式的基础上，指出在桩间净距不大的情况下，桩间土多表现为局部滑塌现象。通过分析斜坡切方前的初始应力状态及桩间土滑塌失稳的临界判据，结合岩土强度理论建立了考虑三维土拱效应及切方卸荷的桩间土稳定性分析模型。以襄－渝二线施工过程中某路堑边坡为研究对象，通过计算分析，结合现场施工的观测情况，指出桩间土滑塌曲面的后缘线一般位于桩顶土拱作用的拱圈内侧区域，桩间土多呈拉-剪破坏模式。工程实践表明，采用土钉对桩间土进行加固取得了良好的效果。数值模拟发现，土钉的钻进应穿越桩间土拱有效作用的区域，土颗粒的楔紧挤密效应在一定程度上对土钉起到等效锚固的作用。