简单回顾了非饱和土本构模型研究的发展历程，总结了近几年非饱和土弹塑性本构模型最新研究成果，重点介绍了能统一模拟非饱和土水力性状和力学性状耦合的弹塑性本构模型。通过对建立模型过程中的几个核心问题讨论，较详细地说明该类模型的结构、性能以及相关问题。非饱和土水力性状的滞回性用假定存在饱和度弹性区间的弹塑性过程来模拟；该类耦合模型不仅考虑了吸力对非饱和土水力性状和力学性状的影响，还考虑了饱和度对应力-应变关系和强度的影响以及土体变形对土-水特征曲线的影响。用同一套模型参数，耦合模型可统一预测在吸力控制或含水率控制下沿各种应力路径下非饱和土的水力-力学特性，并简单介绍了膨胀性非饱和土的弹塑性本构模型以及耦合模型在有限元数值计算中的应用。

综述了非饱和土有效应力的沿革，并就非饱和土有效应力的研究和发展中存在的问题进行了讨论。基于多相孔隙介质理论推导得到的变形功的表达式，提出了非饱和土广义有效应力原理。该原理认为，由非饱和土中的单应力变量的有效应力或双应力变量理论很难唯一地确定非饱和土的变形和强度。广义有效应力原理实质上就是要综合考虑影响非饱和土变形和强度的三种广义应力以及与其对偶的广义变形，给出考虑因素更为全面、理论基础更为坚实的广义有效应力原理。它为非饱和土基本性质的研究和本构方程的建立奠定了坚实而科学的理论基础。

高温作用和温度循环作用是岩石力学发展面临的新课题。从经历温度循环的裂隙岩体的微裂隙扩展机制研究入手，采用SEM仪器进行了各温度下大理岩断口细观结构试验。基于统计学理论，从细观层次对不同温度下的岩石断口微裂隙参数数据统计分析，得到了岩石微裂隙几何参数在不同温度下的分布概型，并运用Monte-Carlo随机模拟的方法，再现微裂隙在工程岩体中的分布。进行了二维裂隙网络模型的分形计算，分析不同温度条件下岩石细观损伤的分维数及其演化的分形特征，为从传统的力学方法来探索岩石内部介质的微观变化提供了理论依据和参考。

对渗透性较差的重黏土样进行固结排水试验时，其饱和、固结、剪切过程时间较长。为提高固结排水试验效率，改进了三轴排水工艺，提出在试样中钻孔灌砂形成竖向排水通道，并进行了针对黏土样的固结排水试验的验证。试验结果表明，1 %～3 %置换率的砂井对固结排水试验应力-应变无影响，并有利于加速三轴试样的饱和、固结排水、孔压消散、剪切排水过程，可使试验效率提高5倍以上；试样周边、顶面、底面粘贴滤纸条，再结合试样内部钻孔灌砂，是改善三轴试验排水路径的一种科学合理的、高效的方法，能够获得准确、可靠的E-B模型参数。

对用不同制样方法得到的饱和膨润土及其与砂混合物进行了压缩试验。试验结果表明，饱和膨润土的压缩曲线呈双线性，不同于普通黏土的压缩曲线。压缩试验中量测了侧向应力，由此得到的饱和膨润土的静止侧向压力系数值较一般黏土的数值要大。对膨润土与砂混合物的击实样进行了由非饱和到饱和状态的浸水试验，并得出试验过程中侧向应力的变化规律。由于浸水饱和的试样和抽真空饱和的试样在较高压力时压缩曲线趋于一致，可采用快速抽真空饱和的方法进行试验研究，以缩短非饱和混合物击实样浸水饱和所需时间。引入骨架孔隙比的概念，用来判断膨润土与砂混合物中砂骨架是否形成，得出影响混合物压缩特性的决定因素。

利用环剪仪对不同的土与混凝土接触面的力学特性进行了研究。分别对有泥皮及没有泥皮的接触面情况进行试验，并对剪切面位于黏土内的情况进行了试验。结果表明，不同接触面的应力-应变特性差异很大，泥皮的存在明显改变了接触面的性状；对没有泥皮的情况，剪切破坏面可能发生在土体内部，也可能发生在土-混凝土接触界面；而有泥皮时，破坏面始终发生在泥皮内部。试验的各种接触界面中，破坏时平均剪应力与法向应力具有较好的线性关系, 接触面强度可用摩尔-库仑准则较好地描述；当有泥皮存在时，摩擦角为没有泥皮时的63.4 %。

颗粒破碎直接改变了粗粒土本身结构，对粗粒土的剪胀、内摩擦角、峰值强度、渗透系数都会产生影响。为了能够准确地描述粗粒土的应力-应变关系，特别是高应力条件下出现显著颗粒破碎时的应力-应变关系，亟待建立考虑颗粒破碎的粗粒土本构模型。根据三轴试验数据，建立考虑颗粒破碎耗能的应力-应变关系，采用相关联流动法则导出考虑颗粒破碎的粗粒土本构模型。所建立的本构模型考虑了颗粒破碎对粗粒土剪胀、内摩擦角的影响。通过变异粒子群优化算法确定模型参数，拟合试验曲线。模型计算结果与试验曲线拟合较好，能够很好地描述粗粒土在不同围压下的体积剪胀、剪缩和应力硬化、软化现象。

在海水渗流的情况下，考虑隧道围岩屈服后强度衰减（塑性软化）的特点，用弹性-塑性软化-塑性残余三线性应力-应变模型推导出了海底隧道围岩塑性软化区半径、塑性残余区半径、洞周边位移、围岩内任一点应力及围岩压力的解析表达式，并与仅考虑渗流及渗流和软化皆不考虑的其他两种情况进行了对比，研究表明：在渗流和材料软化中，后者对隧道围岩稳定最为不利。分析了不同软化程度对结果的影响，该结果为海底隧道围岩稳定性分析等方面提供了理论依据。

对于Biot固结方程中的连续性方程形式，不同的研究者存在分歧。在详细分析了Biot推导固结方程的过程后，发现其在推导固结方程时用到的弹性应变能密度函数存在错误。为了得到正确的连续性方程，采用两种思路进行了分析：①通过对土体单元变形的分析，得到了考虑土体颗粒和流体可压缩性的连续性方程；②按照Biot推导固结方程的思路，通过修正推导过程中用到的弹性应变能密度函数得到了连续性方程。上述两种思路得到的连续性方程是等价的，同时将上述连续性方程和其他研究者通过质量守恒得到的连续方程进行了对比，结果是一致的，从而确定了连续性方程的正确形式，并澄清了目前在Biot固结方程中的连续性方程上存在的分歧，所得结论可为固结方程的解析或数值计算提供依据。

岩土材料属于摩擦型材料，其强度特性时参数指标的选取至关重要。当前对剪胀角存在模糊认识，导致在理论分析和数值模拟分析中常会产生较大误差。在分析传统的滑移线场理论的基础上，采用广义塑性理论，证明了岩土材料在非关联流动法则条件下的剪胀角应取? /2，且此时体变必为0。通过对具有精确理论解的经典Prandtl地基承载力课题的数值模拟分析，分别对关联流动法则、非关联流动法则剪胀角取? /2及非关联流动法则剪胀角取0三种情况下地基的承载力进行了计算。结果表明，上述3种情况下得到的极限荷载的误差为2 %，但滑移线场与理论解有较大差异。其中，在非关联流动法则条件下，采用剪胀角? =? /2所得到的滑移线场与Prandtl理论解一致，而采用? =0所得到的滑移线场与理论解有较大的偏差。这说明目前在非关联流动法则条件下采用? = 0虽然可得到相应的正确的极限荷载，但是相应的滑移线场具有较大的误差，同时也证明了岩土材料在非关联流动法则条件下的剪胀角应该选取? /2，而不是目前通常采用的0。

设计基于扫描电镜（SEM）的岩石破裂全过程数字化细观损伤力学试验方案，实现了岩石破裂全过程的显微与宏观实时的数字化监测、控制、记录及分析的岩石力学试验。应用于四川锦屏大理岩预制裂纹试样中进行单轴压缩破坏全程的数字化试验，对微裂纹的萌生、生长及贯通过程进行数字化定量分析，得到试样在受荷过程中微裂纹的面积、方位角、长度、宽度和周长基本几何数据，从宏细观角度描述了岩石试样单轴压缩过程中的破坏机制，并分析得出试样单轴受压破坏过程中虽然微裂纹在某些区域集中，但在整个试样中微裂纹的统计分布依然是服从某一指数分布的这一结论。试验研究结果证明了该试验方案的科学性和先进性。

饱和软黏土地基中静压桩挤土效应是岩土工程中常见的问题。监测土体侧向位移、孔隙压力、地面隆起随压桩过程变化的规律是很多研究者希望实施的计划。在饱和软黏土地基中进行了3根足尺静压桩的压入试验，重点监测了沉桩时的侧向位移随深度和距桩轴不同距离、地面隆起量随桩的贯入深度和距桩轴不同距离、孔隙压力随桩的贯入深度和时间的变化规律，并分析了超静孔隙水压力最大值沿径向和深度的变化特性。由测试结果可知，最大的侧向位移发生在距地表0.75L附近，地面隆起从桩贯入开始迅速发展，并在桩压入到6 m左右时达到最大值，测点处超静孔压增量的最大值发生在桩端到达该点所在水平面时，而超孔压的最大值沿径向有滞后性。

对连云港软黏土不扰动样和重塑样进行三轴CU对比试验研究。结果表明，不扰动样的不排水强度包线是由以屈服压力为界的双折线组成，而重塑样的不排水强度包线可以用通过圆点的直线表示。屈服前阶段，不扰动样由于受结构性影响产生的抵抗作用，其不排水强度包线高于重塑样；屈服后阶段，不扰动样的不排水强度包线介于具有不同初始含水率的重塑样的包线之间。通过对比分析，发现不扰动样与重塑样的不排水强度包线存在差异的主要原因是由于试样的不同初始含水率引起的。不扰动样在屈服后阶段的含水率变化规律与不排水强度增长规律与重塑土相一致，采用Burland提出的孔隙指数Iv，可将不同初始含水率重塑样及屈服后阶段不扰动样的压缩性状较好地归一化。

非饱和土中存在的基质吸力对其性质有着十分重要的影响，而基质吸力又与土的含水率之间存在着密切的关系。为了探讨基质吸力与非饱和红土含水率和密度之间的关系，采用滤纸法在试验室进行了基质吸力的量测，得到了不同干密度下非饱和红土的土-水特征曲线，拟合出了该类非饱和红土土-水特征曲线公式。试验结果分析表明：在相同的干密度下，随着含水率的增加，基质吸力呈现出急剧减小的趋势。当含水率 <24 %时，这一变化规律特别明显。对参数 分析发现，在非饱和状态下基质吸力对红土强度的提高是有限的。通过分析不同干密度对基质吸力的影响规律得出，基质吸力在含水率较高时对密度状态的变化不敏感，而在含水率较低时对密度状态的变化比较敏感。

以大量试验结果为依据，运用物理意义明确、获取简便快捷、经济实用的土电阻率结构指标进行软黏土扰动变量的表征和测定。以三轴试验与电阻率测试结果为基础，进行了扰动函数的构建。在软黏土扰动状态描述中，引入旋转硬化因子，用以考虑应力诱发各向异性，进而构建了考虑各向异性的软黏土扰动状态概念本构模型。模型从一定程度上克服了传统扰动变量获取方法的弊端，克服了传统借用数学演绎手段建立扰动函数的不足，提高了模型应用的适用性。在模型构建中，融入初始应力各向异性的影响，从而使模型能更好地反映软土实际工程情况。三轴排水剪切试验验证结果表明，该模型可较好反映软黏土受荷下的结构变化情况和受力特性。

通过室内常水头试验测定了垃圾土的饱和渗透系数，通过室内压力板仪试验测得垃圾土的土-水特征曲线。基于土-水特征曲线预测了垃圾土的非饱和渗透系数，并通过室内入渗试验进行了初步验证。常水头试验得到深层、中层和浅层垃圾土的饱和渗透系数分别为3.56×10-4、3.50×10-3、4.81×10-2 cm/s。土-水特征曲线试验表明，垃圾土饱和含水率和残余含水率较高，进气值很小，土-水特征曲线在低基质吸力时存在陡降段，其中浅层垃圾土的陡于深层垃圾。验证试验表明，预测得到的非饱和渗透系数与实测结果接近，基于土-水特征曲线预测垃圾土非饱和渗透系数的方法基本可行。

大量的研究表明, 岩爆发生条件与岩石的力学性能有关。岩体中微裂纹的形成、扩展和汇合对岩体的力学性能产生显著影响，可以导致材料的逐渐劣化直至破坏。对于单轴压缩的岩石试件，其破坏型式主要是微裂纹的摩擦滑移、自相似平面扩展和弯折扩展。基于断裂力学机制，对单轴压缩荷载下3种不同边界形状，即直边、凸形、凹形情况下近边界原生斜裂纹的扩展进行了理论研究，并运用FLAC数值模拟技术，建立了基于Interface界面单元的裂纹扩展数值模型。近直边界及凸形边界情况的裂纹扩展使用梁渐近模型来解析薄片岩层的屈曲断裂问题，对于近凹形边界情况给予简化，提出了裂纹－圆－椭圆相互作用的修正模型并进行理论分析。研究结果表明，基于Interface界面单元的裂纹扩展的数值模型正确，解析解与数值解吻合较好，相应的梁渐近模型及裂纹-圆-椭圆模型可以合理地分析应力调整过程中裂纹的扩展和裂纹与不同洞室表面形状的相互作用问题，为岩爆工程及理论研究提出了新的理论依据。

现代工业生产排放了大量的CO2，为了缓解CO2造成的温室效应，对CO2进行捕获并进行地下处置是减少CO2排放量的一个有效可行的措施。在各种地下处置方法和介质中，利用盐岩溶腔进行CO2地下处置具有单个溶腔处置量大、注入速度快等优点。简要介绍了盐岩CO2地下处置存在的主要岩石力学问题，即溶腔内存在长期增压的过程。综述了影响溶腔内压的主要因素及其相互耦合作用的研究进展。这些因素包括：盐岩的蠕变性、CO2的高压缩性、盐岩在高应力下的渗透性、CO2沿管鞋的渗漏等。由于我国CO2排放的持续增加，结合我国层状盐岩的地质条件和力学特性，对各种因素的耦合作用的理论研究是今后的一个重要研究方向。

在中高温三轴应力作用下岩石内部物理化学性质和结构特性将发生变化，随着岩石内部结构的变化会引发一系列的声发射现象。通过试验研究了大试件花岗岩在三轴压力状态下声发射随温度的变化规律。试验研究表明：①随着温度升高，岩石的声发射现象是间断发生的；②花岗岩存在一个开始发生热破裂的门槛值温度，其值为120 ℃左右；③试验温度范围内花岗岩热破裂的声发射现象可分为5个阶段，即岩石原生裂隙整合阶段、热破裂前声发射静默阶段、热破裂声发射阶段、大规模热破裂后声发射静默阶段、二次热破裂开始阶段。

研究了非饱和膨胀土的两个水分迁移参数——水体积变化系数 和渗透系数kw，得出非饱和膨胀土的水分迁移参数 和kw并非恒值，是基质吸力的函数，而基质吸力与含水率密切相关。因此，其参数大小随含水率变化而变化。此外，还明显受到干密度的影响，随干密度的不同而变化。取得了考虑干密度和含水率的水体积变化系数 、渗透系数kw和基质吸力之间的非线性关系，为进一步研究非饱和膨胀土地基水分场变化提供基础资料。

合理预测公路软土地基在交通荷载作用下产生的长期沉降，对公路的设计有着重要的指导作用。基于以往试验规律的分析，提出了一个较为合理地描述软土在长期重复荷载作用下残余变形发展过程的经验模型。通过对上海软土的循环三轴试验的模拟，初步验证了模型的合理性。对于工程边值问题，首先，根据拟静力法将交通荷载视为长期重复作用的静分布力；其次，采用弹性层状体系理论计算交通荷载在地基中引起的附加动应力；最后，将提出的模型用于计算各土层的残余应变，并沿深度对应变积分得到沉降。以日本Saga机场公路为例，说明了公路软土地基沉降的简化计算方法的有效性。

通过室内水槽试验，观测波浪作用下土体产生的振荡现象，分析土体内孔隙水压力的变化及波浪作用后土体强度变化特征，研究了波浪荷载作用下黄河口粉土粒径粗化和“铁板砂”的形成过程。试验及讨论结果表明：在波浪作用下上层粉土体大部分时间处于液化状态；由液化土形成的振荡土层与下部土层之间形成“W”型的滑动面，振荡土层的厚度随着波浪作用时间的增加而变小；细粒物质从振荡土层中的骨架中脱离进入水体中，并在土体表层形成一层以黏粒为主的絮凝状沉积物，其厚度随波浪作用时间的增加而增加，在土体停止振荡前达到最大值；土体液化是“铁板砂”形成的必要条件，而波浪引起的液化土体振荡则使“铁板砂”的形成成为可能。

研究了不同初始固结压力条件对黏土本构关系的影响。进行了2组不同固结条件下的排水压缩试验，即等压固结条件和K0固结条件。采用数值建模方法，以 和 为硬化参数的双屈服面模型为框架，通过对试验数据空间的反演获得两种不同初始条件下的黏土弹塑性本构关系，并在整个应力场 可视化。将该数值模型嵌入有限元程序对三轴压缩试验进行数值模拟，并与试验曲线及相同路径下的剑桥模型和Duncan-Chang模型关系曲线进行对比。结果表明，数值建模方法有较好的容错性，能很好地反映应力历史的影响，能模拟真实应力路径。

目前有很多针对土钉墙的计算方法，在实际工程中技术人员往往忽略它们的适用条件而得到不合理的计算结果。介绍了目前国内外的一些土钉墙计算方法，阐述了它们建立数学物理模型过程中的假设条件以及各自的适用条件，提出了土钉墙挡土计算方法在实际工程应用中值得注意的一些问题，如合理选择计算模型、确定滑裂面形状、进一步理解安全系数定义等，以利于提出安全、经济、优化的设计方案。

运用非饱和土土力学理论分析了某电厂贮灰坝失稳过程，揭示了该贮灰坝的失稳和破坏机制。分析表明，随着子坝挡水历时的增加，积水不断下渗，浸润线逐渐抬高，非饱和区域相应减少，坝体中受此影响的部位的孔隙水压力也随之不断增高，抗剪强度不断降低。此过程发展到一定程度，则导致贮灰坝产生破坏和滑动。上述分析清楚地诠释了干滩长期消失会使贮灰坝的稳定性遭受巨大威胁的原因。其研究结果可为贮灰坝、尾矿坝在类似工况下的稳定性评价和预测预报提供借鉴。

冻结围护是利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，将天然土层变成冻土作为围护挡土止水的新技术。依据冻结基本原理，在大型锚碇深基础中采用排桩内支撑结构并结合冻结帷幕止水是一种新的基坑围护形式，含水土层冻结后形成的冻结帷幕具有良好的封水性能，冻土墙刚度和强度较原土层有很大的提高且质量易于控制。相对于常规围护工程，冻结围护结构的冻胀力学特性复杂且研究资料贫乏，因此，其力学性状的研究将进一步完善冻结围护技术理论，保障基础工程顺利安全进行。通过对锚碇基础围护工程冻结帷幕温度场-应力场耦合的三维非线性数值模拟分析研究，得到冻结围护工程中冻结帷幕的冻胀力学性状特征，结合大型锚碇基础冻结围护工程实例的现场测试成果分析，验证数值模拟分析方法结果的合理性以及冻结围护技术的可靠性，研究成果将为今后冻结围护技术的工程推广应用提供理论基础。

为了减少或消除地质灾害的影响，基于地质勘察与监测资料，利用先进的计算机技术和三维可视化技术建立地质灾害监测预警系统显得十分的必要。在研究利用TIN方法建立地质体模型的基础上，将自动获取的监测数据通过北斗卫星的传输和三维地质体模型有机结合，进一步利用基于时间序列的方法，对监测数据进行预测分析，形成了一套完整的三维滑坡灾害预警系统，并提供剖面分析等实用GIS分析工具，从而提高滑坡灾害预警的快速性和直观性。基于四川雅安滑坡的工程实例，验证了系统的有效性。

中性点理论是地下工程锚固理论中的重要理论，但目前对于中性点位置的确定计算公式存在不合理之处。在前人工作的基础上，对中性点理论进行了完善和改进。在建立的锚杆解析本构模型的基础上，结合中性点理论中锚杆中性点位置处的摩阻力为0的思想，对影响中性点位置的因素进行了较详细的分析，得出了影响锚杆中性点位置的相关因素。通过分析研究得到，静水垂直主应力、锚杆长度、锚杆行间距等3个因素对锚杆中性点的位置没有影响，而洞室半径、岩体弹性模量、锚杆弹性模量、锚杆直径等4个因素对其有显著的影响。其中，洞室半径、锚杆直径与中性点位置基本呈线性函数关系，而岩体弹性模量、锚杆弹性模量与中性点位置呈指数函数关系，岩体弹性模量与中性点位置呈递减指数函数关系，锚杆弹性模量与中性点位置呈递增指数函数关系。通过对这些因素的分析，得出了锚杆中性点位置与相关参数之间的统一函数关系，为进一步研究中性点理论提供了一定的参考意义。

在岩土工程中，岩石抗力系数K反映了岩石抗力的大小，是设计环节中需要确定的一个极为重要的基础计算参数。基于统一强度理论，将巷道围岩视为多孔介质，考虑地下水渗流作用的影响，推导出了巷道围岩抗力系数计算统一公式，改变公式中的参数可以退化为其他围岩条件或者其他强度理论条件下的围岩抗力系数计算公式。研究结果表明，反映中间主应力对材料屈服影响的参数b、材料的黏聚力c、内摩擦角?、孔隙水压力、地应力、衬砌压力均对围岩抗力系数K有一定影响。

滑坡体的变形表现出复杂的非线性演化特征，为克服传统分析方法在处理系统不确定性方面的不足，引入集对分析（SPA）理论，并结合模糊马尔可夫（fuzzy-Markov）理论来对滑坡SPA模型中的不确定系数进行二次预测，提出了滑坡变形SPA-fuzzy-Markov预测新模型。针对fuzzy-Markov子系统，分别提出了基于相关系数和特征值方差的多维空间模糊马尔可夫链拟合效果检验的两个新方法，并据此定量考察fuzzy-Markov子系统对参数响应的敏感性，用以确定最佳的模型参数组合。运用上述理论模型对刘家沱滑坡变形监测成果进行分析，综合定量考察了模型对模糊区间重合等级和马尔可夫状态转移步数这两个参数的敏感程度。结果表明：该算例条件下状态转移步数为敏感因子；与单纯SPA模型相比，复合模型能够进一步提高整体预测精度，在岩土监测分析领域中具有良好的实用价值；同时fuzzy-Markov理论的引入也为深化SPA基础理论研究提供了一条途径，不仅在岩土监测领域，在其他相关领域也具有理论和实用价值。

分析了由地下采矿引起地表下沉的动态过程的Knothe时间函数模型的不足，在原Knothe时间函数中增加了一个以常数k为参数的幂指数，增加参数后的时间函数模型经理论分析符合地表点下沉的动态过程、速度变化过程和加速度变化过程；改进后的时间函数模型中参数c决定地表点下沉过程时间的长短，参数k决定地表点在时间轴上的下沉路径及达到最大速度所需的时间；用改进后的时间函数模型对某矿沉陷盆地倾向主断面上下沉量最大点的下沉过程的观测资料进行了拟合，即用经验方法确定参数c后，再用最小二乘法确定参数k。研究结果表明，该模型可较准确地拟合实测曲线。用改进后的时间函数模型结合沉陷盆地主断面的剖面函数模型，建立了主断面地表下沉曲线变化的动态过程模型，该模型可求出沉陷主断面或沉陷盆地某一点在某一时刻的下沉量、下沉速度和加速度。

考虑落石形状对落石运动轨迹的影响，将落石近似成椭圆形。根据落石运动的5种常见形式，即自由落体运动、斜抛运动、碰撞、滑动和滚动，分别得到了各种运动形式的运动速度计算公式。在碰撞阶段考虑了地面的弹塑性变形，得到了与碰撞前速度、落石形状和地面材料有关的恢复系数计算公式，并根据接触力学的有关理论得到了碰撞冲击力的计算公式，给出了落石连续滚动的判别条件。将理论公式应用于重庆万州首立山落石运动轨迹预测，验证了理论公式的可行性和有效性。

在某吹填软黏土岸坡上修建码头时发生了较大规模的滑坡，待滑体稳定后采取了一系列的工程措施，实现了码头的重建。详细阐述了岸坡发生滑动的全过程，通过现场勘察和有限元模拟分析了岸坡发生滑动破坏的原因。分别考虑了打桩与交通荷载作用，导致地基土中产生超静孔压，从而对岸坡的稳定性造成影响。分析结果表明，岸坡发生失稳破坏是多种不利工况叠加的结果，其主要原因是在低潮位时的超挖引起的，打桩及交通荷载作用也是造成滑坡的不利因素。在破坏的岸坡上重建码头，采用了振动砂桩加固地基，同时在地表铺碎石垫层作为预压荷载，加速地基土的固结。有限元分析和码头的成功重建表明，使用砂桩加固地基可以同时达到提高地基承载力和加速土体排水固结的目的，对于码头的重建是有效的技术措施。

垫层厚度的设计是复合地基承载力能否全部发挥的关键因素，垫层的合理厚度基本是靠经验取值，缺少理论根据。基于垫层-桩-土相互作用机制，考虑使复合地基中桩和桩间土承载力发挥度相等的情况下，给出了垫层合理厚度的计算方法。利用该方法可对刚性桩复合地基进行优化设计。分析表明可以通过调整垫层厚度来调节桩-土应力比，较好地发挥桩和土的承载力，达到降低工程造价的目的。

针对目前国内公路连拱隧道尚无比较成熟的土压力荷载计算公式的现状，根据连拱隧道的受力特点，基于普氏平衡拱理论，推导了深埋连拱隧道的土压力荷载计算公式，同时结合规范中关于隧道深浅埋分界高度的规定，给出了深浅埋连拱隧道的分界埋深及荷载计算公式，形成了完整的连拱隧道深浅埋情况下的荷载计算体系。通过大量的分析计算并与其他公式对比，验证了推导出的公式的合理性，并将公式应用于湖北沪蓉西高速公路连拱隧道及分岔隧道的设计中，取得了良好的效果。

为研究真空预压期间地下水位和出水量的变化规律，采用研发的新方法对地下水位和出水量开展了现场监测，并对测试结果进行了分析。分析结果表明，真空预压初期加固区内地下水位下降较快，之后处于相对稳定下降状态，停止抽真空后地下水位快速回升。在此期间，加固区外的地下水不断向加固区内渗流补给，形成了一个以加固区为中心一定范围的降水漏斗，直至加固区内外水位趋于动平衡为止。塑料排水板对真空预压条件下地下水位的变化影响显著。真空预压初期平均出水量较大，随后迅速减少并趋于稳定，加固区中央区域出水量要大于边缘区域出水量。

根据群桩中桩侧摩阻力分布规律，在桩筏基础中基于弹性理论中的变形协调关系、桩体物理方程和力的平衡关系，推导了竖向荷载作用下桩筏基础的荷载和位移之间的刚度矩阵，从而提出了一种刚性板下桩筏基础的分析方法。刚性板桩筏基础分析中考虑了4种相互作用，分别为桩-土-桩、桩-土-板、板-土-桩和板-土-板相互作用。基础中各桩可具有不同的桩长、桩半径和刚度等特性。应用该方法不需要划分桩-土体单元，分析中的计算矩阵仅与基础中桩数和筏板下土节点数量相关而与其他变量无关，分析过程简洁通用。通过与各种分析方法的比较验证，证明该方法是合理可行的。

岩土工程中存在大量的不确定性，因此，进行土钉支护结构的可靠度分析是十分必要的。利用Excel的规划求解及VB编程功能，采用电子表格法，建立了适用于分层土体的电子表格计算模型，进行了土钉支护结构内部稳定的可靠度分析，得出了最小可靠指标及其相应的临界滑面位置。建立的电子表格模型由数据输入模块、土钉计算模块、土层计算模块、可靠指标计算模块及优化求解模块5部分组成。模型建立之后，只需改变电子表格中的输入数据，即可适用于不同土钉支护结构的可靠度分析。算例分析表明：方法正确，计算过程简单直观。它既可用于不同工况下土钉支护结构内部稳定的可靠度分析，也可简化为相应情况下的定值法分析。

以舟山灌门水道海底隧道为背景，依据地质资料，选取隧道典型横断面来研究钻爆法施工时围岩的稳定性。由典型横断面的几何参数和地质资料构建数值计算模型，采用国际上常用的计算模式模拟爆破荷载，根据FLAC3D动态计算的特点，将爆破荷载以等效应力的方式加载于模拟炮孔之上。数值计算结果表明，各关键点的位移、振动速度、加速度-时程曲线均满足隧道爆破变形规律，且振动速度峰值均小于规范要求临界值，爆破作用影响范围小于岩石覆盖层建议厚度，验证了岩层覆盖厚度建议值和爆破方案的合理性。最后，为了弄清岩石覆盖厚度和炸药量对围岩稳定性的影响，给出了不同岩石覆盖厚度和炸药量情况下的计算结果。所得结论对后续施工和类似工程具有一定的指导意义。

边坡失稳是比较常见的地质灾害，判定其稳定性的方法很多，在使用过程中也暴露出了这些方法的缺陷。针对这些问题，构建了适合于边坡稳定性评价的广义回归神经网络模型，并运用Matlab的神经网络工具箱进行了分析和计算，使用了相关数据来训练和测试该模型的可靠性和可行性。结果表明，广义回归神经网络模型在使用过程中需选择合适的光滑因子，而所得出的数据与实际结果较为相符，解决了之前使用的BP神经网络模型的缺点，具有很好的工程运用前景。

煤巷围岩稳定性评价是判断巷道支护难易程度和进行支护设计的依据。在对煤巷围岩稳定性影响因子和评价指标进行分析选取的基础上，提出了多因素单一综合指标值评价方法，运用层次分析法确定评价因子权重，用加权平均法建立单一综合指标值计算模型和计算方法。研究结果表明，煤巷围岩稳定性加权平均评价方法能科学地反映围岩的稳定特征，为煤巷围岩控制及支护设计提供了可靠依据。

为了得到适于分析非线性结构-地基相互作用问题的人工边界，结合弹性波理论与黏弹性理论，推导出了适于模拟三维黏弹性远场介质辐射阻尼的人工边界，并对其模拟远场地基辐射阻尼的性能及相应地震波动输入方法进行了研究。结果表明：在结构-地基动力相互作用问题中，得到的黏弹性人工边界模拟计算域外远场黏弹性介质的辐射阻尼具有理想精度；不论是简谐波还是非简谐波，地震波动输入都取得了理想结果；在黏弹性介质条件下自由地表处的总场位移幅值n是输入波幅值的 倍。

由于岩石边坡影响因素众多且关系复杂，不能用简单的方法进行分析和判断。在工程类比的基础上，一般采用聚类的方法。但由于边坡工程问题环境的复杂性，岩石边坡稳定分析的聚类问题是一个复杂的模糊、随机优化问题，采用传统方法难免带来很多局限性。为了更好地解决这类问题，首次把蚁群聚类算法这种新近提出的仿生聚类算法引入岩石边坡工程领域，以解决其稳定分析问题，提出一种分析岩石边坡稳定问题的新方法。该方法在分析岩石边坡工程实例资料的基础上，采用蚁群聚类算法，以工程类比的思想判断岩石边坡的稳定状态。工程应用证明，该算法可以自动把岩石边坡分成几种类似的状态，判断准确率较高、计算速度较快，是一种比较实用的岩石边坡稳定分析方法，值得在岩石边坡分析领域推广应用。

某公路隧道在进洞时出现坍方。针对该隧道工程的实际情况，建立数值分析模型，采用ANSYS程序模拟隧道施工力学行为，从围岩塑性区分布、位移以及锚杆和混凝土衬砌内力分布情况分析隧道变形和坍塌发生的原因。结果表明：隧道浅埋偏压、围岩力学性质差及施工支护不当导致坍方。结合工程实际提出洞内加固、地表注浆加固及开挖控制的综合处治方法，取得了理想的效果，为日后类似工程提供借鉴与参考。

临界滑动面搜索是边坡稳定性分析中一项非常重要的内容。相对于圆弧滑动面的确定，只需要圆心和半径3个未知量，非圆弧滑面的确定则需要找出若干个控制点，是一个多维空间的优化问题。非圆弧滑动面优化搜索问题相当复杂，常规优化算法往往达不到要求。改进了蚁群算法，使其具备在连续空间的搜索能力，并与遗传算法融合，形成优势互补，克服了遗传算法的无反馈能力导致无用的冗余迭代、求解效率低以及蚁群算法初期信息素匮乏导致算法速度慢的不足。通过与商用软件GEO-SLOPE的算例求解结果对比，来说明本算法的有效性。

考虑路面和地基之间的相互作用，建立了路面-双层地基的三维模型，将车辆荷载模拟成矩形移动荷载，利用Fourier变换方法对车辆荷载作用下路面-双层地基系统的三维振动问题进行了研究。假设地基为上部弹性土体和下部为饱和土体组成的双层混合结构，整个系统置于刚性基岩上。通过引入势函数，利用Lame分解理论和积分变换方法分别对弹性土层和饱和土层进行求解。在Fourier变换域内，联立路面和下卧双层地基系统的的运动方程，获得了车辆荷载作用下路面-双层地基系统三维振动的位移和孔压响应的积分形式解，并利用IFFT算法和自适应数值积分算法得到了数值计算结果。研究结果可为路基动力响应分析提供参考。

桩基础托换法开发既有建筑物地下空间的施工过程可分为桩基托换前、托换后和土方开挖至设计标高3个工况。施工过程会使既有建筑物地基产生二次沉降变形，由此产生的附加内力会影响到上部结构的安全。为了研究一个3层框架结构建筑物增加一层地下室桩基础托换过程的地基沉降规律，建立了3个工况的ANSYS三维有限元模型，并进行数值分析。通过定义路径的方法，可以得到3个工况的沉降曲线和柱脚处地基的沉降差。从沉降分析的结果可以看出：桩基托换前，地基总的沉降趋势是中间部位柱脚大于周边部位柱脚的“盆式沉降”；桩基础托换后，柱脚处的沉降差进一步增大；土方开挖后，由于下层土被“卸载”，中间部位柱脚处的地基明显回弹，使得中间部位柱脚与周边部位柱脚的沉降差出现了减少的趋势。最大的沉降差出现在桩基托换后土方开挖前，此时由沉降差引起的上部结构的附加弯距可以通过ANSYS有限元分析求出。

通过模拟土的非线性动力本构模型，选取合理的人工边界及耦合阻尼模型，建立了刚性桩复合地基与上部结构相互作用体系三维有限元动力分析模型。通过计算，对比了刚性桩复合地基与普通桩基对上部结构地震反应的影响异同，同时得到了土体模量与分层、基础埋深、桩径与桩长、砂石垫层模量与厚度以及上部结构特性等因素在考虑土-结构动力相互作用时对刚性桩复合地基抗震性能的影响及其基本规律，并与已有相关试验结果进行了对比，得到较好验证。研究结果为工程设计与工程应用提供了可借鉴的理论依据。

提出了工程地质分析与三维反演模拟相结合的方法，以揭示边坡地震渐进破坏的失稳过程和失稳机制。结合西南某水电站顺层岩质高边坡工程实例。研究该高边坡地震后工程地质特性，恢复边坡震前的地形地貌，建立地震前未滑塌边坡的三维模型。利用FLAC3D对模型进行动力-时程响应分析，绘制位移、速度、加速度三量放大系数等值线图，判断地震破坏位置。数值模拟结果与边坡实际滑塌情况相符。应用工程地质分析与三维反演模拟结合的方法，揭示了边坡后发型阶段性逐级滑塌的破坏机制以及大夹角折线形的后缘破坏面形状。三维数值反演研究中采用的岩体动力参数，为正演研究提供了参考。

在高水压条件下施工水下盾构隧道，渗流场对于结构及围岩应力场有很大影响。结合重庆主排水过江盾构隧道的修建，针对不同水压情况下的盾构隧道，采用有限元法对围岩及结构的渗流场和应力场进行耦合分析，获得施工期管片应力、位移及孔隙水压力分布。重点研究了管片的水压力分布规律，并与现场试验进行相互验证。结果表明：耦合效应下隧道管片需要承担更大的拉力，在设计中应按更不利工况进行配筋。所得结论为类似工程的设计施工提供有了益参考及依据。

节理的存在是岩体明显区别于岩石的一个重要特征，也是导致岩体具有非均质性及各向异性的一个重要因素。节理岩体在爆炸冲击荷载作用下的破坏特征不仅是岩体力学研究的一个热点问题，也是岩石爆破领域经常遇到的一个工程问题。目前，常用的有限元和离散元等数值方法都不能很客观地反映岩体中节理分布的实际规律，而最新出现的数值流形方法则完全能够按照岩体中节理的实际分布规律进行建模，并能够很好地模拟岩体在外力作用下新裂纹的产生及已有节理的开裂。对3种不同节理岩体，即无节理岩体、均布水平节理岩体、均布垂直节理岩体等在均布垂直于圆周方向上的冲击荷载作用下的破坏过程进行了模拟。由模拟结果可以明显看出，节理的存在对岩体的破坏型式起到了关键性的控制作用。对于完整岩体，其破坏型式呈现出了很好的对称性；而对于水平及垂直节理岩体，其破坏型式在很大程度上受到节理分布的控制。研究结果对岩石爆破工程设计具有一定的指导意义。

土压平衡式盾构隧道施工过程中，掘削面的支护压力严重影响着掘削面前方土体稳定性和变形。从理论上分析了掘削面前方土体的应力状态，并将其分为5类，根据支护压力的大小判定前方土体的稳定性。建立了三维有限差分模型，采用数值模拟的方法研究了掘削面支护压力与变形的关系。研究表明，在卸载情况下掘削面的支护压力与变形关系曲线具有抛物线特征，在加载情况下掘削面的支护压力与变形关系曲线具有双曲线特征，曲线的具体形态则与地层条件等因素有关。研究结果可为土压平衡盾构施工过程中支护压力的确定提供参考。

桩基会由于隧道或基坑开挖、打桩顺序不当等原因而倾斜。实际工程中经常遇到桩局部倾斜的情况，例如上段桩发生弯曲与倾斜，下段桩则仍然保持竖直。在已经完成的整体倾斜桩现场试验及有限元分析基础上，建立了桩身局部倾斜的有限元模型，对局部倾斜桩的承载力进行有限元分析。分析结果表明：算例条件下相同竖向荷载作用时，垂直度在5 %以内的局部倾斜桩的桩顶沉降均小于竖直桩的桩顶沉降；垂直度超过5 %时局部倾斜桩的桩顶沉降大于竖直桩的桩顶沉降。相同竖向荷载作用下垂直度为7 %以内局部倾斜桩的桩顶沉降均小于相同垂直度整体倾斜桩的桩顶沉降，超过7 %后局部倾斜桩的桩顶沉降大于整体倾斜桩的桩顶沉降。对于局部倾斜桩，由上段倾斜桩传递到垂直度转折点处的轴力将对下段竖直桩产生水平向推力。当垂直度转折点深度在反弯点以下时，水平向推力将导致下段竖直桩产生更大的反向挠曲变形和弯矩，使竖向荷载作用下桩顶水平位移增加，使桩更易于因为水平弯曲变形过大而破坏。

基于一阶Taylor随机有限元法，推导出相应的渗流场随机分析中渗流响应量（水头和水力梯度）的随机响应公式，进而实现三维稳定渗流场随机有限元分析，并编制了相应的程序。在分析中，将渗流区域材料的渗透张量视为三维各向异性随机场，利用三维可分离向量随机场的局部平均法对随机场进行离散，根据参数选取的不同，可以离散出不同数量的随机变量。最后，给出一个算例，对离散出随机变量数量不同的情况分别进行随机分析，将分析结果和仅仅将渗透张量视为三维随机变量得到的结果对比，验证了所提方法的可行性。

简要介绍了分布式光纤传感技术的流速测量方法的主要仪器设备。在研究加热光纤与流水之间传热过程的基础上，推导了流速与光纤稳定温升、加热功率等参数之间的基于分布式光纤传感技术的流速测量方法的理论方程。设计了模型试验，对不同流速与加热功率下，光纤温升情况进行了试验研究。在试验数据分析的基础上，研究了静水与流水中光纤温升情况，结果表明：所有温升曲线都可以分为上升和稳定两个阶段，流水中的光纤温升明显低于静水中的光纤温升，两者的差值随着功率及流速的不同而不同。加热功率越大，两者温差越大；流速越大，温差越大。研究了加热功率对静水中光纤温升的影响，通过分析发现：静水中的光纤稳定温升与加热功率之间存在着良好的线性关系。重点分析了在一定功率下，流速与光纤稳定温升之间的关系，结果表明光纤稳定温升与水流速度呈非直线的反比关系。最后，对该方法进行了讨论，提出了下一步研究建议。

应用声波在桩身中传递的网格法射线追踪原理，采用逐次线性化迭代与带阻尼最小二乘QR分解相结合的超声层析成像方法进行图像重建。通过预设置缺陷的模型桩测试，对基于超声波速和特征阻抗的层析成像结果进行了分析验证。结果表明，超声层析成像技术应用于基桩完整性诊断中，可判定灌注桩桩身缺陷的位置和形状大小，并能达到较高的精度。特别是基于特征阻抗的层析成像，为基桩完整性的定量诊断提供了精确的数据平台，在基桩完整性诊断和对缺陷的工程处理方面具有较高的应用价值。