基于薄层刚度矩阵方法，研究了瑞利波在3种典型刚度缓变介质中传播特性，并对瑞利波在缓变介质及分层介质中传播特性进行比较。结果显示，无论剖面刚度是缓变还是分层变化，对规则剖面，表面波场基阶模态占主导地位，远场表面波有效相速度与基阶模态相速度接近；对不规则剖面，表面波场中高阶模态影响较大，影响程度及频率范围与剖面刚度变化有关。在缓变介质中，模态相速度高频趋势值高于剖面最小剪切波速介质的瑞利波速，有效相速度趋势值也明显偏离表面介质瑞利波速，这些特性与分层介质不同。研究结果显示，当缓变介质用数量有限的虚构分层来模拟时，表面波频散测试数据与理论值匹配程度及剖面分析精度会受虚构层数量影响。

2001年昆仑山地震是我国近50年来最大的地震。用3种模型对震后中国地震局跨断层布设的4个GPS站点记录到显著的震后形变进行了模拟研究。结果表明：单纯的上地壳10 km为滞弹性的模型不能解释震后形变的幅度；30 km的弹性上地壳覆盖在 40 km 的柔性下地壳上的松弛模型可以解释变形速率指数衰减的主要特征；而两个模型的结合不但能解释整 体指数衰减的特征，而且还能更好地拟合震后最初几周的较高形变速率。结果表明，在昆仑山断层两侧存在着流变性质的 差异。

应用声发射及其定位技术，通过单轴受压岩石破坏声发射试验，对岩石破裂过程中的声发射b值和空间分布分形维值随不同应力水平的变化趋势进行了研究。研究结果表明：声发射分形维值D和b值反映了岩石破坏过程中微裂纹的初始和扩展；在小尺度微裂纹所占比例较高的加载初期，分形维值和b值在较高的水平波动变化，部分岩石试件分形维值和b值呈现升高现象；随着载荷的增加，岩石内部微裂纹的空间分布由无序向有序转变，大尺度裂纹所占比例增加，声发射定位事件出现群集现象，分形维值和b值开始较快速下降并在岩石失稳破坏时达到最低值。在岩石破坏过程中，声发射分形维值和b值的变化趋势相近。由于实际应用时，分形维值和b值的最小值（临界点）难以确定，故可将2个参数相结合，以分形维值D和b值较快速下降作为前兆特征，以提高现场岩体稳定性监测的准确性。

成层土场地是一类常见的建筑场地，覆盖土层的厚度、刚度、地层顺序等是影响地震动特性的主要因素，动力时程方法是分析此类问题的一个有效手段。但常规的动力时程方法计算求解复杂，不仅费时、费力，而且还可能因为算法的不 稳定性而无法得到预期的结果。为了获得一种高效简便的动力时程算法，根据地震波在层状弹性介质中的传播原理，采用 弹性波叠加方法，提出一种计算成层土场地地震响应的快速时程算法。该方法是一种级数逼近算法，无需剖分网格进行数 值法计算，极大地提高了计算效率。应用该算法进行了模型试算，并将计算结果与相关文献进行对比，验证了此算法的正确性。

针对部分细粒土进行了室内落锥法确定液限和塑限的试验研究，试验结果表明：对于一些细粒土在双对数坐标上圆锥下沉深度与含水率之间的关系并非线性关系，无法依据线性关系确定液、塑限；采用规程建议的3个含水率范围有时根本无法获得有效试验数据，采用规程建议的3个含水率范围确定得到粉土的液、塑限试验结果的可靠性有待商榷；采用直线段试验数据确定的液、塑限进行分类可能出现相互矛盾甚至错误的结果。进一步试验结果表明：对于黏粒含量高于13 %的粉土，由于其抗剪强度以凝聚分量为主，落锥法适用，所测塑性指数能够反映其可塑性；对于部分黏粒含量低于13 %的粉土及外观接近粉土的粉砂，由于其抗剪强度以颗粒间摩擦分量为主，落锥法不再适用，所测塑性指数不能反映其可塑性。

针对较高饱和度的非饱和土二维固结问题展开研究。对于较高饱和度的非饱和土，如饱和度 时，将孔隙中气、水近似地看作可压缩的气、水混合流体后，非饱和土近似为土骨架和混合流体的二相土。考虑混合流体的压缩性，建立混合流体的连续方程。联立平衡方程和混合流体的连续方程，求出应力-应变和混合流体压力；再建立水连续方程求解水压力，继而求出气压力、吸力等。算例表明：加载和消散过程中，混合流体与水压力变化基本一致，气压的作用并不大；地基变形过程与高速公路填筑过程中地基变形发生规律一致。说明该简化方法是合理的，并促进了非饱和土固结变形计算走向实用化。

岩石常见较大的晶体或者矿物颗粒，混凝土中是骨料，通过团簇模拟大颗粒的力学行为、团簇可以破裂。根据设计的相同数量、相同位置、不同半径的大颗粒数值单轴压缩试验，在虚拟试验条件下，考察了颗粒大小对材料力学响应的影响。通过分析颗粒材料的破裂形态、裂纹扩展过程、应力-应变曲线和破裂能量演化规律发现：大颗粒具有明显的增强特性，有阻止裂纹扩展的作用，破裂多绕大颗粒发展；增强幅度随颗粒半径的增加呈单增趋势，半径较小时，增强效果不明显。

岩样的承载能力由材料强度和围压共同确定，轴向压缩和卸围压二者都能导致岩样破坏，但由于应力路径不同，两种条件导致岩样的破坏过程并不相同。对取自位于雅砻江上的锦屏二级水电站辅助洞内的白山组大理岩进行了常规三轴试验和峰前、峰后卸围压试验，通过对试验曲线和岩样破坏特征的分析表明：无论是峰前还是峰后卸围压，岩样都表现出脆性破坏的特征，而岩样破坏表现出的脆性峰前卸围压比峰后卸围压更为强烈；岩样在加、卸载条件下的变形均随主应力差的增大而增大，但在相同的主应力差下，卸载产生的扩容量比加载的扩容量更大；峰前卸围压试验当围压卸到初始围压值的60 %左右时，岩样发生破坏；峰后卸围压试验当围压卸到初始围压值的80 %左右时，岩样发生破坏。结论对相关工程稳定性分析、设计和施工具有一定的指导意义和参考价值。

在MTS岩石伺服试验机上对山东某矿3煤进行了短时流变试验，并对试验结果进行了分析。结果表明：该煤岩蠕变门槛系数为0.915、流变系数为0.383；煤岩流变破坏呈现空间不均匀性，整体以塑性破坏为主，但存在剪切主导破坏面；煤岩流变过程中有微破裂破坏即损伤存在，并且这种损伤在较低的应力水平就有所发生，大量微破坏的积累与贯通导致了煤岩试件破坏；煤岩蠕变过程中不仅存在损伤软化，而且存在蠕变硬化，蠕变的过程取决于这两种机制竞争的综合结果；可以用3次多项式经验蠕变模型较好地描述该煤岩的蠕变特性，西原模型可以较好地描述该煤岩的初始蠕变和等速蠕变阶段，但不能描述加速蠕变阶段。

现代水电、交通、矿山、能源及核废料处理等地下工程中，洞室岩体原地承载能力以及在工程运行状态下洞室围岩的实际透水性状等岩体力学参数，是地质勘测不可缺少的基础资料，也是科学地优化工程设计的依据。由于传统的裂隙渗透性测试技术与方法如常规压水试验已不能满足工程建设发展的需要，达不到有些复杂工程对岩体渗透性的特殊设计要求，因此，有必要进行多种形式的工程岩体裂隙渗透特性分析和研究，从而针对特定工程，选择合适的试验方法，探明其确切渗透规律，以保证工程设计的准确性和有效性。

非饱和土的抗剪强度是非饱和土中的基本问题，如何快速、经济地确定非饱和土的抗剪强度指标是非饱和土工程应用的关键性问题之一。非饱和土抗剪强度的黏聚力和内摩擦角是含水指标的函数；通过模拟不同路径下非饱和土抗剪试验，得到黏聚力-饱和度曲线（CDSC曲线）和内摩擦角-饱和度曲线（IFADSC曲线），进而得到非饱和土抗剪强度指标；在同一路径小区间范围内CDSC和IFADSC曲线近似为直线。通过抗剪强度路径模拟，用常规试验和含水指标得到非饱和土抗剪强度指标，大大地简化了非饱和土抗剪强度指标的确定，为非饱和土土力学理论应用于实际工程提供了有利条件。

基于5个场地中共15根超长桩的现场对比试验和2根超长桩的对比弹塑性数值模拟，分析了超长桩桩端岩土强度提高对桩身总侧阻力的影响。发现桩端沉渣厚度减小或无沉渣，超长桩桩身总侧阻力提高29.86 %～112.17 %；桩端注浆后，超长桩桩身总侧阻力提高33.07 %～66.95 %；桩端入硬层或基岩后，超长桩桩身总侧阻力提高23.34 %～235.65 %。结果表明，和一般桩（即短桩和中长桩）一样，桩端岩土强度提高同样能使超长桩的桩身总侧阻力得到强化。

针对超固结黏土空心试样，利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪，在均等固结条件下进行了单调扭剪和三轴-扭转耦合循环剪切试验。试验结果表明：不同超固结比黏土的单调扭剪强度也可由正常固结黏土的单调扭剪强度得到，得到了不同超固结比下饱和黏土的强度及模量的退化规律；随着超固结比的增大，相同破坏循环次数的动应力比和临界循环应力比均线性增大；超固结比对耦合循环剪切的孔隙水压力的发展模式影响显著。参考Yasuhara的测量方法，采用荷载停止后继续采集孔压的方法可以更好地反映黏土在耦合循环荷载下产生的真实孔压和孔压的增长情况。提出的综合应变式同时考虑了剪切变化和正向偏差变形的共同效应，适合作为主应力连续旋转的耦合循环剪切试验的破坏标准。

深入分析了路堤等柔性荷载作用下碎石桩复合地基的工作机理，对路堤-碎石桩-桩间土系统进行合理简化，建立了桩土应力比计算模型，并给出关键参数的求解过程。基于最小势能原理，导得路堤荷载下碎石桩复合地基桩土应力比计算解析表达式，结合大型室内模型试验，通过对比试验过程中的全程监测数据，验证了理论解的正确性。探讨了各主要影响因素与桩土应力比之间的关系，结果表明：桩土模量比和置换率是应力比的主要影响因素，路堤高度与路堤材料的影响次之；当路堤高度较小时，随着高度增加，桩土应力比提高明显；但当路堤高度增大到一定值时，桩土应力比基本不变；增大填料剪切模量可略微增大应力比。

饱和软黏土地基中的挤土桩，施工引起的桩侧土体超孔隙水压力消散和竖向荷载引起的桩底土体固结是导致其沉降的主要因素。基于三维固结理论，研究了桩侧地基土再固结沉降的变化规律，并从桩-土相互作用的原理出发，结合边界条件，推导出了在桩侧地基土再固结沉降的作用下挤土桩沉降的计算公式。运用太沙基一维固结理论并采用分层总和法计算竖向荷载作用下桩底土体的沉降。提出了饱和软土中挤土桩沉降时效的计算方法。并对工程实例进行了计算分析，其结果符合工程实际沉降规律。

根据Biot波动理论，采用传递、反射矩阵（TRM）方法研究了水平简谐荷载作用下层状饱和土动力响应问题。由Helmholtz矢量分解求出基本解，再利用TRM法推导了层状饱和土动力响应，并由数值Hankel逆变换得到层状土地基位移、应力及孔压在空间域内的解。利用计算结果与已有结果相比较，二者相吻合，验证了算法的正确性。算例分析表明，水平简谐荷载作用在有软弱夹层的层状土体中比均质土中具有更显著的动力响应，尤其是软夹层上下有硬土层时，会引起软弱夹层土体孔隙水压升高、位移幅值增大、土体波动性增强；而荷载作用硬夹层及夹层上下有软土层时，情况则相反。

扩底抗拔桩的研究和应用以短桩居多，并且大都以砂土或软岩为持力层，对于软土地基中扩底抗拔桩的承载力研究较少。基于扩大头局部剪切滑移面假设的极限平衡法，推导出扩底抗拔中长桩在分层地基中极限承载力的简化计算公式；结合有关工程实例的原位试桩结果，对扩大头影响高度进行了确定，同时还探讨了所提出方法在超长桩中的适用性。研究结果表明，提出的简化分析方法能合理地揭示上海软土地区扩底抗拔中长桩的破坏机制，并获得承载力变化的一般规律。

边坡稳定分析方法发展最引人注目，它是经典土力学最早试图解决而至今仍未圆满解决的课题。在常用边坡分析方法的基础上，从边坡失稳机制出发，提出一种更方便的安全系数计算方法——坡向离心法。该法通过不断增大水平加速度，直至边坡失稳为止，依据水平加速度与重力加速度失稳影响机制求得安全系数。通过算例与传统极限平衡法和有限元强度折减法相比较，并对各物理参数进行敏感性分析。结果表明，坡向离心法在边坡工程稳定分析中的应用是切实可行的，其弹性模量和泊松比对该法所求安全系数影响不大。

介绍了锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力分布规律的室内模型试验成果，试验共分3组，其中2组在坡体后缘加载，第3组采用千斤顶直接在桩后加载，桩身上各贴有一定数量的土压力盒，用以测定作用于桩身上的地层抗力。从3组试验中得出了锚杆抗滑桩桩身的荷载分布图，分析这些荷载分布图可以看出，对于锚杆抗滑桩来说，其滑面以下桩身的地层抗力主要分布在桩前一侧，与普通悬臂式抗滑桩计算模型中采用的地层抗力主要分布在桩背一侧的模式是不同的。根据试验结果给出了锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力的3种分布模式，并给出了桩前滑面以下部分被动抗力值的大致范围。

针对双向增强体复合地基，由于桩体与桩间土变形不协调，导致路堤填土内部垂直变形有差异，应力状态发生变化。引入剪切位移法来分析路基填土中水平加筋体的变形和应力传递规律，在综合考虑填土力学性质（c, ）和水平加筋体作用的基础上，通过微元体平衡分析推导得到了桩土应力比、桩顶刺入量等计算公式。通过工程实例验证公式的可靠性，并综合分析了相关因素对桩土应力比的影响，得到了一些有益的结论。

采用室内静力模型试验研究了某种石英砂的加卸载和应力释放特性，对比了在砝码加卸载条件下圆筒玻璃容器和矩形铁箱容器中砂中不同位置处的应力变化，明确了砂的加卸载应力变化规律，并在此基础上提出了针对砂土的摩擦型散粒体材料的应力释放模型。研究表明：砂中应力在加载阶段呈线性增加；而在卸载初期时应力无变化或减小量远小于卸去荷载，卸载后期砂中应力先是慢慢释放，之后在某一级卸载时突然快速释放，有较明显的分界点。分析认为，砂中加卸载规律不同的主要原因在于砂中的内摩擦作用，当卸去的荷载“作用”大于砂中内摩擦阻力时，才会产生应力释放。应力释放与否和释放大小不仅与内摩擦阻力大小有关，还与卸载水平和卸载前的应力状态有关。

地球温暖化问题已引起全球的密切关注，CO2是促成地球温暖化的主要因素。为了缓解地球温室效应，将大气温室气体浓度稳定在一个安全的水平上，必须减少CO2排放。CO2捕集与封存（CCS）是一种新型岩土工程，具有规模大、潜力大、成本较低、技术成熟度较高、与化石能源结构相容性好等特点，被认为可能具有较高减排贡献度，能够降低综合减排成本和减缓能源结构转变带来的经济冲击。国外已投入了很大的研发资金并且制定了研发路线。中国的研究才刚刚起步，尚未制定开发路线。根据大量调查分析，提出了中国中长期CCS研发技术路线。

基于室内一维固结蠕变试验，研究了天津滨海淤泥质软黏土的蠕变变形规律，建立了反映滨海软黏土的非线性流变本构模型，确定了模型中的各个参数。通过此本构模型推导出天津软黏土的沉降计算公式，利用该公式对天津滨海地区北塘水库大坝软土堤基进行了沉降计算和分析，计算值与实测值比较吻合，证明了流变模型的合理性，同时也说明在软土地基沉降计算中，考虑非线性流变性状的影响是必要的。并对天津滨海新区软土长期蠕变沉降作出预测。

基于模糊数学和可拓学的岩体质量评价，其关键环节就是权重的确定。目前，尽管权重的确定方法有很多，但不能很方便地服务于实际工程。引入可拓学等级特征值的概念，将权重计算问题转化为优化问题来解决是一个新的有意义的探索。将混沌优化算法和可拓评判方法结合起来，对样本数据进行反分析，从而获得权重。根据实际情况选择影响指标，建立评价标准，提取样本数据，应用程序CAExWeigh.exe对样本数据进行分析。结合实际工程地质情况分析计算结果，表明该方法计算结果是可靠的；同时还表明，从一定意义上来说，权重是因素影响程度统计意义上的均值，且只有当其指标值在一定范围内变化才有意义。

重力坝的深层抗滑稳定分析多采用刚体极限平衡分析方法和非线性有限元法，但通常的刚体极限平衡法不能反映坝基岩体渐近失稳过程和破坏的力学机制，非线性有限元法则难以解决坝基中软弱结构面位移不连续问题。结合向家坝工程，建立了泄④坝段的计算模型，采用界面元法进行了大坝深层抗滑稳定分析，给出了坝基中破坏区的范围和分布，以及坝基的渐进破坏过程和可能滑体的抗滑稳定安全系数等成果，为坝基处理措施提供了重要的技术参考依据。研究结果表明，所建立的分析方法可以自然描述坝基岩体各种介质的错动、张开和滑移等不连续变形的特征，可用于重力坝坝基的深层抗滑稳定 分析。

水泥土重力式挡墙与混凝土桩组合支护结构（MC桩）近年来开始在支护工程中得到应用，但由于缺乏对其工作机理和变形特性进行研究，实际工程多采用经验设计法，缺乏理论依据。通过对组合支护结构相关问题的研究，特别是对MC桩组合支护结构设计中几个关键问题进行分析，提出了M桩、C桩的设计方法；结合MC桩组合支护结构的特点，建议了新的稳定性计算方法，可供组合支护结构设计时参考。通过将此设计方法应用于实际工程，验证了其可行性。

针对地铁基坑工程环境复杂、影响因素多的特点，提出以故障树分析为基础结合工作分解结构（WBS）-风险分解结构（WBS）进行风险识别的方法。此方法引入WBS-RBS将地铁基坑工程工作分解结构和风险源分解结构耦合判断并说明相应风险因素或风险事件，并按照故障树建树原则根据彼此间的逻辑关系，用逻辑门连接上下层事件，形成地铁基坑工程主要故障树。在此基础上，对风险因素进行敏感性分析并提出相应的预防措施。

在西部山区深厚覆盖层上建设高坝，坝基防渗是关系到工程成败的关键。塑性混凝土防渗墙加灌浆帷幕防渗体系已经在多座大坝工程中应用，实践证明是成功的。由于坝基防渗墙建设控制工期，并且工期较长，在满足防渗要求的条件下应尽量减少工程量。研究防渗墙的合理深度，能够在一定程度上减少工程量，优化施工工期。基于改进阻力系数法求得防渗墙底部坡降随防渗墙深度变化的解析解，并且通过数值模拟方法详细研究了深覆盖层内防渗墙深度变化时防渗墙底部水头、坡降的变化规律。认为深厚覆盖层内设置防渗墙的深度并非越深越好，而是存在一个最优深度。最优深度的取值取决于覆盖层的深度。一般情况下，相对深度比（防渗墙最优深度与覆盖层深度之比）在0.7左右为防渗的最优取值。

龙游石窟是一个大型古地下洞室群，具有重要文物价值。但龙游石窟正面临着风化速度加快，围岩变形破坏越来越严重等问题。在洞室群内部设置安全通道的方法是保证旅游安全和实现洞室群长期保护的一个重要措施。为制定设计安全通道的合理方案，对洞室群分布区的变形破坏现象进行了现场地质调查，并根据调查结果重点分析了洞室群洞口区域、顶板、公共边墙和岩柱的变形破坏特征。并利用有限差分程序FLAC3D进行了数值计算分析，对安全通道所经过区域的洞室围岩稳定性进行了评价。在计算过程中，利用网格单元的安全系数计算方法对比分析了安全通道的不同设计方案，初步确定了龙游地下洞室群1～3号洞室安全通道的设计路线。

西部地区拥有储量最大的浅埋煤田，煤层顶板主要特点是基岩薄，地表为厚砂土层。浅埋煤层采动后，上覆岩层垮落运动将直接波及地表厚砂土层，引起采场强烈来压及地表塌陷等灾害。通过物理模拟试验，揭示了厚砂土层贯通地表裂缝的形成和发展规律，发现地表厚砂土层初次垮落的“拱梁”和周期垮落的“弧形岩柱”结构。通过建立厚砂土层“拱梁”结构数学模型，得出了“拱梁”内的应力分量，并给出了厚砂土层破裂的判据和出现拉裂缝的位置，为确定周期性“弧形岩柱”的有关参数提供了依据，为工作面顶板压力控制和地表塌陷的分析提供了基础。

在新奥法隧道施工中，隧道位移监测对于评价围岩稳定性和支护结构合理性起重要作用。目前大都采用AR模型对隧道位移进行时间序列分析，避开了非线性估计，致使拟合精度和模型实用性较差。为此，介绍了具有较高预测精度和较好适用条件的ARMA模型及其常用参数估计方法，基于其参数非线性估计带来的不便性，提出一种ARMA模型参数估计近似线性方法，把残差用Taylor级数一阶展开，将非线性估计线性化，用线性最小二乘法估计参数最终值。用该方法对重庆市大足县南环二路南山隧道位移监测数据进行时间序列建模分析，预测与实测值吻合较好，证明了该方法的实用性。

地铁施工邻近建筑物和构筑物受施工影响的安全风险评价是急需解决的关键技术问题之一。考虑实际工程中地层参数呈区间分布的特点，建议借助于区间分析理论估计建筑物和构筑物对于地铁施工的响应。在此基础上，通过引入风险评价函数定义了风险指标 ，在假定环境响应均匀分布的前提下定义了风险指标 。通过这两个指标可以将建筑物和构筑物受施工影响是否安全分为不可能事件、风险事件和必然事件。将风险事件分为3个等级，并建议了相应的应对措施。举例说明了定义的风险指标在实际工程中的应用。

采用室内无侧限抗压强度试验，证明了矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥在加固滨海软土的效果方面存在较大的差异。通过X射线衍射分析，对两种水泥加固软土效果差异的内在机制和原因进行了探讨。结果显示，水泥土的强度与水泥水化产物的生成量之间存在一致性，矿渣水泥加固土可生成更多的水化产物，并能够限制软土中可溶盐对水泥土的影响。

吐鲁番交河故城台地多元层状土质边坡由于风蚀而形成空腔的现象表明，不同类型的土具有不同的抗风蚀能力，抗风蚀能力的强弱是多因素影响的共同结果，微观结构是其中一个重要内因。风蚀速率是表征土抗风蚀能力强弱的重要物理量，研究运用风洞试验、微结构分析等手段揭示了风蚀速率与颗粒面积比、颗粒圆度、孔隙等效直径、孔隙充填比等微结构特征参数之间的良好对应关系；进而采用相关分析法分析并证实风蚀速率与各特征参数间的良好相关关系，应用回归分析方法建立3个试验风速下风蚀速率与单个参数和多个参数之间的回归方程，验证了微结构特征对土抗风蚀能力有显著影响，进而为土抗风蚀能力的评价提供了微观依据。

大量的模型试验和现场试验结果表明，轻型动力触探和静力触探都可用于公路桥涵台背回填中粗砂的密实度检测，而且锤击数N10和锥尖阻力Qc存在着良好的线性关系。为了从理论上揭示两者的相关性的根源，采用拉德模型模拟了两种方法的试验过程，三维有限元数值分析得知，两种触探方法在砂土中的应力、应变和位移场有较大的相似性，验证了轻型动力触探和静力触探在中粗砂中试验结果相关性的必然性。

通过CPT资料研究土性参数随机场特性是一种比较理想的方法。土性参数随机场的平稳性是后续研究的先决条件之一，可以通过Bartlett统计量进行检验，但采用不同的模型拒绝域相差比较大，这样给实际应用造成困难，新模型LGS由于适应范围广可以解决这一问题。从随机场的基本理论出发，介绍了新相关模型LGS的数值模拟方法。基于LGS相关模型，采用修正的Bartlett统计量对随机场平稳性进行检验，统一了拒绝标准。用两组数据进行了实例分析，通过编制的程序进行计算，结果表明，这种相关模型对不同形式的相关函数有较好的适应性，可以解决拒绝域不统一的问题。

从污染控制的角度出发，提出了垃圾填埋场底部防渗衬垫的等效性原则，在此基础上提出“替代”衬垫的设计方法，并利用压实黄土底衬作为实例进行了说明。研究结果表明，穿透衬垫的污染物累积量可以作为设计替代底衬的主要依据。

双曲线法、三点法、指数曲线法和Asaoka法等曲线拟合法在软土路基的沉降预测中已经得到广泛应用，但在路基小变形情形的应用研究尚少。结合某铁路客运专线施工现场观测的路基小变形数据，对这4种方法，探讨了时间起点和样本值的起止时间间隔对相关系数的影响，且验算后期观测值的预测效果；并综合考虑了相关系数和相对误差，研究每种方法的适用性；指出了4种拟合方法在路基小变形情形应用的优缺点。研究表明：数据的波动会造成指数曲线法无法计算；沉降数据波动较小时，双曲线法、三点法、Asaoka法的拟合效果均较好；当沉降数据波动较大时，仅三点法、Asaoka法的拟合效果较好，双曲线法较差。

沉降观测是爆炸挤淤筑堤质量检测的一个重要手段，目前其监测方法较多还是按传统的观测法，需要较长的观测时间，耗时耗力。通过分析灰色Verhulst模型的特点，根据实际观测资料运用灰色Verhulst模型预测了堤身各时刻的沉降量，与实际观测具有较好的符合性，并预测了堤身的最终沉降量和所需时间。结合实例预测表明，这一模型具有较好的适用性，可以在类似工程中推广应用。

通过大量的室内试验，研究了高含水率疏浚淤泥添加生石灰拌和而成的松散土的含水率变化规律。导入含水率降低率的概念，得出处理土含水率降低率随掺灰比的变化与原泥初始含水率无关，含水率降低率随着掺灰比的增加而线性增加的变化规律。根据得出的含水率变化规律，提出了处理土含水率的简单实用的预测方法。利用已有文献的试验数据验证了所提出的处理土含水率的变化规律和预测方法的有效性。

详细地分析了几种光学测试方法在模型试验中的使用情况。自动网格法在模型表面布置网格点容易，由于开挖或裂缝等原因去掉网格点，改进后的程序仍能自动编码，必要时可通过人机对话手工编码。散斑互相关法，在模型表面布置散斑较容易，改进后的程序在开挖情况下也能自动处理，但在散斑场遭受严重破坏情况下无法比较相关性。其他光学测试技术由于受试验条件的限制，而不适合使用。

结合卡纳夫里三桥S10试桩的自平衡试验，对强度极限状态、极端事件极限状态下的基桩承载力进行了分析，并与按桩顶变形量控制的承载力进行对比，说明基于结构受力分析的变形量控制与极限状态下的极限承载力结果相接近；基桩极限承载力的桩顶沉降控制值应根据结构的极限状态分析确定，只要结构相邻基础沉降差引起的结构内力控制在设计范围内，就有利于超长桩承载力的发挥。介绍了确定桩身刚度的计算方法，研究表明：所提方法比传统的刚度估算法更为准确、实用。

为了研究钙质石灰岩中桩基的合理设计理论及开发相关的变形破坏数值分析方法，利用弹塑性有限元方法对以硫球石灰岩作为持力层的桩基现场轴向载荷试验进行了数值分析。有限元分析中钙质石灰岩被假定为理想弹塑性材料。结果表明，如果能在有限元解析中合理地考虑桩侧摩阻力的低减效果，弹塑性有限元计算可以较好地模拟与分析钙质砂土中桩基的轴向承载力特性。最后还对开口钢管桩基的土塞效应的发生机制进行了分析。

针对采用洞桩法施工的北京地铁10号线工体北路站大断面群洞交叉隧道，介绍了洞桩法大断面群洞交叉隧道施工步序，分析了交叉口衬砌工作的力学机理，采用三维有限元数值模拟方法对其初衬结构力学行为进行研究。结果表明：洞桩法交叉隧道交叉口区域两个方向的衬砌受力存在相互影响，但影响的范围不大，衬砌拱顶沉降总体上表现出中间大，两端小的特征；主线隧道拱部受后期联络通道扣拱的影响，在与联络通道的相交部位出现了受拉状态，产生了与主线其他部位不同的受力特征；交叉口变高部位设置折梁能有效扩散联络通道扣拱时产生的压力，减轻了应力集中程度。研究结论可供洞桩交叉隧道的施工与设计参考。

利用数值分析软件LS-DYNA3D程序，对锚杆对围岩的加固效果和动态力学性能进行了显示动力分析，比较了洞室围岩是否用锚杆加固时，爆炸波引起的岩体中垂直应力、拱顶位移以及锚杆本身轴向应变的变化特点。结果发现：同毛洞相比较，加固洞室围岩应力较大，拱顶位移较小；通过分析锚杆轴向应变-时程曲线，发现不同安装角的锚杆其轴向应变对动载的响应不同，拱部锚杆先受压后受拉，直墙部锚杆全受拉，两部位锚杆均产生轴向拉应变；将模拟的锚杆应变-时程曲线同模型试验的相应曲线进行了比较，两者一致性较好，其结果为动载作用下坑道围岩锚杆加固的布置方法提供了参考。

探地雷达作为一种高效、先进的无损检测设备，能够对隧道衬砌实施连续扫描，实时获得雷达图谱。然而，由于探地雷达在我国的应用时间还非常短暂以及雷达图谱的复杂性，隧道衬砌空洞探地雷达图谱的辨识还存在一定的问题。据此，通过不同环境的试验得到空洞雷达图谱特征，并利用二维时域有限差分法对衬砌空洞雷达图谱进行正演模拟。采用VC++语言编写探地雷达正演模拟程序，对隧道衬砌检测中常见的几种空洞模型进行正演模拟，得出模拟波形和图谱，并与实测隧道衬砌空洞的探地雷达波形和图谱进行对比。结果表明，模拟图谱与实测结果相似，具有较明显的空洞特征。良好的结果也验证了二维时域有限差分法（2D-FDTD）正演模拟的可行性。

通过大量二维、三维数值模拟计算，分析了围岩、净距、埋深等条件对小净距隧道爆破振动特性的影响，研究了先行隧道不同支护体系、不同中岩墙加固措施及后行隧道不同施工方案等情况下，小净距隧道中后行隧道爆破开挖对先行隧道的影响。根据研究结果，提出了中岩墙加固宜采用注浆加固、先行隧道初期支护宜及时跟进并封闭、掏槽眼宜远离中岩墙以及开挖进尺不宜大于净距的1/3等小净距隧道爆破施工的控爆措施，以供小净距隧道爆破开挖设计、施工借鉴。

为了研究全断面岩石掘进机（TBM）盘型滚刀的破岩机制及其影响因素，采用颗粒流方法建立了岩石与滚刀的二维数值模型，实现了对TBM滚刀破岩过程的模拟。分析表明，滚刀的破岩过程可分为冲击挤压破碎、大量微裂纹生成、张拉性主裂纹扩展3个阶段，证实了滚刀破岩的挤压-张拉破坏理论。在滚刀侵入深度相同的前提下，随着刀圈刃角以及刃宽的增加，滚刀下的压碎区也相应增大，张拉性主裂纹数目增多，滚刀的破岩能力提高；与平刃刀圈相比，楔刃刀圈的“楔块劈裂”作用更加显著，使径向裂纹扩展得更快且更深入岩石内部。TBM滚刀对强度较高或较低岩石的破坏损伤较小，而对中等强度的岩石破坏损伤最为显著。

针对移动荷载引起地基振动问题的特点，在随荷载移动坐标系下建立有限元方程进行分析，能够与常规有限元方法较好地符合。建立了可用于移动坐标有限元法的黏弹性边界，从而有效地模拟波在边界的透射。以Euler-Bernoulli梁模拟轨道和路基的作用，以三维实体单元模拟黏弹性分层地基，得到的数值模拟结果能够与瑞典Ledsgård地区高速铁路实测数据较好地吻合，表明移动坐标有限元法可以有效地分析此类问题。

利用Weibull分布模拟煤岩弹性模量和强度的非均匀性，结合煤岩弹塑性变形理论和瓦斯渗流理论，建立了非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型，给出了该数学模型的有限元离散方程，开发了相应的数值计算程序Coupling Analysis。利用建立的模型模拟了辽宁某瓦斯抽放试井瓦斯抽放过程，结果表明，在瓦斯抽放过程中，有效应力变化诱发煤岩局部进入塑性状态，塑性区透气系数增加了约4.9倍，而弹性受压区的透气系数最大减小至22 %，计算实例的瓦斯压、煤岩有效应力和煤岩变形都呈现非对称性，但服从理论规律，表明采用Weibull分布能很好地模拟煤岩力学参数的非均匀性。

岩体中裂隙水的存在加剧了岩体结构围岩损伤；锚杆作为岩体工程的重要支护手段，被广泛应用于岩体加固工程中。结合无损伤材料的柔度张量的概念，用裂隙附加柔度张量来表示裂隙对岩体的损伤影响；引入渗透压力附加柔度张量的概念来定义渗透压力对裂隙岩体强度的损伤影响；利用附加刚度来反映锚杆对裂隙岩体的加固作用，附加刚度求逆即得柔度张量。对渗透压力作用下锚固裂隙岩体渗流场与损伤场相互作用及耦合机制进行了深入研究；基于能量互易定理，自洽理论等，分别在压剪和拉剪应力状态下推导了渗透压力作用下加锚裂隙岩体等效损伤模型，建立了相应的计算方法，应用半解耦方法对理论模型进行了有限元程序化。在有限元程序中，将渗透体积力化为等效节点力，参与各单元间应力调整且表现为岩体变形过程中刚度的降低；锚杆锚固力等效为单元节点力，并体现为岩体整体变形刚度的提高。结合工程实际，着重讨论渗透压力作用对隧道围岩稳定性的影响。分析表明，渗透压力对岩体围岩变形破坏及稳定性的影响是不可忽略的。

T型触探仪近年来在国外的海洋软土地基原位测试中得到了广泛应用，但贯入速率、地基土强度的各向异性与渐进软化等因素对于贯入阻力的影响没有得到系统的研究。在大型有限元软件ABAQUS平台上进行二次开发，针对基于Tresca屈服准则的理想弹塑性模型进行了相应改进，使之可以比较合理地反映上述因素的影响，进而对软土中T型触探仪的贯入机制进行了比较系统的数值分析。计算结果表明，贯入速率、地基土强度的各向异性与强度软化效应对于T型触探仪的贯入阻力系数影响较大。通过与有关极限分析上限解的对比分析，在一定程度上验证了有限元分析结果的合理性。

结构面网络模拟是获取岩体结构模型的主要手段。基于网络模拟结果建立岩体力学或水力学分析模型，然后开展精细数值模拟研究，是岩石力学领域具有良好前景的发展方向。但目前尚没有成熟的分析软件能够将网络模拟结果转化为能用于力学或水力学计算的单元网格，针对这一现状，开发了一整套结构面网络模拟结果后处理程序，利用该程序，可以方便地将网络模拟结果转化为能用于水力学计算的连通水力网络，以及能用于力学分析的包含节理单元的有限元网格。并对相关的程序算法和实现过程作了详尽的介绍，希望能够对从事该领域研究工作的同行有参考价值。

台后路基荷载会使地基软弱下卧层发生压缩和水平移动，致使桥台桩基的受力性状非常复杂。在现场测试结果的基础上，建立了三维有限元模型，模拟了台后路基荷载作用下桥台桩基的受力性状，并与实测结果进行了对比分析。结果表明，有限元计算结果与实测结果较为一致。中间桩排和后排桩桩身最大弯矩与台后路基荷载的关系呈双折线型，与Stewart等提出的一致，但双折线转折点所对应的路基填土荷载并不一致。中间桩排的填土荷载为软土层固结不排水黏聚力强度ccu与土层厚度的加权平均值的3.34倍，后排桩约为2.22倍；前排桩的最大弯矩与路基填土荷载呈线性变化。桩顶变形与台后路基荷载呈非线性关系，可以分为两部分。前排桩桩身最大弯矩位置一直在软土层中，不随台后路基荷载变化；而后排桩桩身最大弯矩位置在台后路基荷载较小时位于软土层中，随着台后路基荷载的增大，最终出现在桩顶。

基于比奥固结理论，用有限元方法研究了有限饱和土层中条形埋置基础的固结沉降特性。仔细分析了影响固结度的3个参数：基础埋深与土层厚度的比值；土层厚度与基础宽度的比值；土骨架的泊松比。根据分析结果，提出了归一化无量纲时间，并给出了计算条形埋置基础固结度的计算图表。这些图表为基础设计提供了便捷准确的计算方法。运用文中图表计算固结度的最大误差不超过3 %。

建立了偏压连拱隧道的3D有限元模型，对不同施工工况进行了数值模拟，并与现场监测资料进行比较，通过分析拱顶沉降、中隔墙的位移和应力、围岩的塑性区分布、初衬和二衬应力的变化规律，对偏压连拱隧道施工进行最优化设计，以此得出了最优施工步距、开挖顺序、断面开挖形式、左右两洞开挖面的最佳施工间距，对类似连拱偏压隧道的施工有重要的理论和实际指导意义。