基于临界状态土力学框架，建立了一个适用于往返循环荷载作用的砂土边界面本构模型。采用无纯弹性域假设，认为受到反向荷载的瞬时土体就产生塑性变形，砂土的弹性区域退化为一个点。屈服面为倒子弹头型，由于砂土孔隙比与压力之间不存在惟一对应的关系，使得屈服面大小无法与体积应变直接耦合，故采用塑性偏应变而不是剑桥模型那种塑性体应变作为硬化参数。流动法则采用加入状态参数的修正的Rowe应力剪胀关系，体现了依赖状态的剪胀思想。屈服面大小的比值 反映了塑性模量的演化，并推导了 的表达式。只用1套参数，该模型就能合理地模拟砂土在不同密度和固结压力下循环荷载的应力-应变关系曲线。

由于精选后的陶瓷材料与岩石性质相似，因此选择陶瓷作为基本材料制作中部含2条圆币状裂隙的试件，进行单轴压缩荷载作用下的CT实时扫描试验，研究试件内双裂隙的扩展和损伤演化规律。采用3种不同区域划分方案，通过CT数、CT方差和CT图像的对比，分析上、下裂隙及岩桥区域不同的扩展状况。分析表明，上裂隙区域一直以压密为主，扩展很小，对试件破坏影响较小；下裂隙区域扩展剧烈，最终形成了宏观裂纹，对试件的破坏影响较大；当上下裂隙之间的中心距离等于4倍的裂隙半径时，裂隙的扩展过程将与裂隙自身参数有关，几乎看不出裂隙之间的相互作用。

黄土的结构性是一个重要的物理性质指标，它与土的粒度、密度和湿度一起影响土的力学性质。依据加荷、扰动、浸水释放土结构势的方法，由土的无侧限抗压强度定义了黄土结构性的构度指标。通过多个场地不同黄土的无侧限单轴压缩试验，测试分析了不同含水率原状土、重塑土和饱和原状土的单轴压缩应力-应变曲线及无侧限抗压强度变化规律，由此得出土的构度指标的变化规律。并且，在粒度、密度、湿度相似条件下，比较分析了土的构度指标与其压缩性之间的关系。土的构度指标与粒度、密度和湿度指标一起能够合理描述土的物理力学基本性质。

在前人工作的基础上，推广并发展了各向同性双标量损伤变量理论，推导出双标量损伤变量模型的损伤演化方程。然后，将其引入比奥固结有限元方程中，并据此编制相应的双标量损伤变量流-固耦合有限元程序。最后，对一个软土路基有限元简化模型进行分析计算，并以典型节点为例，绘制了模型沉降值、孔压值、损伤变量等的变化曲线。结果表明，利用双标量损伤变量模型描述土的本构关系比单标量损伤模型更加合理。

基于非饱和原状Q2黄土CT-三轴剪切试验得到的结构演化清晰的CT图像及CT数据，提出利用CT数随偏应力的关系确定屈服应力的新方法。基于CT数定义了结构性参数和结构演化变量；分析了结构演化变量与净围压和吸力的关系，相对于应变（包括偏应变和体应变），当吸力相同时，净围压越大，结构演化变量值越大；当净围压相同时，吸力越大，结构演化变量值越小。建立了非饱和原状Q2黄土三轴剪切过程的结构演化方程，该方程为结构演化变量与偏应变和体应变的关系，能同时反映净围压和吸力等对结构演化的影响。利用提出的结构演化方程对试验数据进行拟合，拟合结果较理想。

采用刚性伺服试验机和声发射仪器，研究了预置三维裂隙间距对砂浆材料力学特性的影响，总结了含裂隙试件的破坏过程。综合分析单轴压缩应力-应变曲线和声发射数据可知，含三维裂隙试件的破坏主要由预置裂隙扩展、贯通造成，破坏过程可以分为微裂纹萌生、预置裂隙起裂、扩展、贯通几个基本阶段，试件最终破坏型式为单斜面剪切破坏。裂隙间距d与椭圆形裂隙长轴2c之比（d/2c）在0～1范围内，随着d/2c值增大，试件起裂应力? i和峰值强度? p有降低的趋势。当d/2c值从1/3增至2/3时，? i和? p发生突降，可见此范围为影响强度的敏感区间。d/2c值为1的试件? i和? p最低，相对完整（无预置裂隙）试件分别降低了22.48 %和18.60 %。裂隙间距不同的试件? i和? p之比变化范围为83.1 %～78.9 %，且随d/2c值增大，? i /?? p有下降趋势。可见裂隙间距越大，从起裂应力到峰值应力的承载空间越大，这对工程实践有一定参考价值。

对不同含水率的杨凌、青海结构性黄土进行压缩试验，依据变形等效原则，用同一固结孔隙比下非饱和黄土与相同干密度饱和黄土的应力之差定义了结构流体等效应力，提出了压缩应力条件下结构性黄土的有效应力原理。探讨了结构流体等效应力与饱和度（含水率）及应力之间的关系，发现含水率较低时黄土的结构流体等效应力与应力之间呈线性关系，并基于此结构流体等效应力，提出了湿载耦合时结构流体等效应力的表达式。依据压缩应力条件下结构性黄土的有效应力原理，引入能够反映结构性变化的结构流体等效应力，在饱和黄土压缩曲线的基础上建立了结构性黄土压缩曲线模式，根据此模式可以确定湿载耦合时的总应力压缩曲线和有效应力压缩曲线，计算结果与试验结果吻合较好，为计算其增湿湿陷变形提供了一条新的途径。

验证了粗晶花岗岩在劈裂试验条件下凯塞效应的存在性。进行了循环加卸载时间间隔分别为2、15 d和45 d时岩石的声发射试验，讨论了时间延迟对花岗岩凯塞效应的影响。研究结果表明，前期荷载越接近极限强度，岩石的凯塞效应越不明显；凯塞效应随再次加载时间延迟的增加而削弱，在对花岗岩的声发射试验中观察到15 d以后岩石的凯塞效应仍然很显著，45 d后凯塞效应基本消失。文中同时对试件与加载设备之间的接触状态对声发射试验结果的影响作了初步的定性分析。

利用4电极电阻率测量装置，在室内对各种灰土样的电阻率进行测试对比研究，揭示了不同因素如灰土比、含水率、饱和度、土的结构和土粒粒径等对灰土样电阻率的影响。在不同含水率（15 %、20 %、25 %和30 %）条件下，素土及其与不同石灰掺量（1:10、1:15和1:30）的混合，通过轻型击实试验后，测量其横向及竖向断面上的电阻率，研究电阻率与不同石灰配比击实土样的物理力学性质之间的关系。实验结果表明，当含水率在15 %~20 %之间时，较小的含水率增量引起混合土样电阻率的大幅度下降；当含水率约达到20 %后，其电阻率随含水率的继续增加而减小的幅度很小；在15 %含水率时，掺灰土电阻率比素土样高；在30 %含水率时，其电阻率低于素土样，而且掺量越大，电阻率越低；由于击实导致土体颗粒的结构重新排列，电阻率在横向上大于竖向；电阻率随着无侧限抗压强度的增加而增加，在电阻率大于50 ?•m时，电阻率随无侧限抗压强度的增加而减小；饱和度、干密度与电阻率呈负指数变化规律，孔隙率、孔隙比与电阻率呈指数变化规律；含水率对于电阻率的影响较为敏感。

利用压力板仪，进行了不同细粒含量非饱和砂土的持水特征试验，分析砂土土-水特征曲线的特征，探讨细粒对砂土持水能力的影响。结果表明，细粒的增加提高了砂土的持水能力，不同吸力阶段细粒对持水能力的影响程度不同；基质吸力超过进气值后，细粒增加明显增强砂土持水能力。应用数学模型 描述不同细粒含量砂土的土-水特征曲线，分析了细粒含量对数学模型参数的影响，给出了细粒、基质吸力和含水率的函数关系为 。

模拟路基填土的实际情况，研究设计了不同表面辐射温度和降雨强度的非饱和土水分运移的室内试验方法。通过测定土样在相应边界条件下土体不同深度位置的含水率随时间的变化，揭示了温度、压实度、降雨强度3个因素对非饱和土水分运移影响的规律，据此探讨了路基填土的水分运移规律，认为提高压实度能显著减少水分运移变化。

基于西安理工大学自主研发的新型真三轴试验仪，对不同含水率Q2黄土在不同b值、不同固结围压条件下进行了真三轴试验研究，分析了真三轴试样破坏方式、中主应力对抗剪强度参数的影响以及π平面上的强度破坏面。结果表明，Q2黄土真三轴试样破坏方式主要有侧胀破坏、锥形破坏、梯形破坏、六边形破坏；不同b值应力路经条件下黏聚力与三轴压缩条件下黏聚力的比值在0.9～1.9之间，内摩擦角比值在0.7～1.5之间。土的结构性和土体破坏方式对π平面上的强度破坏面的形状影响较大，固结围压对π平面上的强度破坏面的大小影响较大；原状Q2黄土在π平面上的强度破坏面形状主要呈现梨形和轴对称六边形；随着结构性由强到弱，π平面上的强度破坏面形状由梨形向轴对称六边形变化。

针对非饱和重塑粉土，利用改进的可控制吸力式非饱和土静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪，进行了多组固结排水非饱和土静、动三轴试验，探讨了非饱和粉土静、动强度特性，分析了粉土静三轴强度随固结压力、吸力变化的规律，以及动强度随固结压力、吸力以及破坏振动次数变化的规律，研究表明粉土静、动强度之间具有很强的相关性。最后，通过归一化处理提出了利用粉土的静三轴强度推求相应的动力强度曲线的公式，从而达到在非饱和土地基稳定性分析中减少工作量的目的。

依据荷载叠加理论，建立了动、静荷载耦合作用下的加载模型，并提出了组合荷载、组合应力、组合沉降变形等概念；根据相似理论建立层状土路基模型，通过室内相似模型试验，对层状土路基在动荷载和静荷载耦合作用下的应力、变形发展规律进行研究，保持动载不变，通过改变静载的大小，研究动、静组合荷载作用下层状土路基的应力和沉降变化规律。结果表明：层状土路基中，各层的组合应力和组合变形随组合荷载的增加而增大，且呈线性变化；组合荷载、沉降变形随着深度的增加呈非线性减小，并成指数函数递减。其结果为公路路基的设计、施工、运行和维护提供了参考依据。

结合大量宁波软土室内固结与压缩试验数据，采用偏微分有限元软件FLEXPDE，同时考虑土体固结过程中材料和几何的复杂非线性，进行了土体固结特性研究。在压缩指数和渗透指数不同比值条件下，进行了解析解推导和有限元数值分析，得出了不同条件下土体有效应力和孔隙比沿高度的变化规律。结果表明，压缩指数和渗透指数比值不等于1时，由于数值解法充分考虑土体的复杂非线性，其结果与实际更加符合；而在比值等于1时所得出的结果与Gibson得出的结果一致；考虑土体材料和几何复杂非线性使得有效应力及固结度预测偏于安全。

建筑物地基或土坡中的土体在受到地震或其他动荷载作用前往往处于复杂的初始应力状态，对原有的DTC－199型周期扭转荷载三轴仪进行简单的改造后，可以进行压实黄土在这种固结应力状态下动强度的试验研究。试验结果表明，在其他初始固结应力条件不变时，初始主应力方向角α0对压实黄土的动强度具有显著的影响，初始中主应力系数b0对动强度的影响较小；随着α0的增大，动强度逐渐降低，并在α0 = 90o时达到最小值，最大降幅在40 %左右；b0对压实黄土的动强度的影响具有放大效应和区间效应，b0从0增大至0.5时，动强度逐渐增大，b0从0.5增大至1时，动强度逐渐减小，增加的幅度小于降低的幅度约5 %。

在饱和多孔介质理论的基础上，将桩周土体看作液固饱和两相介质，借助于Novak薄层理论得到了饱和土层的竖向动力阻抗，研究了饱和土中桩的纵向耦合振动，并对比分析了采用三维模型和薄层法的结果，验证了结果的正确性。分析讨论了桩土主要力学参数对饱和土-桩耦合体系动力行为的影响。研究结果表明，桩的长径比、桩土模量比等对饱和土桩耦合体系纵向振动的影响相对较大，而土的黏滞阻尼系数和液固耦合系数的影响相对较小。

围岩稳定性评价涉及许多不确定因素。由于集对理论和联系熵模型能有效地处理不确定问题，故将联系熵方法应用于围岩分类，建立矿岩分类的联系熵模型，计算围岩的联系熵值，相应地进行矿岩稳定性等级评价。是对系统不确定性进行量化的一种尝试，为矿岩稳定性评价提供了一种新的方法。实例模型表明，联系熵越大，则矿岩的稳定性越差，越危险。

利用非饱和土4联固结仪和非饱和三轴仪，解决了用压力板仪测试土-水特征曲线无法考虑体变、净竖向压力和净平均应力影响的问题，进行了考虑净竖向压力和净平均应力影响的土-水特征曲线研究，对未考虑净竖向压力或净平均应力的土-水特征曲线同考虑净竖向压力或净平均应力的广义土-水特征曲线的试验结果得出，净竖向压力或净平均应力是影响非饱和土土-水特征曲线的重要因素，试验结果与理论公式稳合较好，并结合非饱和理论和试验结果，拟合了可以反映净竖向压力或净平均应力影响的广义土-水特征曲线公式，与试验结果吻合较好。

通过模型试验, 研究了在平面装药爆炸应力波的作用下，全长粘结式锚杆加固洞室抗爆性能。试验结果表明，通过分析自由场压力-时程曲线，证明试验数据可靠；经过加固的洞室拱顶位移峰值减少明显，当比例距离为5.23 cm/g1/2时，洞室发生破坏；在平面波的作用下，两个洞室洞壁各个位置都产生压应变，最大应变出现在拱脚处，随着比例距离减小，拱顶应变峰值先增加后减小，最大应变峰值越来越大；拱顶是加速度振动最激烈的地方，经过加固可以降低拱顶加速度，但效果不明显，在变形不大时底板加速度增加较大，必要时应该采取减震措施，经过加固洞室侧墙加速度普遍有不同程度减小，并且破坏越严重效果越明显，随着比例距离减小，拱顶和侧墙加速度越来越大，尤其当比例距离为5.23 cm/g1/2时，加速度急剧上升。

通过人工制备物理力学性质相同而矿物成分不同的土样，考察相同水泥掺量的固化土抗压强度随土样矿物成分的变化，测定相应固化土孔隙液中主要离子浓度，并进行热力学计算，结果表明土样矿物成分，特别是蒙脱石，影响固化土孔隙液中Ca(OH)2的浓度，进而影响固化土抗压强度。在相同的水泥掺量作用下，含蒙脱石的固化土孔隙液中Ca(OH)2不饱和，随着土样中蒙脱石含量的减少，固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度增加，水泥水化生成的胶凝性水化物的量也相应地增多，固化土抗压强度增量也随之提高；当固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度达到饱和，土样矿物成分基本不影响固化土抗压强度。并在此基础上使用碱性外掺剂调整固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度，试验结果表明：使用碱性外掺剂可以改变固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度，减小甚至消除土样矿物成分对固化土孔隙液Ca(OH)2浓度的影响，提高固化土抗压强度。

应用和研发各种固化材料，对软土进行固化和改性，以改善其工程特性是当今国际上研究的热点课题。通过室内试验，研究了一种新型超微粒子水泥材料（ALOFIX-MC，简称MC）加固软土的效果，分析了其加固和改性机制。试验中，MC以0 %、1 %、2 %、3 %、4 %和5 %的掺量分别掺入到水泥掺量15 %和石膏掺量2 %的软土试样中，配制了6组试样。室内无侧限抗压强度试验结果表明，在15 %掺量的普通水泥土中掺入少量MC就可以显著提高软土的强度和稳定性。扫描电镜（SEM）分析表明，MC的胶结填充作用和MC对水泥水化的促进、孔隙的填充以及其本身的表面吸水作用对加固效果有重要影响。研究成果为进一步提高水泥土的工程性质和减少常规水泥土中水泥掺量提供了一条新的途径。

为研究经多次冻融循环后天然粗粒盐渍土的盐胀特性及盐胀机制，对取自甘肃河西走廊地区嘉安一级公路沿线的某天然料场的粗粒盐渍土进行了室内基本工程性质试验和大尺寸多次冻融循环盐胀模型试验，并对经过多次冻融循环试验以后的天然盐渍土进行水盐迁移及扫描电镜分析。试验结果表明，粗粒盐渍土在降温阶段土体产生盐胀后亦会出现下陷，最终土体溶陷量大于盐胀量，冻融循环次数的增加会使粗粒盐渍土大颗粒骨架塌陷破坏及一维土柱体从上而下表现出热筛效应；多次冻融循环后的水分盐分在粗粒土柱剖面中的迁移呈现出不完全对应的分布关系。

加筋作用取决于筋材间的交织作用、筋土间的摩擦作用，以及加筋材料自身的抗拉性能。利用扫描电镜观察天然和经高分子材料SH胶浸泡后麦秸秆的结构，发现麦秸秆孔隙中渗入了胶液，并在麦秸秆的内外表面形成了胶膜。通过拉伸实验，测试了无茎节和1茎节麦秸秆在天然、浸海水、浸胶及浸胶后再浸海水4种工况下的极限拉力和极限延伸率。结果表明，无茎节麦秸秆的极限拉力和极限延伸率均高于1茎节麦秸秆的；浸胶与天然麦秸秆、浸胶干燥后再浸海水与直接浸海水的麦秸秆相比，前者的极限拉力和极限延伸率均高于后者，说明SH胶浸泡麦秸秆，使其抗拉性能得到增强。

中国具有广大的季节冻土和多年冻土区，在冻土地区进行工程建设，就必须深入研究冻土的力学特性，以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性。本文首先，简要介绍了我国冻土的分布状况和冻土区别于融土的基本特性，广义的冻土力学可分为冻融作用和已冻土力学性质两方面，冻胀、融沉和冻融循环引起的土力学性质的变化属于冻融作用的范畴。对于冻胀的研究较为深入，人们先后提出了多个理论来解释冻胀产生的机制，有的应用于计算分析中。对融沉的研究尽管具有较长的历史，但是多数停留在经验方法上，融化固结理论目前还有较大的局限性，因此提出一方面可以用人工神经网络法提高经验方法的精度和适用范围，另一方面应当发展融化固结大变形理论；冻融循环可以改变土的力学性质，介绍了作者的最近研究进展。针对已冻土的力学特性，从3方面进行了分析。冻土的强度主要沿用融土的强度理论，很难反映高应力下的压融现象；冻土动力学特性主要针对温度对动力学参数的影响，近年来冻土层对场地动力响应的影响越来越受到重视；冻土的本构关系多集中在蠕变研究，以经验公式法为主。最后，分析了多年冻土地区工程变形所涉及的物理力学过程。

预应力锚索已广泛应用于边坡加固工程中，由于其承受高拉应力作用，并长期埋置于潮湿的岩土环境中，在综合因素的作用下存在失效的可能性。结合实体工程中的大量监测数据，对预应力锚固系统长期稳定性的影响因素进行了深入分析，提出了预应力锚固系统的失效机制；为了分析锚索失效效应，确定合理的处理时机，分别进行了现场卸载试验及数值模拟，研究了单锚及群锚失效效应，提出了边坡局部失稳的判据，其结果可为类似工程提供借鉴。

由泥、砂岩互层或厚层砂岩夹泥岩等形成的类似“夹心饼干”的软硬互层近水平层状结构边坡，是三峡库区分布较为广泛的一种结构类型边坡。由于泥、砂岩风化速度的不同而产生的崩塌灾害现象是三峡库区最为常见的一种地质灾害，首先，从地形地貌、地层岩性、结构面组合、降雨作用和风化作用等方面对软硬互层高切坡的崩塌形成原因进行研究，软硬岩的差异性风化而造成的软岩空腔和硬岩中的结构面组合是造成崩塌的主要原因；其次，基于野外调查的地质现象分析，得到了软硬互层高切坡崩塌主要有倾倒、滑移、塑流拉裂、悬臂拉裂、错断等破坏机制，并概化出了各类破坏示意图；通过离散元数值模拟，对泥砂岩软硬互层高切坡崩塌的形成破坏过程进行了再现和分析，其破坏过程为泥岩剥落-岩腔-砂岩裂隙张开-危岩体弯曲-倾倒崩塌-堆积坡脚；最后，在三峡库区高切坡各类破坏机制的基础上，提出了相应的处治对策。研究成果对三峡库区高切坡地质灾害的认识和防治有一定的意义。

广州地铁3号线天河客运站折返线工程是目前国内最长、开挖断面最大的水平冻结隧道工程。文中根据不同施工阶段中对盐水温度、土层温度、地表变形、冻土压力、隧道衬砌变形等多个参量的现场监测数据，从时间和空间上分析了冻结帷幕演化过程、冻结帷幕发展速度等；探讨了土层温度变化规律以及冻土压力与土体温度间的相互关系，得出了在积极冻结期，沿测温孔深度方向土体温度的变化梯度随冻结时间增加不断减小，土体温度变化速率随时间增加而降低的特征；对比研究了冻结阶段、隧道开挖阶段和融沉阶段地表变形特征，并提出了缩短积极冻结期的建议和方法。

遮阳板碎石复合护坡是一种集碎石护坡和遮阳板护坡双重效用于一体的新型复合护坡结构，是一种很好的治理高温冻土区块碎石护坡路基病害的补强措施。基于遮阳板和块碎石单个工程措施降温机制的研究，通过对这种新型复合护坡路基的温度场和速度场特征以及降温过程的研究，提出新型复合护坡路基的降温机制。研究发现，封闭新型复合护坡的主要降温机制是：复合护坡中遮阳板有遮阳和挡风雪作用，碎石层有“热半导体”效应和“热屏蔽效应”（屏蔽遮阳板的二次辐射）；开放新型复合护坡的主要降温机制是：遮阳板有遮阳、挡风雪作用，碎石护坡有 “热屏蔽效应”（屏蔽热风和二次辐射）和“烟囱效应”，遮阳板和碎石护坡组合的通道有“虹吸效应”、“狭管效应”和 “烟囱效应”。研究成果完善和深化了新型复合护坡路基研究基础，而且对遮阳板和块碎石结构在青藏铁路或青藏公路中的应用提供科学依据和技术支撑。

超长桩广泛已应用于土木工程各个领域，但黄土地区超长桩的承载性状和变形特性尚不十分清楚，需要进一步研究。通过对郑西铁路客运专线某特大桥的4根超长桩现场测试项目的资料分析，得出了超长桩桩身轴力及侧阻力的变化规律，对超长桩的承载特性有了更为清晰的了解。试验结果表明，在桩顶竖向荷载作用下，桩身轴力随荷载的增加发生了局部调整，砂性土层的桩侧摩阻力具有增强效应，黏性土层的桩侧摩阻力具有退化效应；单桩竖向刚度随桩顶荷载的增加而减小，单桩竖向刚度降低40 %～70 %。

以西安地铁二号线穿越地裂缝的区间隧道为对象，通过几何相似比尺50:1的物理模型试验，开展了地裂缝活动条件下地铁隧道骑缝（变形缝与地裂缝一致）正交穿越地裂缝时衬砌结构与围岩相互作用机制的试验研究。结果表明，在地裂缝发生各级错动位移条件下，不同围岩应力场的围岩土压力、衬砌结构应力及其不均匀沉降位移变化规律相似；上下盘内的衬砌结构之间具有明显的错断位移，下盘内衬砌结构的沉降量越小，上盘内衬砌结构的沉降量越大，均呈渐变趋势；上盘内衬砌结构应力、围岩土压力随地裂缝错动位移的增加而减小，下盘衬砌结构应力和围岩土压力随地裂缝错动位移的增加而增大，围岩土压力和衬砌结构应力的增量峰值均发生在地裂缝附近。模型试验研究研究结果对于分析地裂缝活动区间地铁隧道工程的运营及维护具有重要的理论与实际意义。

对某深厚黄土地基上土石坝的坝基黄土和筑坝黄土进行动三轴和共振柱等动力试验，求得其动强度、动应力-应变关系，以及用于计算动孔压的动孔压特性曲线及其他动参数。在静力分析的基础上对大坝连同地基进行了三维有效应力动力分析。计算表明，Ⅶ度地震下黄土坝基会出现液化，危及大坝安全。为此，建议了距上下游坝脚一定范围内对坝基进行填土压重的经济便利的大坝抗震措施，并对填土压重的抗液化效果进行了优化分析，最终得到经济合理的填土压重范围和压重厚度。

基于分散性土修建挡水建筑物易受破坏而造成工程安全事故等因素考虑，开展双比重计试验、碎块试验、针孔试验、孔隙水阳离子试验和交换性钠百分比试验，对马家树大坝防渗土料的分散性及其改性措施进行研究。试验结果表明，马家树大坝防渗土料属于低液限黏土，易溶盐和饱和孔隙水溶液中含有大量的钠离子，酸碱度呈强碱性或极强碱性；土样中的黏土矿物主要以伊利石为主，含有少量的高岭石、绿泥石和蒙脱石；分散性试验综合判别土料属于分散性土和过渡性土；石灰剂量为0.25 %时就对分散性土产生显著改性作用。研究表明，黏性土产生分散性的主因是土体中含有较多的钠离子和酸碱度呈强碱性；石灰是一种有效的分散性土改性剂。

通过采用柔性加筋注浆技术处理台后回填土现场试验研究并结合室内试验的方式，研究了柔性加筋注浆新技术处理湘西红砂岩土石混填台背的施工工艺特性、加固实现机制和加固效果。现场试验及质量测试表明，水平柔性加筋注浆新技术处理湘西红砂岩土石混填台背施工工艺简单、加固效果良好，具有较好的开发应用价值。同时，现场试验过程取得大量施工参数和试验数据，为改进该新技术的设计计算及施工参数、完善施工工艺获得素材; 对有效预防和减少桥头跳车现象的发生，保证行车的舒适和安全也提供了可供选择的新方式。

首先分析了现有规范中膨胀土膨胀量计算方法存在的缺陷，然后以宁淮高速公路淮安段膨胀土为研究对象，根据膨胀土的有荷膨胀率试验成果，分析探讨膨胀土有荷膨胀率与填土初始含水率、上覆荷载和压实度的关系，总结提出了在侧向约束条件下，压实膨胀土的有荷膨胀率与初始含水率、上覆荷载和压实度之间的关系式，并使用该公式得到的膨胀率计算了宁淮高速公路直接使用膨胀土作为路堤填料可能产生的膨胀变形量，分析了初始含水率不同对膨胀量的影响。

垃圾填埋场中的渗滤液水位过高会引发一系列环境和稳定问题，工程上可用竖井抽水降低渗滤液水位。通过在填埋场现场进行抽水试验，确定垃圾土的渗透系数和抽水影响半径，在此基础上对填埋场降水的瞬态流问题进行有限元模拟，分析了抽水井口径和间距对填埋场降水的影响，提出了降水方案的设计步骤和方法。抽水试验表明，现场垃圾的渗透系数约为3.6×10-4 cm/s，抽水影响半径约为20 m。数值分析表明，井径的变化对于降水效果影响不大，而合理选择抽水井间距对降水十分关键。进行抽水方案设计时，应首先根据工期和降水幅度要求计算井间距，按井的出水速度选择水泵，再根据水泵确定井径，最后根据井径和过滤层形式确定钻孔尺寸并选择钻机。

路堤本体主要是非饱和土，其变形由3部分组成，即瞬时压密产生的变形、主固结产生的变形和次固结产生的变形，因此其理论也应反映这3部分变形。以单轴压缩红层蠕变试验为基础，提出基于非饱和土单变量理论的红层非饱和土路堤沉降计算理论；通过算例对遂渝客运专线遂宁段某工点实际填筑过程的进行了数值模拟，并对其工后沉降进行了预则，结果表明，模拟结果与现场监测数据预测的结果相符，说明该理论是正确的?

针对西安地铁二号线穿越国家级文物——城墙北门、南门及钟楼保护区在施工期以及运营期对古建筑物的影响，提出1套城墙北门、南门及钟楼的具体有效的保护措施。对比分析了穿过城墙北门、南门及钟楼的地铁几种设计施工方案，最终采纳地铁线路双侧分绕古建筑物、隔离桩基础加固以及加固古建筑物上部结构的施工方案。利用有限元软件对处理效果分析得出，城墙北门、南门及钟楼加固后地铁影响效果减小2/3。施工期监测数据表明，古建筑物沉降位移比实际预测位移要小，沉降位移均在保护设计范围之内，论证了保护措施有效性和合理性。同时，分析了地铁运营振动对城墙影响，并提出减振措施以及减振效果分析。通过方案选取、数值分析、具体实施以及实时监测，提出并论证一套具有很强实用价值的隧道穿越古建筑物保护措施。

针对高烈度区九龙山黄土高边坡的动力稳定性问题，调查分析了该边坡的工程地质条件和场地所在区域构造活动与分布特征。在考察动荷载循环、往复作用下黄土反应敏感性及动强度参数，以及沿坡高确定地震惯性力反应地震作用大小的基础上，将强度参数折减与有限差分方法结合，从而形成了边坡的拟静力强度折减有限差分分析方法。通过九龙山土边坡拟静力强度折减三维有限差分法计算分析，得到了强度折减条件下边坡的位移场和应力场，边坡关键点位移与折减系数之间的关系，以及黄土高边坡的动力稳定性安全系数。其分析结果与传统的二维极限平衡分析方法确定的结果基本一致，验证了边坡拟静力强度折减有限差分方法的合理性。

郑西客运专线是我国第一条黄土地区时速300～350 km/h铺设无砟轨道的高速铁路，路基沉降控制是保证高速铁路运营安全的重要因素。通过郑西客运专线现场沉降观测资料的分析发现，黄土地基在较小沉降控制要求的情况下具有完成时间较短、沉降趋势符合双曲线分析法、埋设于路基中部的沉降板比埋设于路肩的观测桩沉降曲线拟合性好、路堑地段也有较小的沉降发生等特点，这些结果对进行高速铁路客运专线路基沉降观测设计很有借鉴价值。

由姚仰平等提出的超固结土统一硬化模型(UH模型)能够描述超固结土的硬化、软化、剪缩和剪胀等应力应变特性以及应力路径对它的影响。通过改进，直线型的Hvorslev线由抛物线型的Hvorslev线代替，UH模型的参数与剑桥模型(Cam-clay模型)的参数相同。应用该模型，对三轴试验进行有限元模拟，分析了与应用Cam-clay模型所得应力应变关系曲线的异同点；针对刚性承压板试验，进行了地基承载力的三维有限元分析，比较了与应用Cam-clay模型和摩尔库仑模型(Mohr-Coulomb模型)等所得p-s曲线的不同，分析了地基中不同点处的应力-应变关系曲线，并与Boussinesq弹性理论计算的应力做了比较；进行了地基固结沉降数值分析，比较了孔压、沉降的变化规律，体现了UH模型的优越性。

拉西瓦水电站厂房地处峡谷山高坡陡，河谷狭窄，区域地应力场较高，局部存在构造破碎带，同时开挖尺寸规模巨大，围岩主要为脆硬的花岗岩，对洞室稳定极为不利。为了评判开挖后围岩的稳定及支护设计的长期安全，需要对围岩的岩体力学参数和初始应力场进行反演确定。首先，利用现场初始地应力的实测值反演大范围内的岩体构造地应力场分布，然后，利用洞室分层开挖扰动下，厂房上部关键点实测位移检验并修正反分析地应力结果，得到了较为准确的三维地应力分布，为后续地下厂房开挖围岩的稳定性及支护设计和长期安全的评价与预测，提供了基础数据，有效地指导了厂房开挖施工。厂房开挖完成后的围岩位移的实际监测结果与采用反演地应力场与岩体参数得到的厂房围岩位移值的一致性表明，地应力场反演结果与实际地应力值一致。

为分析砂土的剪切力学特性，采用离散元商业软件PFC2D对单粒组密砂在直剪试验中出现的剪切带进行了数值分析。改进传统的分条带观察方式，采用矩形格分割法观察试样内部不同区域的变形特性。对离散元商业软件进行了二次开发，实现了大小主应力及其应力主方向角的可视化，分析了试样内部的应力偏转情况。同时，以纯转动率和颗粒速度等微观变量为中心，观察了试样内部颗粒的运动状态，解析了直剪试验中砂土剪切带形成的微观机制。研究表明，直剪试验中应变局部化区域集中在剪切面附近的一个条带内。通过转动场和速度场的分析可知，剪切带宽度约为10～15倍的砂土平均粒径，带内颗粒转动明显，带边缘出现大的速度和转动变化梯度。对组构和接触力分布的分析可知，剪切过程中粒间接触点和接触力的主轴方向发生了相一致的偏转，偏转后的主轴方向为60°左右。

数值分析已成为敏感环境下基坑工程分析的最重要手段，其关键是选择合适的土体本构模型和计算参数。在分析了岩土数值分析中常用土体本构模型特点的基础上，通过算例较系统地对比了各类模型在基坑开挖数值分析中的适用性。敏感环境下的基坑工程需重点关注墙后土体的变形，从满足工程需要和方便实用的角度出发，建议采用能考虑黏土的塑性和应变硬化特征、能区分加荷和卸荷且刚度依赖于应力水平的硬化类弹塑性模型，如MCC模型和HS模型进行分析。具体工程实例的分析，表明了硬化类弹塑性模型在敏感环境下基坑开挖数值分析中的适用性。

煤层中随机裂隙展布模拟技术是瓦斯抽放数值模拟中的关键技术。利用Monte-Carlo模拟技术模拟实际煤岩裂隙的随机性，建立了随机分布裂隙煤岩体模型，并在Matlab平台下开发了二维随机裂隙煤岩体生成程序RFSS 2D。在煤岩实测数据和统计分析的基础上，利用编制的程序不仅能生成与实际煤岩具有相同统计分布裂隙网络的虚拟煤岩体，而且能实现有限元网格自动剖分。以辽宁某瓦斯抽放试井作为数值算例，依据实测和统计数据建立了随机裂隙分布的煤岩体模型，模拟了瓦斯压和应力的演化规律，结果表明，与瓦斯抽放井连通的裂隙对瓦斯运移影响很大，与瓦斯抽放井不连通的裂隙对瓦斯运移也有影响，但影响有限。

基于广义非线性强度理论，提出了一种新的变换应力方法，将广义非线性强度理论变换为另一应力空间内的Mohr-Coulomb准则。在新的线性变换应力空间内，材料的强度特性符合Mohr-Coulomb准则，从而广义非线性强度理论可在新应力空间内以Mohr-Coulomb准则的形式应用。通过在新的线性变换应力空间内对2种黏土的强度、应力-应变关系试验结果的分析验证了此变换方法的有效性。

水平自由场地震响应分析是岩土地震工程实践的重要内容之一。利用香港科技大学土工离心机上的双向振动台，进行了饱和砂土自由场在水平双向地震作用下的动力模型试验。根据应力和应变的定义以及达朗贝尔原理，由试验观测的土体加速度、位移和孔隙水压力数据直接推导得到不同深度处砂土的应力和应变，揭示了振动过程中饱和砂土的应力路径和应力-应变关系演化过程，以及与超静孔隙水压力发展的联系。

采用随机介质理论计算规模采水引起的地面下沉和水平位移。分析了采水引起的地面位移机制，采用有效应力原理推导微单元体的沉降；利用非稳定流理论Theis模型计算单井定流量采水时平面径向流引起的降深；利用现场观测数据，通过反分析法确定模型参数；由于模型的边界动态变化，故分时段采用数学近似法和变边界数值逼近法处理。在此基础上建立单元盆地在降落漏斗区域的时空分布积分方程，引入柱坐标系进行解答。工程实例分析表明，随机介质理论适用于计算采水引起的地面变形；结合非稳定流理论和数值计算方法能较好地预测地面随时间的变形规律。

根式基础是一种新型的结构式基础，利用自身的结构性，可以在增加少量成本的情况下大幅度提高基础的承载力。但是，目前还没有关于根式基础的理论研究成果，有必要对根式基础的受力特性进行分析。采用弹塑性有限元法，对淮河特大桥1#桥的根式基础原位试验进行数值模拟，验证了数值模拟方法和参数选取的合理性。在此基础上，通过无根键沉井基础和有根键沉井基础的受力特性对比，分析了根式基础的受力特性，对根键上的弯矩分布型式进行了研究，并探讨了根键沿深度位置分布对根式基础承载力的影响。研究证明，根键分布在合理的位置可以有效地提高沉井基础的水平承载力。

应用随机介质理论计算隧道开挖引起的地表移动是目前广泛使用的方法，在关键参数的取值上反分析是最有效的手段。在双洞隧道的反分析问题上，通常认为2个隧洞的参数相同而采用双参数反分析，但这种做法不利于反映实际情况，为此文中提出为每个隧洞引入各自计算参数进行多参数反分析。实际算例表明，双洞4参数的分析结果优于双参数的分析结果。但是，4参数反分析问题复杂性大大提高，传统的模式搜索方法不能很好地搜索到最优参数。为克服该问题，采用单纯形混合加速遗传算法作为双洞隧道4参数反分析问题的求解方法。实际的应用及测试表明，该方法能高精度的、稳定的搜索出全局最优参数。

地基系数法是弹性抗滑桩内力计算的常用方法，基于地基系数“m-k”法的基本原理，将抗滑桩作为整体进行内力分析，提出了弹性抗滑桩全桩内力计算的反力荷载法，详细推导了有关计算公式；运用Matlab语言编写了全桩内力计算和图形处理程序，可对全桩进行整体分析，不需要像传统方法那样以滑动面为界将抗滑桩分成受荷段和锚固段分别计算其内力；与有限差分法相比，无需利用滑动面处的连续性条件进行迭代计算；计算实例表明，其方法与传统方法计算结果能很好吻合，图形处理结果有利于抗滑桩结构设计，且程序运行时间短，可提高抗滑桩内力分析效率。

爆破地震动机制复杂，影响因素众多，为找出影响爆破地震效应的主控因素，引入灰色系统中灰色关联理论。通过实例分析，得到了影响爆破地震效应的主次关系，指出钻孔超深、孔网参数是影响爆破地震效应的主控因素，通过优化这些爆破参数是降低爆破地震效应最有效的方法。灰色关联分析方法计算简单、结果可靠、使用简便，在爆破工程中有一定的应用价值。

研制了与医用CT配套的便携式实时动态加载设备。该设备由加载主机、作动器、数字测控器3部分组成，拉、压最大出力为100 kN，频率为5 Hz，可以进行冲击、三角波、正弦波下动态拉、压试验。同时，利用新研制的加载设备对一级配混凝土进行了正弦波压缩荷载条件下的CT试验，获得了清晰的混凝土试件在动荷载作用下裂纹的开裂、扩展、贯通的全过程CT图像，结果表明所研制的加载设备为混凝土类脆性材料的动力CT试验奠定了基础。

为更好地模拟多向应力和主应力轴旋转等复杂应力路径，与英国GDS公司合作研发了能施加轴向和扭矩动载的空心圆柱仪。文中介绍了该仪器的工作原理和性能，分析对比了其与传统单向动三轴仪试验结果，并探讨该空心圆柱仪所完成的5组典型动力荷载及一组不规则随机波动力试验能力。动力加荷时，通过调整设定刚度参数，实测波形与设定波形误差较小。该仪器能很好地模拟地震、波浪和交通荷载引起的应力，为研究复杂应力状态下土体动力本构关系提供了很好的工具。

归纳对比了评估指南所提出的几种常用沉降预测模型的优缺点，提出检验任一拟合方法是否是通过实测沉降数据预测最终沉降量的最优方法，除检验其拟合精度外，还必须检验其预测精度，并基于所提出的拟合指标及预测指标，分析郑西客运专线实测数据后提出了适用于黄土路基沉降预测的预测方法。并根据组合预测的思想，通过加权系数调整各单一预测模型的比例，基于最小二乘法进行求解，建立了组合预测模型。探讨了其拟合及预测精度，指出使用组合预测模型可综合利用各种方法所提供的信息，有效地减少单个预测模型受随机因素的影响，较大地提高预测精度，其拟合精度比任何单一预测模型高得多。但用其预测之前，必须将参与组合的模型进行筛选，预测精度与所选取的筛选准则是否合理息息相关，如何选择一个比较合理的筛选准则使得在保证被筛选用于最优组合模型的预测模型其权系数均大于0的前提下，误差平方和最小，仍需进一步研究。

用土工织物充灌袋堆积成围埝已经在围海造陆中得到了广泛应用。土工编织袋通常用砂、粉土或其他渗透性较大的土搅拌成泥浆来充填。在整个充填过程中，采用适当的泵送压力、控制适当的充填高度以保证土工编织袋所受到张力小于编织袋材料的拉伸强度是非常重要的。对于大尺度的冲灌袋，在冲灌施工期间呈扁平状，即中间为平面、两侧为曲面。国外已有的计算方法只适用于顶部形状为曲面的冲灌袋的受力分析，但对扁平的充灌袋的受力计算则不适用。本文通过对现有的设计方法的扩展和改进，编制了新的设计计算程序，用以计算扁平充灌袋的形状、尺寸、泵送压力、泥浆重度和拉应力的关系。这些成果可以帮助围埝设计者选择合理的充灌袋材料、几何形状和尺寸。

在全球气候转暖和人类活动影响下，使多年冻土地区公路工程地质产生了新的变化。为了研究这些变化对公路路基稳定性的影响，展开长期的预警观测研究，本文引入模糊数学理论，从影响多年冻土区公路路基病害的因素中选择冻土年平均地温、冻土类型（冻土含冰量）、人为上限的变化、路基排水状况、特殊措施调控效果等关键因子，建立其语言变量及模糊隶属度函数，并综合历年来病害调查研究成果，总结病害的形成机理和专家经验，形成37条由语言变量描述的路基病害影响因子与病害严重程度之间关系的逻辑规则。运用Matlab模糊逻辑工具箱建立青藏公路多年冻土区预警系统。