进行了高应力条件下卸围压并增大轴压的花岗岩卸荷试验，描述了卸荷过程中岩石渐进破坏的应力-应变曲线和力学参数损伤劣化规律；分析了能较好反映岩石卸荷强度破坏特征的Mogi-Coulomb准则和强度参数变化规律；建立了岩石由压剪破裂逐渐过渡到张剪破坏的渐进演化体系。在此基础上，通过对岩石卸荷破坏起主要作用的横向变形将压剪Mogi-Coulomb准则和拉剪Mogi-Coulomb准则联系起来，建立了描述岩石卸荷渐进破坏的新强度准则。基于上述的卸荷试验成果，结合描述岩石卸荷渐进破坏的应力-应变曲线，在应变空间中推导了考虑岩石力学变形参数损伤劣化效应、横向变形作用、卸荷渐进破裂演化机制的力学本构方程。

采用数值和试验的方法对翼型裂纹的扩展路径进行分析，发现单轴下张开型裂纹的翼型裂纹的扩展路径逼近于过原主裂纹中心点、平行于最大主应力的一条直线。基于翼型裂纹路径这个特点，采用了双曲线参数方程近似表达真实翼型裂纹的扩展路径，通过翼型裂纹的起裂角、起裂点及翼型裂纹的渐近线方程求解了双曲线方程中的未知参数。采用双曲线翼型裂纹路径和试验中所得翼型裂纹路径进行了对比分析，二者吻合得很好，验证了采用双曲线近似表示真实存在的翼型裂纹模型的正确性。应用双曲线翼型裂纹模型对翼型裂纹的扩展和失稳进行分析，采用ABAQUS求解了双曲线翼型裂纹模型的应力强度因子，并与试验进行对比，发现双曲线翼型裂纹模型能很好地解释翼型裂纹的实际扩展规律，这表明了采用双曲线近似表示真实翼型裂纹路径的有效性。

修正剑桥模型假设体积塑性功的一半转化为耗散能，一半转化为由塑性变形约束的自由能，但通常体积耗散能和塑性体积自由能并不相等。基于热力学理论，通过引进间隔应力比来表征体积塑性功和塑性体积自由能的比例关系，构建了一个土的体积硬化模型。由于岩土材料耗散函数与所处的应力状态有关，因此，需要应用非关联流动法则，修正剑桥模型是适合应用相关联流动法则的一个特例，也是所提出模型的一个特例。

为了通过离心模型试验研究地下水位变化对边坡稳定性的影响，设计和使用了一套地下水模拟控制系统。这套系统包括了供水系统以及水位控制系统。通过设置孔压传感器，反馈水位信息以及旋转中电磁阀的开合，可以控制地下水位的上升与下降。由于离心机旋转的特性，孔压的测定以及传感器位置确定存在一定误差，研究了这些误差对试验结果的影响。通过一个地下水上升的砂土边坡离心模型试验，成功应用了该套地下水模拟控制系统。

通过对福州地区淤泥、淤泥质土、粉质黏土、粉质黏土与粉砂互层土、粉砂、残积土等6类典型土的共振柱试验，详细探讨了围压大小、土的性质对这6类典型土的动剪切模量G及阻尼比? 的影响。通过试验和理论分析，给出了福州地区6类典型土在不同围压下的G/Gmax和? /?max随? 变化的平均曲线及其参数的推荐值，并定量地给出围压对这6类典型土G/Gmax和? /?max随? 变化的平均曲线的参数的影响规律，对实际工程具有一定的借鉴作用。

边坡开挖是工程中经常遇到的问题。在清华大学土工离心机上，开发了一种离心机运转过程中的边坡开挖模拟技术。进行了土坡开挖的离心模型试验，测量了开挖过程中边坡的位移场变化。结果表明，边坡的破坏过程是从坡体下部开始的剪切带逐渐向上发展贯通的过程，并经历了滑裂面贯通前的平缓变形和贯通后变形迅速增大两个阶段。坡顶裂缝最初均是由受拉引起的，但随着剪切带的不断向上发展，裂缝的扩展是由拉伸和剪切两种作用综合引起的。

基于煤岩孔隙系统多尺度结构特征对深入认识多尺度流体运移机制的重要性，提出了基于图像描述的煤岩CT图像孔隙结构的多尺度精细描述方法。采用了图像的多策略分割技术提取目标，利用Freeman链码对目标的边界进行表达，研究了由形态学、统计矩、链码、计盒维数构造目标之间的关系、目标占有区域与边界的图像描绘子、以及分形描绘子；综合运用上述方法对煤岩CT图像中的大尺度宏观裂纹目标、小尺度细观裂隙目标进行了识别。结果表明，宏观裂纹可由灰度阈值法实现目标提取；小尺度细观裂隙需采用较复杂的分割策略，如基于索贝尔梯度算子的分水岭变换；进一步应用链码表达、图像描绘子和分形描绘子，实现了煤岩孔隙结构在欧氏空间与分形空间的多尺度精确描述。

橡胶与土的混合物已经广泛用于边坡、挡土墙以及路基回填中，将其当作一种隔震材料用于基础隔震中去，从基础隔震的角度来研究橡胶颗粒-砂混合物的动力性能。利用循环单剪仪测出不同固结压力下不同配比的橡胶颗粒-砂混合物的动剪模量，绘出动剪模量随动剪应变的变化曲线，并对其进行比较，研究表明：橡胶颗粒的存在可以有效地降低橡胶颗粒-砂混合物的动剪模量，橡胶颗粒-砂混合物的动剪模量随固结压力增大而增大。

以2种不同的细粒土及18种不同级配的含粗粒的细粒土为研究对象，进行了大量的室内击实试验，来寻求含粗粒的细粒土的最佳击实功，从而确定当路基填料为含粗粒的细粒土时，其室内最大干密度的试验方法。在此基础上，提出含粗粒的细粒土的最大干密度宜采用重型击实试验法确定，且每层的击实次数宜增加为130击。同时，利用多元线性回归方法对试验结果进行了分析，得到了最大干密度与土中各个粒组含量之间的线性关系式。结果表明，含粗粒的细粒土的最大干密度与各粒组含量之间存在良好的线性关系。

采用三轴CT实时试验对原状黄土在三轴剪切试验过程中的应力-应变进行了研究。分析了Q2和Q3黄土的应力-应变曲线，提出了原状黄土的初始损伤应力、应变门槛值的确定方法。基于试验结果，指出Q2黄土在低围压下较Q3黄土更易发生损伤，且其发生损伤的应变门槛值较Q3黄土低。在此基础上，提出了用CT数所定义的损伤变量公式，拟合得出损伤变量与轴向应变及偏应力的关系式。

以遂渝线无碴轨道路基为背景，通过室内模型试验研究，分析了在循环加载条件下路基基床的动态力学特性。试验结果表明，动应力响应在基床表层横断面方向上呈“W”形分布，混凝土基础板轨下位置响应最大，中线处和端部响应较小，但随着深度的增加，逐渐变为盆形分布特征；在基床表层范围内，动态响应最为强烈，且随深度的增加，衰减速率较快；加载频率对动应力影响较小，对动位移及加速度影响较大。另外，在遂渝线无碴轨道综合试验段现场实车试验中，分别进行了CRH2型动车组和货物列车不同运行速度下路基基床的动力学响应测试研究，验证并评价了遂渝线无碴轨道路基基床工程适应性。

针对各向同性材料，基于张量函数表示定理，建立了本构关系的张量不变性表示，其中，3个不可约基张量取决于应力的0～2次幂，且相互正交，3个系数由塑性应变增量和应力的不变量表示。基于塑性应变增量的不变量定义内变量，本构关系归结为确定内变量的演化。使用张量函数表示定理，给出了内变量演化方程的一般表达式，它取决于应力不变量的增量，因而与主轴旋转无关。讨论了如何根据试验资料和引入适当的假定，确定具体的演化方程。通过与塑性势理论和多重屈服面理论进行比较，表明所建模型是这些理论的最一般表示，且简捷直观、使用方便。

采用全自动三轴流变试验机对厦门东通道海底隧道风化槽地段岩石进行三轴压缩流变试验，研究了岩石在不同围压和不同应力水平作用下轴向应变随时间的变化规律。试验表明，强风化花岗岩时效特性较全风化花岗岩更加明显；围压对岩石蠕变变形存在很大影响，围压越大，蠕变变形量越小。通过分析岩石压缩流变过程中应力-应变关系可知，蠕变变形在弹性阶段不对岩石整体构成明显损伤。而进入塑性阶段后，黏塑性变形对岩石破坏影响较大。建议通过支护增加围压，以提高隧道围岩屈服强度和减小流变变形，防止隧道失稳破坏。

基于次加载面理论对ALPHA模型进行了改进，并在模型中考虑了土体初始各向异性；提出了与模型相适应的半隐式本构积分算法，据此在通用有限元软件ABAQUS平台上开发了相应的用户材料子程序；利用建立的计算程序，对不同排水条件的三轴试验进行了数值模拟。与已有研究成果对比表明，提出的半隐式本构积分算法，可较好地实现复杂本构模型的数值实施。改进的本构模型克服了修正剑桥模型预测的超固结土峰值强度过高、初始屈服面内假定为弹性变形等缺点，能够较好地描述土体初始屈服面内的的非线性和不可恢复性变形特征；通过变化模型参数，可模拟变形特性较为复杂的土体。

渝湘高速公路共和隧道地质条件十分复杂，隧道施工遇到很大困难，隧道开挖后初期支护多处出现纵向开裂。开裂段围岩为砂质页岩，现场实际监测资料表明，页岩层理、节理发育，易风化，亲水性较强，有水软化倾向并具有一定蠕变性。页岩的这些性质对隧道初期支护效果及隧道长期稳定性具有重要影响。鉴于此，对共和隧道页岩进行蠕变试验，通过系列试验得到不同应力水平下页岩的应变-时间关系曲线，建立与之适应的蠕变模型，并推导出蠕变公式，计算出公式中相应参数值。在此基础上，应用离散元数值计算方法对隧道开裂段施工全过程进行研究，分析了隧道围岩可能的破坏模式以及隧道锚杆支护结构的受力情况等。研究成果为隧道开裂段初期支护结构新方案的设计提供了重要支撑，成功地解决了隧道初期支护纵向开裂的工程难题。

作为一种垂直防渗墙体材料，水泥-膨润土泥浆已在欧美等一些国家被广泛应用于垃圾填埋场的垂直防渗系统中，而国内对此类墙体材料的研究和应用较少。通过对不同配合比的水泥-膨润土泥浆固结体进行渗透试验，研究了原材料对泥浆固结体渗透性能的影响以及渗透性随龄期变化的情况。试验结果表明，水泥和膨润土对固结体渗透系数的影响相互依赖，只有在水泥用量达到一定程度后，增加膨润土用量才能有效地降低固结体的渗透性能；随着龄期的增加，水泥-膨润土泥浆固结体的渗透系数明显降低。

采用自由活塞薄壁取土器从地表至深度30 m取得不扰动原状土样，通过室内的固结压缩试验，并结合现场CPTU原位测试，利用重塑土的压缩与强度特性作为描述天然沉积土相应特性的基准框架，探讨了长江漫滩相天然沉积软土的物理力学性质。结果表明，长江漫滩相天然沉积软土具有高位结构性，固结系数Cv在土体屈服后急剧降低，屈服前后有明显的分段特征。同时指出，在静荷载水平相对较低的低路堤结构下，软弱土层沉积过程中形成的固结屈服压力和结构强度对其工程特性的影响相对更加显著。减小对天然沉积土的施工扰动作用、充分利用土结构力学效应、尽可能使地基工作于力学性质良好的屈服前阶段，在实际工程应用中具有重要的现实意义。

为了揭示原状黄土的土压力的分布规律及其在开挖过程和浸水过程中的变化规律，对兰州市一个高18 m的Q3黄土边坡进行了现场试验，量测了边坡的位移、土压力、基质吸力和含水率，观测了该边坡的破坏过程，同时进行了一组控制吸力的原状黄土的非饱和三轴剪切试验。研究结果表明：①原状Q3黄土的表观黏聚力和有效摩擦角与吸力之间均为非线性关系。②原状黄土边坡的土压力随着土坡开挖深度的增加而不断增大。边坡开挖结束后的土压力分布大致呈中间大，两端小的三角形，最大土压力位置在大约坡高的1/3位置处。与朗肯土压力理论计算结果相比，实测黄土边坡的土压力远小于计算值。在浸水条件下，非饱和黄土的边坡土压力增速较大，浸水是边坡产生破坏的直接原因。

斜向荷载作用下抗拔螺旋桩基础的研究选用螺旋桩为研究对象，引入了随动坐标系，并将桩-土相互作用形成的地基反力以载荷的形式施加于桩体和叶片，解决了大变形材料使用小变形弹性材料叠加原理问题，分析了斜向荷载抗拔螺旋桩基础的破坏模式，建立了斜向荷载作用下抗拔螺旋单桩和群桩基础的极限荷载估算公式，通过与螺旋群桩原型试验的极限荷载判定值的对比，斜向极限荷载估算值约为判定值的93.3 %。表明所使用的研究方法，提出的破坏模式和极限荷载计算方法比较符合实际情况，对斜向荷载抗拔螺旋桩基础工程的设计与分析有一定的指导意义。

城市建设中经常会遇到由于堆载或基坑开挖所引起的土体水平位移现象，土体水平位移的作用会使邻近建筑物的桩基础产生附加内力或变形，并可能导致邻近桩基的破坏而发生工程事故。针对此类问题，基于Winkler地基模型以及桩-土变形协调条件，建立单桩水平位移控制方程，根据内力与位移的微分关系，采用两阶段方法进行求解。结合典型的工程事故，通过参数分析，研究土体水平位移对邻近桩基承载性状的影响程度。分析表明，基坑工程围护墙体的稳定和开挖深度对邻近桩基的安全有着重要影响，并提出了近期发生在上海的某小高层楼房整体倒覆事故的一种可能原因。

假定土体的应力-应变关系满足双曲线模型、渗透系数的降低与压缩系数的减小成正比以及初始有效应力沿深度均匀分布，推导出任意荷载下单层地基的非线性一维固结方程。结合具体的定解条件采用分离变量法求出土体有效应力的通解，并进一步求出超静孔隙水压力、按沉降定义的平均固结度Us以及按孔隙水压力定义的平均固结度Up的通解。根据通解求出梯形低频循环荷载作用下的解，并找出循环荷载作用下土体固结性状的影响因素。基于循环荷载作用下的解，采用FORTRAN语言编制了计算程序，计算并分析考虑土体本构关系非线性时的固结性状，以及反映土体本构特征的参数E和n对固结性状的影响。计算结果表明：①Us稍大于Up；②距排水平面越近，附加有效应力受加载方式的影响越明显，距排水平面越远则相反；③E和n对Us的影响很小，可以忽略不计；④E和n对Up和附加有效应力的影响较大且不容忽略。

采用大圆弧面来模拟半空间表面，利用波函数展开法在频域内给出了圆弧形沉积谷地形对平面P波三维散射的一个解析解，并以此解答为基础，进一步分析了入射波频率和入射角度对圆弧形沉积谷地场地反应的影响。数值结果表明，入射波的频率和入射角度对圆弧形沉积谷地场地反应有重要影响。

基于江苏中部某高速公路工程地质勘察所提供的大量室内试验测试数据，运用随机场理论，将土层剖面模拟为随机场而非传统意义上的随机变量，提出了基于随机场理论、考虑空间趋势分量的土性参数变异性统计方法，系统地统计分析了苏中腹地湖相软土土性参数的变异特性，对比了实验室物理性质指标参数、变形参数和强度参数变异性特征。统计结果表明，该地区软土实验室物理性质指标参数变异性较小，不存在明显的趋势分量，可用传统方法进行统计估计；实验室变形和强度参数存在明显的趋势分量，统计前需对数据进行回归分析和去趋势化处理，从而基于随机场理论进行统计分析。研究不仅提供了土性参数变异性统计的新方法，而且能对苏中地区工程建设提供必要的参考，为区域性软土土性参数随机场模型的建立打下了坚实的基础。

路基的工后沉降控制是高速铁路建设的重要问题之一，利用铁路客运专线路基现场观测数据，找出相应的路基沉降规律有利于指导设计与施工。在分析武广铁路客运专线路基大量数据的基础上，将三点法的基本思想引入到双曲线模型，建立了基于双曲线模型的三点法。其具体做法是：在实测沉降曲线上选取3个适当的点作为预测样本，代入双曲线模型进行预测。为了检验新方法，运用常用的双曲线方法、三点法、Asaoka法、星野法、泊松曲线法进行对比分析，并且提出了新方法的取点控制条件。研究表明：基于双曲线模型的三点法的预测误差小、相关系数高、与实测数据吻合较好，具有一定的实用价值，为铁路客运专线无砟轨道铺设的沉降预测问题提供了参考。

将单个散体材料桩截面和单桩影响范围内的桩周土截面作为一个研究单元考虑，由固结过程中孔隙水排出量等于单元体体积减小量，并引入平均超孔隙水压力的概念，考虑桩体的固结变形，推得散体材料桩复合地基的固结方程。通过等应变假设和初始边界条件，由分离变量法对该固结方程进行求解，得到了桩体和桩间土的平均超孔隙水压力、平均固结度、复合地基整体固结度。通过某工程实例计算，将计算结果与已有解析解进行了比较分析。当散体材料桩复合地基的井径比较大时，两者计算结果十分相近；当井径比较小时，两者差别较大。

结合大帽山隧道的工程实践，通过围岩内部位移、拱顶沉降、围岩压力和锚杆应力的现场监控量测工作，研究复杂地质条件下大断面小净距隧道双侧壁导坑法施工时围岩的稳定性。阐明分导洞开挖时围岩内部位移的变化趋势、特点及位移场，相邻导洞施工时的相互影响，围岩与支护结构间的相互调整变形机制，拱顶沉降捕捉的变形小于围岩实际变形的原因，支护结构的压力和锚杆应力状态及其与围岩位移的变化关系。监测结果表明，大断面小净距隧道Ⅴ级围岩段的破碎带采用现有的施工工艺和支护参数是可行的，围岩变形可控，支护结构的支护效果显著，围岩基本稳定。研究的方法、分析和结论可为类似条件下隧道工程的设计、施工、监测和进一步的理论研究提供参考和借鉴。

分析了交接面对半填半挖路基稳定性的影响因素，在总体上将其归纳为几何特征和物理力学参数两类。研究了交接面的台阶特征、填料物理力学参数的差异性，分析了不平衡推力法在条块划分、计算结果误差方面的不足，阐明了不平衡推力法用来分析半填半挖路基交接面的稳定性的缺陷，推荐以改进的Sarma（MSarma）方法替换。以某公路半填半挖路基交接面分析为基础，将正交试验设计方法、统计方法和MSarma方法结合起来，形成了半填半挖路基交接面稳定性力学机制分析方法。采用该法研究了半填半挖路基交接面3种工况条件下各种因素对路基稳定性系数影响的敏感性排序，前4位依次为黏聚力、内摩擦角、交接面和地基倾角。在研究这4个主要参数与稳定性系数量化关系并比较变化趋势的基础上，为填料、交接面参数及路基形式选择提供了指导原则。

超参数的选择直接影响着支持向量机（SVM）的泛化性能和回归效验，是确保SVM优秀性能的关键。针对超参数穷举搜索方法的难点，从试验设计的角度，提出了正交设计超参选择方法，并分析了基于混合核函数（比单一核函数具有更好的收敛性和模型适应性）SVM各个超参数的取值范围，选定了每个参数的试验水平。通过考虑参数间的正交性和交互性，选取最优超参数组合下的SVM模型。应用该方法，对两种典型滑坡位移时序的SVM建模进行了超参数组合正交优化设计，获得了精度高且泛化性能良好的滑坡预测模型，其试验结果验证了方法的可靠性。正交设计超参选择方法较之其他超参选择法简单实用，其高时效的特点更有助于SVM在实践工程中的良好应用。

采用动力Winkler地基梁模型，建立了主动桩和被动桩的简化解析运动方程，考虑地基土的分层特性、桩身剪切变形和转动惯量，提出了计算分层地基中单桩和群桩动力阻抗的改进计算方法，并与已有文献的计算结果进行了对比，结果表明：改进方法的计算结果与现场实测更接近。在低频段，改进方法的计算结果与已有文献结果较一致，但随着桩身剪切模量的减小，两者差异增大。差异主要是由考虑桩身剪切变形和转动惯量引起的，且前者影响较大，在低频段差异亦十分明显，而后者影响较小，在群桩阻抗峰值区域和高频段差异明显，需考虑桩身转动惯量的影响。

作为一种提供抗拔力的基础形式，锚板在实际工程中有广泛的应用。在上限定理的基础上，根据线性破坏准则，对锚板上的填土建立机动容许的速度场，运用关联流动法则以及速度边界条件求解条形锚板极限抗拔力的上限解。把锚板上填土的抗剪强度指标c、? 作为变量参数，对锚板上部填土建立两种新的含有变量的容许速度场。根据外力功率与内部耗能相等原理，求出极限抗拔力的目标函数与约束条件，并根据“序列二次规划算法”对该问题进行优化。将研究结果与已有文献资料进行分析比较，可以证明本文方法的有效性。参数分析结果表明：在同样条件下，两种破坏模式的极限抗拔力差别不大；岩土体密实度、抗剪强度指标c、?、锚板埋深率和锚板几何形状对锚板承载能力和锚板抗拔破坏区域均有较大的影响。

岩溶地下水是诱发隧道发生突（涌）水地质灾害的主导因素之一，岩溶裂隙水对隧道围岩的危害越来越成为岩溶地区隧道建设中的热点研究问题之一。基于目前岩溶裂隙水突出机制研究现状，运用岩溶地质学、工程水力学和断裂力学相关理论分析岩溶地区隧道水岩相互作用机制，探讨了水岩相互作用对岩溶地区隧道施工发生突（涌）水的影响，揭示岩溶地区隧道裂隙水突出前后过程的力学机制。研究表明：岩溶隧道裂隙水突出是裂隙岩体在岩溶水及水压的持续作用下受施工外力干扰发生劈裂的结果，岩溶水和水压在裂隙岩体突水破坏过程中的力学作用主要体现在4个方面，即突水蓄势期岩溶水对裂隙岩体的软化溶蚀作用、水压对裂隙岩体的劈裂作用，突水失稳期水流的冲刷扩径作用、水压对突水量的动力控制作用。基于上述分析，以断裂力学、弹塑性力学理论为基础，提出岩溶隧道岩溶裂隙水突出的最小岩石防突厚度概念，推导了其半解析解表达式，并为工程实例所验证，其结果可为高风险岩溶地区隧道突水理论与防治措施提供参考。

岩爆是高地应力区岩质隧道施工过程中经常发生的工程地质灾害，对其发生的可能性及其烈度分级预测一直是隧道工程世界性难题之一。基于功效系数法的基本原理，在综合考虑岩爆的关键影响因素基础上，选取?θ /?c 、?c /?t、Wet和Is作为评价因子，建立了一种新的岩爆烈度分级预测模型。利用国内外典型岩爆工程实例对所建模型进行检验，判别结果与实际岩爆等级相符，且与集对分析法和可拓方法判别结果基本一致，表明运用功效系数法对岩爆烈度进行预测是合理的、可行的。再运用功效系数法对苍岭隧道岩爆危险性进行判别，预测结果与实际情况一致，说明基于功效系数原理的岩爆预测新方法具有较高的准确性和可靠性，且简单、易懂、可操作性强，具有良好的工程应用前景。

坝基岩体质量综合评价是一个复杂的工程决策问题，常常表现为指标与指标之间的矛盾、定性信息与定量信息的共存，解决这类多属性、不相容问题，应采用定性与定量综合集成的方法加以研究。而可拓学正是采用物元的概念将研究对象、评估指标与其值域结合为一体，研究事物可拓性及其开拓规律，解决矛盾问题的一门新学科。应用可拓理论，基于多指标优化融合的思想，通过物元变换建立了坝基岩体质量评价的物元体系，计算评价指标对评价等级的关联系数，引入熵权法确定物元指标体系的权重系数，建立了基于熵权的可拓学理论，并将此理论应用于某工程坝基岩体质量评价，取得了与工程地质报告相一致的评价结果。

在既有公路下进行浅埋隧道开挖会引起地层产生位移，导致地表沉降。为了保证施工安全，快速精确地计算地层位移及应力，有效地控制地表沉降，对浅埋隧道的设计与施工均十分重要。在镜像法原理的基础上，引入等效模量当层法，推导出了在有上覆不同材料下浅埋圆形隧道开挖引起地层位移、应力及地表沉降的解析分布规律。计算结果表明，既有路基下开挖隧道引起地层产生的位移和应力解析解能够很好地体现上层高弹性模量路基对沉降及应力的扩散作用，可以求得隧道开挖后洞周地层包括上覆路基及下卧层中任意位置处的位移、应力以及地表沉降，为在双层地基材料中开挖浅埋隧道引起地层位移及地表沉降的计算提供了一种新的解析方法。

目前实施的《公路隧道设计规范》（JTG D70－2004）对土质围岩分级、围岩亚级分级方法都没有进行研究，因此，不能满足隧道设计和施工的要求。通过对岩质围岩和土质围岩自稳性的大量室内试验、数值计算和理论分析，建立了公路隧道岩质围岩和土质围岩统一的亚级分级标准。研究结果显示：围岩自稳跨度是围岩自稳性的综合反映，围岩自稳跨度可分为长期稳定跨度、基本稳定跨度、暂时稳定跨度和不稳定跨度。研究表明，规范中岩质围岩的Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级分别依据自稳跨度可分为2个、3个和2个亚级；土质围岩尽管分为黏质土围岩、砂质土围岩及碎石土围岩，但按照各自的自稳跨度可以分别进行亚级划分。可见，以自稳跨度可以建立岩质围岩和土质围岩统一的亚级分级标准。

探讨了孔隙与单裂隙双重介质中的一类核素迁移数学模型及其反演问题。该核素迁移模型是一个耦合的抛物型方程组定解问题。若已知排污点的核素浓度变化规律，利用Laplace变换及其逆变换方法，求得了核素迁移模型正问题的解析解；反之，由下游裂隙中某个点的实测核素浓度，利用偏微分方程的叠加原理和反问题的拟解法，反求出核素迁移模型反问题的解，即排污点的核素状态。最后，给出核素迁移模型的正问题和反问题的数值模拟。数值结果表明，正问题的解析解能够刻画核素的迁移规律，也显示出所提反问题方法能有效地反演核素污染源。

在前人理论上推导的基础上，进一步计算了类土质边坡单锚预应力自坡面向坡体内的传递范围，计算了坡体内不同位置处的预应力传递系数，分析得出单锚预应力自坡面向坡体内传递的扩散角为39°左右、合理锚间距为3.2 m左右。以G323改造工程K617段花岗岩风化形成的类土质边坡为原型进行了离心模型试验，在坡体模型内不同位置埋设土压力盒，通过测读土压力盒的读数，得出预应力在坡体内不同位置处引起的土压力变化，间接得出预应力自坡面向坡体内的传递规律。离心模型试验得出的预应力传递规律与理论推导得出规律基本吻合，并得出了预应力传递系数与初始锚固预应力有关的结论，认为这主要是因为边坡岩土体产生塑性形变的结果。理论分析和离心模型试验均得出，锚固措施对近坡面处的浅层土体并无明显的加固作用，锚固边坡也必须进行坡面防护。

数据仓库以及针对数据仓库的多维数据分析工具OLAP（即联机分析处理）已开始大量运用于金融业和商业管理中并取得了良好的效果，但在地下工程中的应用很少。介绍了数据仓库和OLAP的基本概念、功能、特点，并针对小湾引水发电系统施工期监测数据库建立了一个简单的OLAP分析，可为管理人员提供快捷、简单、直观的查询，能从时间、测点类型、测点所属建筑物3种维（角度）及其不同层次上分析数据，OLAP与数据仓库技术相结合将是岩土工程安全风险管理的利器，并提出了OLAP技术在地下工程监测中进一步应用的方向。

现代三维视景建模与仿真技术在高速公路工程选线、施工以及运营管理中具有良好的应用前景。结构物的仿真建模以及能反映施工前后地表形态变化的三维地层模型研究是高速公路信息化中的重要问题。介绍了一种借用ANSYS有限元分析软件提取结构物三维模型表面几何信息的简便方法；结合OpenGL纹理贴图技术，实现了结构物的仿真建模；针对结构物施工后对地表形态改变较大的问题，提出利用结构物表面数据对三维地层模型地表网格进行修剪的方法——地表网格竖直投影修剪法。把上述方法应用到广东省某高速公路高边坡的三维视景仿真建模中，结果表明，边坡的仿真模型较逼真。三维地层模型修剪后的地表形态与真实情况接近，验证了方法的合理性、可靠性。

翔安隧道是我国第一条大跨公路海底隧道，其两端陆域段位于富水的强风化岩层中，地质条件极为复杂。隧道施工期间，部分断面发生了较大变形，超过了预留变形量，给二次衬砌的施工造成了影响，而且过大的变形有时还会导致隧道围岩失稳，应寻求一套合理的变形控制措施。基于现场监测数据和施工记录，并结合数值方法，对隧道施工过程中所采取的工程措施的作用效果进行了研究。结果表明，增设锁脚锚管、加强临时支护及管井降水等工程措施都可以在一定程度上减小隧道支护结构的变形，但在地质条件较差的富水强风化岩层中修建大跨公路隧道时，将两种或多种工程措施的组合起来使用效果更佳。例如，在采用降水（连续墙）＋加强临时支护＋锁脚锚管的组合方案后，隧道的拱顶下沉减小了46 %～60 %，水平收敛也减小了约30 %。这些措施可为今后类似工程提供一定的参考。

复杂环境条件下大型泥水盾构施工诱发的地表变位的预测与控制是亟待深入研究的重要课题。结合上海长江隧道超大型泥水盾构推进工程，对其上行线隧道穿越民房段前试验段的地表沉降监测数据进行了分析，并采用随机介质理论预测了2条隧道单独及共同施工引起的横向地表变形和位移，据以制定了民房段施工地表变位控制措施。实例分析证明，预测方法和控制措施具有科学性、有效性，有一定的实用价值。

岩体结构均质区是针对实际工程特点而划定的成果，在实践过程中需要根据具体工程，抓住主要矛盾，选择最具影响性的要素作为划分依据。针对高放废物地质处置预选区两个重点问题——核素迁移和围岩稳定，合理确定了花岗岩体内结构均质区划分的依据以及与之相对应的划分方法。通过实际工程应用，认为得到的结果较为可靠，过程较易于实现，有一定的推广价值。

针对西南某大型水电站高达近106 m的人工进水口垂直高边坡，通过现场跟踪施工的地质调查工作，系统研究了复杂地质条件和高地应力环境下岩石高边坡大坡比、强开挖所表现的变形响应，揭示了此类边坡变形响应的基本规律及特殊表现。研究表明：高边坡开挖过程中，边坡的变形与开挖过程有较强的同步性。变形主要受开挖卸荷影响，随着开挖的进行，坡体的变形随开挖面的远离表现出总体衰减，最终稳定的响应特征。变形可归纳为3种性质，即浅表松弛型、协调渐变型和回弹错动型，总体以浅表松弛型为主等。

预应力锚索是岩土锚固最常用的结构形式之一，使用的锚索类型越来越多。锚索锚固段的荷载传递是控制锚索性能和工程设计的关键，应用剪滞理论分析了锚固段的受力和荷载传递机制，并对拉力分散型锚索的锚固机制进行探讨。分析结果表明，拉力分散型锚索锚固段剪应力在软化段逐渐增加至峰值剪应力，随后减小，其分布模式与现场试验结果比较一致。

从影响滚石击中塔体时的能量以及塔体被滚石击中的可能性出发，提出现场评价危岩对塔体威胁等级的方法。该方法考虑了边坡形状、塔位与山体的相对位置、坡上危岩的数量和大小以及坡脚滚石的数量和大小等因素。当边坡总体坡度相同时，上缓下陡的折线边坡，滚石落地速度最大；而内凹的曲线边坡，滚石落地速度最小。位于山体内凹一侧的塔位，塔体受危岩威胁最大，而位于山体凸出一侧的塔位，受危岩威胁最小。

采动影响下采区上覆岩层将发生剧烈的调整，产生水平和垂直方向的位移。由于煤系岩层具有明显的分层性，这使得通过均匀介质或者松散体理论获得的岩层位移具有很大的局限性。建立了承受非均匀荷载的等效复合岩梁模型，并对上覆岩层的层间剪切滑移进行描述，且通过数值模拟和工程实例对模型进行了验证分析。结果表明，该模型是适合描述采区上覆岩层层间剪切滑移规律的。

针对未达到极限位移的刚性挡土墙，提出了一种简单可行的主动土压力计算方法。根据反映墙后主动区土体应力-应变性状的卸荷应力路径试验确定的应力-应变关系，建立非极限状态摩擦角与墙体位移的关系。对于未达到极限位移的挡土墙，结合已取得的位移与摩擦角之间的关系，采用与滑裂面相平行的微条对墙后滑动楔体进行划分，对微条进行受力分析，建立平衡方程，推导了滑裂面的倾角，从而得到非极限主动土压力计算公式。随后与一例模型试验数据作了对比分析，计算值与实测值基本吻合，仅在墙下部1/3墙高范围内存在一定的差距。研究表明，所提出的计算方法能够用于计算处于非极限状态下挡土墙的土压力，具有一定的理论意义和工程参考价值。

利用颗粒流PFC2D建立了岩土体物理模型，在此基础上设计了均以物理模型折减计算初始模型和以前一折减计算结果为下次折减计算初始模型两类计算条件，每一类又设计了只对凝聚力折减、仅对内摩擦角折减、强度参数同时折减3种计算方案，每种计算方案又包含折减1.0、0.50、0.10、0.01、0.0倍等5个计算工况。经对坡面演替、监测点x方向速度变化曲线等计算结果的对比分析发现：凝聚力对于岩土体的直立特性起控制作用，破坏模式多为崩塌倾倒模式；内摩擦角对于稳定坡角具有重要影响；强度参数同时衰减时，强度参数弱化幅度较大情况下岩土体呈散体物质破坏模式，为滑移渐进破坏模式，其中凝聚力弱化0.1倍前后（约10 kPa）后，破坏模式由崩塌破坏转变为滑移破坏。

边坡三维临界滑面的定位问题是边坡稳定性分析中尚未得以很好解决的一个重要问题。注意到临界滑面是由沿深部方向上的等效塑性应变的极大点所组成这一现象，在利用强度折减法将边坡带入临界平衡状态后，通过在水平面上设置一系列的垂直直线，并找出每条直线上的等效塑性应变最大值的位置，就得到了三维边坡滑面上离散点的分布。最后，采用被称为薄板光顺样条（thin-plate smoothing spline）函数的插值方法对滑面上的离散点进行了插值光顺处理，在不指定边坡滑动模式和滑面形状的前提下就可以得到三维边坡的临界滑面。通过在三维凸型边坡中的应用，体现了该方法在确定三维边坡临界滑面上的优越性。

Q3黄土的单轴拉伸试验表明，黄土的抗拉强度值很小，在拉张应力作用下会发生突发性的脆性破坏，断裂面粗糙，且基本垂直于拉应力方向。借助数值分析软件RFPA，对黄土的整个拉张破裂过程进行了仿真分析，捕捉到了黄土在拉张应力作用下内部裂纹的扩展与演化过程。结果表明，黄土的拉张破裂过程可以分为两个阶段，即线性变形阶段和裂纹的形成、扩展与贯通阶段。黄土体内部裂纹的萌生、扩展及贯通会在很短时间内完成，即黄土在拉伸应力作用下的破坏是突发性的，属于脆性断裂。单轴拉伸试验结果与数值仿真分析结果具有较好的一致性。

在建立双重介质热-水-力耦合微分控制方程的基础上，提出了裂隙岩体热-水-力耦合的三维力学模型，对不同介质分别建立以节点位移、水压力和温度为求解量的三维有限元格式，开发了双重介质热-水-力耦合分析的的三维有限元计算程序，在有限元数值分析中不连续面应力计算采用等厚度空间8节点节理单元进行离散，而不连续面渗流和热能计算时采用平面4节点等参单元进行离散，这样保证了不同介质之间的水量、热量交换和两类模型接触处节点水头、温度和位移相等。通过高温岩体地热开发算例，揭示了在热-水-力耦合作用下不连续面处于低应力区，其张开度随运行时间的延长呈非线性增加，非稳定渗流阶段不连续面显著地控制着渗流场的整体分布，它的水头远高于拟连续岩体介质的水头，而进入稳定渗流阶段不连续面的控渗作用不明显，由于高温岩体地热开发系统中存在大规模的热量补给，不连续面对岩体温度场分布的影响并不显著。

随着公路交通流量增加及超载车辆增多，交通荷载对支挡结构的受力变形特性影响越来越大。通过FLAC3D软件建立预应力锚索桩板墙空间分析模型，并与现场动应变测试结果进行比较，探讨了交通荷载作用下挡墙的受力变形机制。结果表明：交通荷载在路基与挡墙中所反映的影响深度大致都为2 m左右，正常情况下（重型汽车满载、行驶在行车道上）作用在预应力锚索桩板墙上的动土压力大约为该处挡墙静止土压力的10 %。

为了评估复杂环境下基坑工程施工的可行性，提出了将工程地质的场地整体稳定性分析、基坑边线附近地层稳定性分析引入基坑施工过程模拟的分析方法。通过地层分析与三维有限元计算的有机结合，对复杂环境基坑工程的施工可行性作出评估。使用上述方法对一个典型工程实例的分析，验证了地层分析结合有限元方法的可行性，说明场地稳定性分析有助于了解工程场地及其周边区域的地层情况。采用与实际情况相同的起伏岩、土层面进行计算，能更真实地模拟基坑支撑体系的实际状态，为今后复杂周边环境、复杂地质条件基坑的分析提供了一个新的思路。

无网格局部径向点插值方法（LRPIM）的形状函数具有Kronecker delta函数的特性，便于施加位移边界条件，不需要进行特殊地处理。采用局部加权残值法推导了双参数弹性地基中厚板的离散系统方程，利用无网格LRPIM对四边简支和四边固支以及筏式双参数弹性地基中厚板的弯曲问题进行了分析和计算。算例表明，用无网格LRPIM分析弹性地基中厚板问题具有非常灵活和易于实现等优点。

针对不同环境条件及工程因素对地表变形影响的不同特点，研究了不同应力状态下土的变形特性，得出其影响地表变形的基本规律。通过典型三轴试验对比分析了变形规律，由试验数据空间反演了各应力路径下的本构模型空间，编制相应的模块嵌入有限元程序，模拟了几种不同路径下地表沉降算例，得到了导致地表变形的几个基本规律：①不同的地表变形问题对应的应力路径千差万别，需要用不同的应力路径条件下的本构模型进行分析；②应力路径的影响是不可忽略的，甚至在诸多因素中起主导作用；③数值建模方法建立起来的模型通过权值系列的不同反映应力路径的影响，能较好应用于此类问题的分析；④CTC与TC路径极限体变相差近20 %；⑤CTC路径的剪缩区范围比CTE路径大，两种路径下剪缩体应变值最大相差近17.3 %；CTE路径较CTC路径的剪胀更为明显，剪胀体应变最大相对差值近98 %。

相比于传统基础，桶形基础作为一种新型的浅海基础形式具有诸多明显的优点，但其使用历史相对较短，设计理论也还不够完善。基于此，利用三维有限元方法和极限平衡方法对单桶形基础的水平承载力进行了数值计算和理论推导，并基于分析结果，给出了适用于估算饱和软黏土地基中单桶形基础水平承载力的简便公式，为指导工程设计提供一定的参考意见。