结合某抽水蓄能电站高压引水隧洞裂隙岩体的高压压水试验、常规压水试验和室内试验，分析了裂隙岩体在高水头条件下渗透流量与压力关系所反映的岩体渗透特性变化规律；在定量计算基础上探讨了裂隙岩体渗透系数与压力的相互关系。通过对比高压压水试验、常规压水试验和室内试验得到的渗透系数，分析了环境应力状态和压力变化对渗透系数取值影响的原因。研究结果表明，高水头作用下裂隙岩体的渗透系数明显大于低水压条件下的渗透系数，室内试验渗透系数因应力解除影响而大于原位压水试验渗透系数值。

对煤岩进行了较低和较高多个围压下的常规三轴加卸载试验研究，给出了系统的试验成果。试验表明，较低围压下，卸载路径和加载路径几乎完全重合，煤岩应力-应变特性呈现明显的线弹性特征，并表现出一定的脆性破坏特性；而较高围压下，应力-应变呈现明显的非线性特征，卸载路径不再原路返回，呈明显的塑性变形特征。为了定量刻画煤岩的塑性硬化特性，提出了根据硬化参量的几何意义计算其值的方法，并选择累积塑性应变作为塑性硬化参量，计算了27 MPa围压下试验曲线的硬化参量，作为对比还计算了采用直接卸载法计算的该试验曲线的累积塑性应变值。结果发现，随着轴向变形逐渐增加，煤岩的塑性硬化逐渐增长，并且用该方法计算出的塑性硬化参量远大于用直接卸载法计算的结果。由于该方法完全符合路径积分的限制条件，因此，更加合理。

基于超固结土的UH模型，结合渐近状态概念，将适用于饱和砂土的渐近状态本构模型推广为考虑渐近状态特性的超固结土本构模型，用于描述土的超固结性和渐近状态特性。通过采用变换应力方法实现了模型的三维化。新提出的本构模型简单、参数较少，与剑桥模型相比，仅增加了一个材料参数，即伏斯列夫面斜率。该模型能够合理反映超固结土的硬化、软化、临界状态、剪缩、剪胀、应力路径依赖性、渐近状态等特性。

针对某沿海下卧软弱夹层的碎石回填土地基，在国内首次开展了15 000 kN•m高能级强夯的现场试验。通过单点夯试验各夯点与夯坑周围地面沉降观测及强夯前后地基动力触探测试结果的对比分析，揭示了下卧软弱夹层的碎石回填地基上15 000 kN•m高能级强夯的作用机制，得出该条件下强夯的有效加固深度为11.5 m，主夯点间距宜为12.5 m，夯击数宜为18～22击的有关结论。其结果可为类似工程参考。

通过非贯通节理岩体直剪试验的力学特点和理论分析，修正了Lajtai岩桥张拉破坏理论。通过非贯通节理岩体直剪试验中岩桥的应力状态，提出岩桥内部的张拉破坏使岩桥力学性质发生弱化，并进一步分析研究了力学性质可能弱化的区域。分析非贯通节理岩体扩展贯通过程，提出了非贯通节理岩体的贯通破坏模式。通过非贯通节理岩体直剪试验初步验证了修正的岩桥张拉破坏理论和贯通破坏模式。

路基面沉降是铁路客运专线变形观测和沉降评估的基本内容，但由于对路基面沉降的物理含义及其工程意义认识不足，其观测成果的运用存在一些谬误之处。结合武广客运专线大量实测数据，简要地分析了路基面沉降特征及表征意义，探讨观测成果的合理应用方法。分析表明：路基面沉降观测数据可用于考察路基沉降的稳定性、后期发展趋势和曲线回归的相关系数是否满足要求，但无法直接用之进行工后沉降检算。建议了联合路基面沉降观测数据和地基沉降观测数据推算工后沉降的方法。

利用传统淤泥主固化材料水泥与辅助固化材料粉煤灰和石膏，通过组合配比对武汉东湖疏浚淤泥分别进行固化，基于无侧限抗压强度试验和三轴剪切试验，确定不同材料组合及配比下淤泥固化强度和特点。试验研究表明：在疏浚淤泥固化过程中水泥占主导地位，对固化效果影响最为显著；粉煤灰起到的作用相当于降低了淤泥初始含水率，表现在固化淤泥早期强度的快速提高；石膏有利于固化淤泥早期强度的形成，其作用持续于整个淤泥固化过程。随着含水率的增大，单纯水泥固化淤泥试样的应力-应变关系曲线由应变软化逐渐过渡到应变硬化模式，围压对固化淤泥强度的影响程度也随着含水率的增大而逐渐减弱，辅助固化材料的添加使原单纯水泥固化淤泥的应变硬化型曲线变为应变软化模式。不同含水率东湖疏浚淤泥固化材料最佳配比为水泥掺入比20%，粉煤灰为3倍的水泥量，石膏为30%的水泥量，该研究成果有助于武汉东湖底泥的治理以及疏浚淤泥排放场地的地基处理和环境整治。

介绍了Low & Tang提出的一种新的可靠度优化求解方法，并将之用于边坡可靠度分析中：该方法适用于任何概率分布的相关变量，不必计算当量正态均值和方差、相关变量独立变换，直接在变量的原始空间内搜索边坡的最小可靠指标和概率临界滑面，可采用任何合适的约束优化方法进行求解，方法清晰简洁。边坡可靠度分析常用的滑面有2个：最小安全系数（变量均值处）对应的确定性临界滑面和最小可靠指标对应的概率临界滑面，但这2个滑面在有些情况下差别较大，Hassan & Wolff提出了一种简化方法可以方便地获得概率临界滑面，但由于方法简单，受到质疑。通过一系列算例分析，优化求解方法得到的概率临界滑面和Hassan & Wolff的简化方法滑面非常接近，显示了简化方法的有效性，值得在工程实践中推广。

以南京片状结构细砂为研究对象，采用英国WFI动静多功能三轴仪，研究了饱和南京片状结构细砂在列车振动荷载作用下静偏应力水平、循环应力比对其动力特性的影响；把振动孔压的发展与应力路径相联系，分析了循环荷载作用下不同阶段南京片状结构细砂所处的初始压密状态、压缩状态和膨胀状态的发生和发展过程；同时，根据静偏应力与循环偏应力的大小，视有无偏应力反向，南京片状结构细砂的破坏模式可分为循环活动性和塑性应变累积破坏，并对其循环活动性的机制进行了初步探讨。

基于室内直剪试验，测定了膨胀土经历干湿循环后的抗剪强度指标。试验基本反映了膨胀土在干湿循环过程中裂缝的开展现象，揭示了正是由于裂缝的开展使膨胀土强度降低。结果表明，无论是黏聚力还是内摩擦角随裂缝的开展，都会产生一定程度的衰减，相比之下，裂缝对黏聚力的影响更加突出，对其取值也应更为谨慎。膨胀土的抗剪强度随裂缝的开展而衰减的规律符合双曲线模式，提出反映膨胀土抗剪强度随干湿循环次数增加，实际上是随裂缝的开展，而降低规律的经验公式。工程实际中膨胀土的抗剪强度反映的是包含各种裂隙的土体复合强度，因此在设计中，强度参数的取用应以考虑裂隙作用的土体强度为基本依据。所建议的方法可以使今后研究膨胀土裂隙的发生、发展对抗剪强度的影响变得相对简单，具有可操作性。

为了研究软黏土试样在经受卸荷作用后回弹变形中的吸水规律，设计了新的渗透固结试验仪器。以饱和软黏土试样为研究对象，通过室内试验，分析了卸荷作用下软土的回弹吸水特点。试验结果表明，研制的渗透固结仪器密封性能好，可以收集试样固结过程中排出的孔隙水。软黏土试样在大于临界卸荷比的情况下发生回弹吸水，其规律与预压荷载持续时间有关。当预压荷载持续时间为主固结完成时，则软黏土试样回弹变形引起的体积变化等于进入土体的孔隙水的体积；若荷载持续时间为24 h，则回弹变形可以分为主回弹阶段与次回弹阶段。在主回弹阶段，土样的体积变化等于吸入土体的孔隙水的体积；在次回弹阶段，试样并未吸水，仍然有少量变形。卸荷后软黏土试样吸入土体的水量与固结沉降排出土体的水量之比普遍小于10%。

应用先进的MTS和INSTRON刚性伺服试验机对不同灰砂比的充填体进行了常规三轴、无侧限单轴动态、静态抗压强度试验，测得了各种相关力学参数，得到了对应的荷载-位移和应力-应变全曲线，根据所得试验力学参数和压缩试验的性质，将单个试件、单位体积、单位质量的破坏能耗作为考查指标，计算了三轴和单轴抗压动态、静态加载方式下的破坏能耗，计算过程中消除了负位移产生的不利影响，通过统计回归建立和分析了围压与能耗的函数关系和不同情况下破坏能耗的变化及规律，对矿山顺利回采矿柱、维护采场及巷道顶板稳定、控制地压、防止地表塌陷、环境保护等具有现实意义。

对于使用水泥与上海黏性土进行混合加固的土体，其强度增长特性与水泥含量、加固土的初期pH值、养护时间有关。以上海4类黏土为研究对象，对加固土的强度增长特性进行了试验研究；探讨了加固土的养护时间、水泥含量、初期pH等与加固土强度的关系。试验结果表明，当上海黏土中水泥含量或者加固土的初期pH值大于某一临界值时，水泥加固土的强度将迅速增加，对于上海黏土，该临界pH值为11.7，对应的水泥含量为17%～20%。但当水泥含量达到一定值后，它对土体的pH值的影响开始变小，而且水泥土的强度趋于稳定的时间变长。

土基回弹模量是路面结构设计中一个非常重要的参数，直接关系到路面结构的安全性和经济性。室内振动压实是室内击实成型试件的一种新方法，能较好地模拟振动压实的特点。研究了压实黄土回弹模量与其干密度、含水率、稠度和压实度以及龄期等物理指标之间的关系，并分析了振动压实黄土的回弹模量与击实黄土的回弹摸量。研究结果表明，压实黄土的回弹模量与其干密度、含水率、稠度和压实度以及龄期之间有一定的相关关系。在推荐参数条件下，室内振动压实黄土回弹模量比室内击实的要大。

桩基作为一种重要的基础形式，在岩土工程中应用广泛，对于安全等级要求较高的重大工程项目，往往需要通过原位水平静载试验确定基桩的水平承载力，分析桩身的内力及变形。结合实际工程详细地介绍了利用钢筋计测试水平荷载作用下桩身弯矩、挠度和转角分布的方法，根据桩顶位移和钢筋内力测试结果判定试验桩的水平临界荷载为120 kN；根据钢筋计测试结果可知，在水平荷载作用下，桩身最大弯矩截面位于在地面以下2～3 m处，且随着荷载的增大最大弯矩截面逐渐向深部转移；发生弯曲变形的部分主要是桩长1/3以上的桩体，而其下的桩体几乎不发生变形。

详细地掌握高速铁路路基的动态特性与累积变形特性是对其进行合理设计的基础。结合达成线的建设，修建了路基试验段，埋设测试元件，使用新型的ZSS50循环加载设备，对试验段路基进行了现场循环加载试验研究，模拟了不同轴重列车的动力作用，分析了路基的动态特性及沉降规律。测试结果表明：路基的动态指标及工后沉降均满足设计要求，列车轴重对路基的动态特性影响显著；路基面动态响应沿横向的分布是不均匀的，轨下位置最大，轨枕端部位置次之，线路中线处最小，总体上呈马鞍形分布；动态响应随路基深度的增加而逐渐减小，在基床表层范围内衰减较快；ZSS50循环加载设备 可准确模拟不同轴重、不同时速列车对线路的动力作用，且操作简单、坚固耐用，是研究铁路轨道及路基动态特性的理想设备。

利用自行研制的微型十字板剪切仪对翠湖湿地软土的触变性进行了试验研究。观测了湿地软土扰动后由不同静置时间引起的抗剪强度的变化，确定了扰动后湿地软土的抗剪强度恢复时间、恢复程度、灵敏度以及触变强度比率。对湿地软土的触变性进行了3个不同深度处的试验研究，得到了深度和静置时间对扰动后土体抗剪强度恢复的耦合影响。对湿地重塑土样进行了不同含水率的试验研究，得到了湿地软土含水率和抗剪强度的对应曲线。试验结果可为深入研究湿地软土工程力学性质提供依据，也可为沼泽湿地的合理开发利用提供参考。

针对青藏铁路北麓河粉质粘土，利用冻融循环全过程电阻率试验设备获取封闭系统下冻融过程电阻率、土体温度场、冻胀融沉变形量全过程曲线，探讨了饱和粉质黏土正冻正融过程电阻率及变形特性。试验结果表明：冻融循环过程中电阻率与冻融变形的变化是实时的、完全同步的，利用电阻率特性研究冻融过程土体结构变化是可行的；每次冻融冻土电阻率随着冻融次数增加呈指数关系减小，融土电阻率随冻融次数增加呈指数关系增加；每次冻胀量与融沉量随冻融次数的增加而减小，平均干密度随冻融次数增加而增加，并且经过5次冻融循环后冻胀融沉量和干密度均趋于稳定。

储层岩石中孔隙流体压力的变化会引起有效应力发生变化，进而导致渗透率的改变，引发储层岩石渗透率应力敏感现象。以试验研究了不同围压下渗透率随孔隙流体压力的变化规律，试验包含了老化处理和升降内压4个回路，每个回路是在围压不变降低和增加孔隙流体压力下实现的，采用稳态法采集每个测试点的数据。试验结果表明，渗透率随着孔隙流体压力的降低而减小，随着孔隙流体压力的增加而增加；在低围压下渗透率的变化幅度较大，在高围压下，则变化幅度较小；在不同围压回路下，净应力相等的点对应的渗透率不相等；渗透率在随孔隙流体压力的变化中呈现出“台阶式”变化。根据Bernabe的模型计算了渗透率有效应力系数，结合Bernabe的观点分析计算结果发现渗透率呈“台阶式”变化是微裂缝随应力的变化而发生变形的表现。对试验岩样进行了储层岩石应力敏感性评价，结果表明，该低渗致密砂岩储层表现为中等应力敏感。

根据钙质砂中桩基工程的现状，针对取自南沙群岛永暑礁的钙质砂，设计一个室内模型试验装置来研究钙质砂中钢管桩的承载和变形性能以及影响因素，并进行了石英砂中的对比试验。试验结果表明，钢管桩在钙质砂和石英砂中的表现有着显著差异。钙质砂中钢管桩承载能力很低，仅为石英砂的66%～70%，钙质砂中桩身轴力衰减速率缓慢，桩侧摩阻力远远小于石英砂的，仅为石英砂的20%～27%，并具有深度效应，开口钢管桩和闭口钢管桩的桩侧摩阻力相差不大。同时表明，钙质砂中桩侧摩阻力对相对密度的变化没有石英砂敏感，受相对密度影响很小。由颗粒破碎引起的桩周水平有效应力的大幅降低是造成钙质砂中钢管桩桩侧摩阻力低的主要原因。

对永宁高速公路高液限土填料进行掺砂砾石改良试验，首先分析确定了试验中的重要影响因素并制定了相应的对策，以保证试验结果的可靠性；通过大量的试验得到了不同高液限土的最佳掺砂砾石比，为合理有效地利用高液限土积累了经验，并为类似工程的设计和施工提供了参考。

针对实际工程中软黏土地基的成层特性及竖井有时并未打穿软土层情况，采用太沙基一维固结理论和巴伦固结理论的基本假定，利用固结度联系孔压与变形，提出一种简化成层软黏土地基的固结沉降计算方法，对竖向排水地基的固结度及沉降等进行预测。对计算的几个关键问题进行探讨：如固结系数的反演选择、竖井未打穿土层时，竖井底部成层地基固结度计算、压缩土层厚度选取等问题。在上述理论的基础上，用FORTRAN语言编写排水竖井固结程序CONSOL，在工程实践中得到应用，取得良好的效果。

应用极限平衡理论，假定圆弧形外凸挡土墙任意深度对应的滑移楔同时达到极限平衡条件，并恰当考虑滑移楔2个径向侧面上正压力（内力）的影响，建立了一个计算无黏性散体材料对圆弧形挡土墙侧压力的理论方法，能够适合墙后散料锥堆和平堆两种情况。该方法给出了侧压力随深度的非线性分布特征，与试验相符，并能够预测出当忽略滑移楔2个径向侧面上的正压力时，会导致理论值相比实测值偏小，将理论曲线与实测数据对照，证实了这一预测。当恰当考虑滑移楔2个径向侧面上的正压力时，能够使理论曲线与实测数据符合良好。

总结了钢衬钢筋混凝土坝后背管管坝接缝面的构造方式，分析了接缝面的破坏机理，指出地震作用组合工况下接缝面主要有沿缝面的剪切破坏模式和垂直缝面的受拉破坏模式。针对这两种破坏模式，建立了基于接缝面应力状态的极限状态设计表达式，用于对接缝面做结构设计和安全评价。算例分析表明，高烈度地震作用使接缝面呈现较大的拉剪应力状态，采用台阶形键槽并配置适量锚筋可使接缝面满足安全要求，管道与坝体能可靠地联合承载。

滑坡灾害具有很强的空间变异性和随机性，应作非线性动态系统考虑。利用传递系数法，反演出极限蓄水位时大沟湾滑坡在不同安全系数下临界状态的剪切强度参数关系，对试验得到的剪切强度参数进行分析，结合工程地质类比法，由统计方法得到滑带土剪切强度参数的分布规律，并生成随机剪切参数。假设Mohr-Coulomb准则在滑坡体自重应力范围内服从线性分布，由试验参数在? -? 坐标内的分布曲线，结合天然状况下滑坡体正应力范围得到c-? 包络多边形，由此考虑剪切参数相关性，筛选出有效的随机剪切参数。通过Monte Carlo模拟，统计有效样本与反演得到的不同安全系数条件下极限平衡c-? 关系曲线的位置分布关系，得到不同安全系数滑坡的破坏概率。对极限蓄水位条件洞坪水库大沟湾滑坡稳定状况进行预测，结果表明，滑坡届时处于极高风险状态，稳定性很差。结合蓄水过程中两次对滑坡体实地考察得到的滑坡体变形特征表明，研究结果吻合。

为了消除大坝沉降监测数据受温度、湿度及光照等气象因素及外界不确定因素的噪声响应，提出考虑气象因素影响的大坝监测沉降小波分析方法。首先建立原始监测数据与各气象因素的函数关系，进而消去气象因素对坝体沉降的影响，然后采用小波分析对监测数据进行去噪处理，最后得到大坝真实的荷载响应沉降曲线，为大坝稳定性评价提供依据。实例应用表明，考虑气象因素影响的大坝监测沉降小波分析方法能有效地去除气象因素及外界不确定因素引起的噪声响应，比小波直接去噪法效果更佳，与数值模拟计算值能较好地吻合，具有更好的实际应用价值。

岩石等脆性材料在加载过程中，随着荷载的增加，材料内部的微裂纹产生、扩展并伴随着声发射现象的发生。声发射是研究脆性材料破坏的良好工具。对砂岩、细砂岩和高丽山砂岩3类岩石进行了声发射试验，记录了加载及破坏过程中产生的声发射信号，并且采用混沌动力学理论研究了3类岩石的声发射活动规律，计算了岩石的关联维数和最大Lyapunov指数。研究结果表明，岩石加载及破坏过程具有混沌特征，用相空间重构法可以较好地揭示岩石破坏过程的动力学特征，这为混沌理论在岩石、岩体声发射其他领域的研究及应用奠定了基础。

高斯过程(GP)是近年来发展迅速的一种全新学习机。与支持向量机(SVM)相比，该方法有着容易实现、超参数可自适应获取及预测输出具有概率意义等优点。结合边坡工程中的边坡角设计，编写了在多种因素影响下边坡角设计的GP程序，为克服单一核函数预测精度和网络泛化能力差的缺点，采用单一核函数相加作为GP的组合核函数，将自动关联性测定参数（ARD）引入其中，建立了关于超参数的GP回归网络模型，使用共轭梯度下降算法导出最优超参数，用ARD超参数进行输入属性相关性分析和特征选取，并以此网络对测试样本进行学习预测，结合支持向量回归方法给出了在回归问题上的应用和对比分析。结果表明：在边坡角智能设计应用中，采用组合核函数的GPR网络ARD参数具有明确的物理意义，预测回归性能优于SVM，且预测输出的概率解释能更好的体现预测值的代表性，为边坡角设计开辟新径。

在山西潞安矿区的13个煤矿采用小孔径水压致裂地应力测量装置，完成了60个测点的原岩应力测量工作。实测数据表明：潞安矿区55%的测点最大水平主应力大于垂直主应力，由于受埋藏深度与地质构造影响，矿区内各矿地应力值差别较大，但地应力大小总体上属于中等地应力值；潞安矿区最大水平主应力方向从南到北变化较大，构造应力场呈现出多变的形态。在实测数据的基础上，绘制了潞安矿区地应力分布图；分析了地应力随埋藏深度的变化规律、平均水平主应力与垂直主应力的比值与埋藏深度的关系。煤矿井下地应力测量为井田开拓、巷道布置与支护设计等工程实践提供了可靠的基础参数，提高了工程设计的科学性、合理性与可靠性。

城市隧道下穿时，普遍存在着地表房屋变形超限、倾斜开裂等安全风险问题，而且当前针对房屋变形开裂的计算分析、风险评估研究，也严重滞后于实际工程的需要。通过综合分析、比选，以及单、三轴试验验证表明：DSC（disturbed state concept）本构模型能够较好地描述材料开裂后力学行为；采用该模型并结合厦门机场路隧道下穿建筑群的工程实践，对地表建筑群开裂进行定量评估，评估结果与现场房屋裂缝监测、变形监测结果一致性良好。同时，对照扰动变量与实际房屋开裂的对应关系，发现扰动变量可以作为房屋开裂的定量安全指标，进一步即可以建立房屋变形开裂的过程控制标准，从而使隧道下穿过程中每个关键施工部、每个时段，地表房屋变形开裂程度、开裂风险都可以进行量化评估。

深入分析了CFG桩复合地基的荷载传递机制，针对CFG桩复合地基中桩、土、垫层相互作用特点，基于荷载传递法，通过简化桩土单元体竖向相对位移分布模式，引入弹塑性荷载传递模型，并考虑桩体的上刺与下刺变形，建立出CFG桩复合地基沉降计算的基本微分方程，进而提出了一种新的能考虑桩-土-垫层体系共同作用的复合地基沉降计算方法。采用该沉降计算方法对某试验进行分析，其结果表明，沉降计算值与实测值吻合较好，且该方法计算工作量小，便于工程应用。

金沙江下游拟建的白鹤滩水电站上接乌东德梯级，下邻溪洛渡梯级，是继三峡和溪洛渡之后又一座千万千瓦级的水电站。白鹤滩水电站采用地下式厂房，其厂房的高度和跨度分别为78.5 m和32 m。为了保证地下洞室群围岩的稳定性，需要准确掌握初始地应力场的方向和大小。依据地质构造作用和现场实测方法分析发现，白鹤滩水电站左、右岸的初始地应力场，由于受到河流侵蚀和岸坡卸荷等因素影响，两岸厂区的地应力场方向在局部产生一定的偏转，从该地区的NWW方向变为NE方向，通过数值反演方法对计算区域的边界条件进行回归，与实测值比较确定回归边界条件的合理性和准确性。

红黏土属于一类典型的特殊土，路基施工规范指出，特殊填料进行填筑路基时可根据具体情况适当降低压实度要求，并且规定有些高液限、高塑指黏土不能直接作为路基填料填筑。利用某高速公路处的红黏土进行了重型击实和承载比试验，试验结果表明：红黏土在最优含水率附近具有很强的水敏性。最优含水率点对应的CBR值并非最大值，其最大CBR值对应的含水率大于最优含水率3%左右，在此基础上结合土体的强度、压缩性、胀缩性、渗透性等指标随压实度变化的规律，确定该桩号红黏土作为下路堤填料其压实度可降低2.5%，填筑含水率控制在35%左右。

“5.12”汶川地震诱发大面积的山体滑坡，直接威胁人类的生命财产安全，但同时也为研究地震对滑坡的影响提供了宝贵的素材。以四川省理县望月寨滑坡为例，在对地震前后滑坡基本特征深入研究的基础上，采用极限平衡法和有限差分法对地震前后该滑坡的稳定性和应力应变特征进行了计算、模拟和对比分析，分析结果与地震前后滑坡的宏观地质现象均具有较高地吻合度。研究成果为深入分析地震对滑坡影响及防灾减灾提供了可靠依据。

推剪试验常在滑坡现场勘探中采用，获取抗剪强度。工程地质手册中推剪试验的现有数据分析处理方法存在一些缺点，应加以改进。研究无法向荷载刚体模型的推剪试验数据处理方法，假设模型受压面在Y轴方向不受约束。推导出该模型推剪试验的微分方程，解析出求c、? 值与破坏面曲线方程组公式。根据原位试验发生的压缩现象，分析了试体受压面附近存在局部先期破坏。对新公式进行了算例与实例的分析，解释了影响破坏面曲线变形的原因是：推剪受压面必须满足Y方向不受约束，该面应安装能垂直滑动或转动的承压板。对受压面被约束的试验，可根据局部破坏面斜率推测破坏体长度，进行c、? 值计算。此外，还提出了推剪试验必须注意的几个问题。

郑州-西安铁路客运专线穿越西北黄土分布的主要地区，而在黄土地区修建跨度超过15.1 m、开挖面积达170 m2的超大断面大跨度铁路隧道洞群在国内尚属首次，相关的设计理论与经验均较为欠缺，尤其是系统锚杆在黄土隧道中的作用机制及锚固效果尚不清楚，使得设计遇到关键难题。为研究大断面黄土隧道中系统锚杆的作用，通过理论推导，阐明了锚杆的作用机制，指出了浅埋大跨度黄土隧道中锚杆的受力原因。采用理论锚杆单元模型，计算得到与实测数据一致的结果，说明该理论模型能够解释浅埋黄土的锚杆受力情况。综合研究表明，浅埋黄土隧道中拱部系统锚杆的锚固效果较弱，而边墙部锚杆的锚固效果显著。

通过在? 2.5×5 m模拟爆炸装置中进行饱和土爆炸试验，得到了变埋深条件下饱和土中的压力实测波形，实测到了冲击波和弹性波，二者之间具有较明显的分界，爆炸近区和远区荷载形式具有较大的区别。通过综合分析给出了饱和土中波的传播规律，揭示饱和土中爆炸冲击波传播时出现流体动力区和冲击波形成等性质，建立了饱和土双线性递增硬化本构关系，确定了由冲击波向弹性波转换的分界压力。

利用UMAT子程序，在ABAQUS中开发了用于静力分析的邓肯非线性弹性模型和用于动力分析的等效线性模型，丰富了ABAQUS软件的材料库；针对土石坝的分级填土施工、新填土层的位移修正、土石坝蓄水后的浸水湿化效应、坝体材料的液化判别和地震永久变形计算等土石坝分析中的特定问题在ABAQUS中的实现提出了相应的解决方案。算例的计算结果合理可靠，表明经二次开发后ABAQUS可用于土石坝的静、动力分析，从而可利用ABAQUS前后处理方便、计算精度高和模拟复杂问题能力强的优点，为土石坝分析提供一种可供选择的手段。

将吴恒立提出的用于合理计算桩顶作用水平集中荷载的推力桩的综合刚度原理和双参数法，延伸应用于作用有水平分布荷载（土压力）的深基坑围护结构上，提出其杆系有限元数值解法，对一深基坑内支撑式支护结构实例的开挖和支护过程中的各个工况进行了数值模拟分析，由实测位移试算反分析得到了合理的墙-土的综合刚度和地基土抗力双参数，与现有方法计算结果对比表明，该方法能使所得结果更接近实测值。从而说明，综合刚度原理和双参数法的杆系有限元数值解能更为可靠的计算深基坑内支撑式支护结构，具有参考应用价值。

总结了预应力锚索抗滑桩锚索设计拉力和预应力的计算方法并进行了改进，使得各方法均能考虑锚索与桩体的位移协调。针对桩顶和桩身作用锚索的各种情形，将半解析、半数值的加权残值法应用于预应力锚索抗滑桩的内力计算，并采用适用性较广的B样条函数作为试函数，在此基础上编制了可考虑滑动面以上桩前土体抗力计算程序，将该程序应用于已有实例的分析，并与有限差分法进行对比，验证了程序的正确性，将该方法应用于其他两个计算实例的分析，针对锚索设计拉力和预应力的不同计算方法，分别给出了相应的锚索设计拉力、预应力、桩身最大弯矩和桩顶位移的对比分析表格，以及桩身受力图，计算结果还表明，对于特定计算实例不是所有计算方法都适用，要具体问题具体分析。

基于非饱和土单变量的有效应力理论，建立了非饱和水-气两相的流体-固体耦合方程，在考虑地表径流-地下渗流和流体-固体双耦合的情况下，以达成线K240+10~70段因降雨产生的边坡破坏为工程实例，对计算理论模型进行了数值验证，同时对各种影响边坡稳定性因素进行了数值计算，对其破坏范围、降雨引起的破坏深度和入渗深度进行了分析，综合各种影响因素，其中降雨强度和历时及长期强度的影响最为明显。

在总结以往研究成果的基础上，对比分析现有的两种计算模型，提出新的计算模式，将双排桩及桩间土体视为空间等代桁架，并将前后排桩的底端视为弹性约束，同时采用对后排桩施加竖向预应力的方法，来平衡桩侧土压力和改善前后排桩的受力性能。利用有限元程序，通过对3种计算模型的对比分析，并与实测数据的对比，对所提出的计算模型和方法进行了必要的验证。结合工程实例，对影响预应力双排支护桩的关键因素进行了分析，计算分析和工程实例都表明：利用空间等代桁架模型和对后排桩施加竖向预应力的方法可以取得满意的结果。

基于饱和多孔弹性介质热流固耦合动力模型(THMD)及控制方程，研究了爆轰荷载作用下球空腔内壁面受到随时间变化热、力冲击作用下的热流固耦合动力响应。利用Laplace变换技术，对控制方程进行解耦，获得了温度、位移、孔隙水压力和应力积分形式解。采用Laplace逆变换得到数值结果，分析了热流固耦合参数的影响特性，并将热流固耦合结果与热弹性条件下的结果进行比较，以验证热流固耦合条件下结果的正确性。

分析了地下采矿引起的地表沉陷的w-t曲线为一近似的“S”型曲线。地表点沉陷的物理过程是一个先加速后减速的过程，且速度曲线的起点和终点的数值为0。因此，能描述地表点沉陷动态过程的时间函数模型不但能较好地拟合沉陷的w-t曲线，而且由此函数模型求出的v-t曲线和a-t曲线也要符合地表沉陷随时间变化的物理过程。通过分析目前常用的预测地基或路基沉降的时间函数模型如指数时间函数模型、双曲线时间函数模型、Gompertz时间函数模型、logistic曲线时间函数模型和Weibull曲线时间函数模型的w-t、v-t和a-t曲线，得出，只有Weibull曲线时间函数模型能完整地描述地表沉陷的动态过程，并且用2个煤矿地表的沉陷观测实例进行了验证。

地铁车站施工中常穿越大量的市政管道，由于隧道开挖引起地层损失和地表沉降，地下管道将会发生变形，往往影响地铁施工，注浆是对地下管道进行沉降控制的主要技术措施。以北京地铁黄庄站下穿热力管道抬升注浆工程为研究对象，利用三维有限差分数值方法分析了新建车站开挖引起超大管道的变形特征。结果表明，在抬升区注浆单元施加膨胀压力可以较好模拟注浆抬升既有管道的效果；采用应变软化模型，可以有效模拟土体材料的弹塑性力学行为，反映注浆完成后浆脉的固结和周围土体的湿陷作用。对比注浆抬升模拟计算和沉降监测结果，验证了有限差分数值方法模拟劈裂注浆抬升管道过程的正确性和有效性。同时模拟分析注浆抬升管道的影响因素，获得了一些规律性的认识，为劈裂注浆抬升地下管道工程的施工和设计提供指导。

在软土分布地区，高速公路的“桥头跳车”、路面开裂等一直是困扰工程建设者的最主要问题，而对软土路基的沉降过程进行模拟预测则是其中的难点。利用改进的剑桥模型，采用FLAC3D有限差分软件，以珠江三角洲某高速公路试验段的地层数据进行袋装砂井排水固结法处理软土地基沉降过程的流固耦合模拟，通过模拟结果来对比实际检测的应力、应变情况。结果表明，表面沉降和分层沉降的模拟值与实测值能很好地吻合，模型能较为真实地反映路基沉降变形的实际情况。

结合支持向量机和马尔可夫链，提出了一种新的位移时序预测模型——支持向量机－马尔可夫链预测模型（SVM-MC）。通过对实测位移值的学习，利用经粒子群算法优化的支持向量机对位移时间序列的宏观发展趋势进行滚动预测；在此基础上应用马尔可夫链确定位移时序的状态转移概率矩阵，通过对状态的划分、实测值与支持向量机拟合值的绝对误差及相对误差等指标的分析，实现了对预测结果的改进。将该模型应用到某工程永久船闸高边坡的位移时序预测中，结果表明，该模型具有科学可靠、预测精度高的优点，在岩土体位移时序预测中具有有一定工程应用价值。

在分析柱状节理不连续性和各向异性的工程特性基础上，对某拱坝及坝基的柱状节理岩体进行三维数值模拟分析。考虑河谷初始地应力场和岩体各向异性力学性质，采用各向同性本构和各向异性弹塑性本构进行对比分析。计算表明，坝基柱状节理岩体各向异性特性对工程整体应力、变形的影响比较明显，采用各向异性弹塑性模型计算更能反映柱状节理的特殊性。其结果为该坝区岩体工程各向异性力学分析提供了示例。

含下卧软层的地基在工程中比较常见，但目前对其破坏机制和承载力计算还依赖于很多的假设条件和经验。基于极限分析和快速拉格朗日数值模拟方法，对含下卧层地基的加载破坏过程进行应变控制的数值试验。首先用Prandtl的极限承载力解析解验证了数值试验的有效性，然后对一个含下卧层的地基模型按照不同加载尺寸进行加载数值试验，发现模拟结果存在明显的荷载尺寸效应。模拟获得不同荷载条件下的极限承载力以及相应的应力-应变曲线、渐进破坏模式、下卧软层的沉降规律。进一步将下卧层的地基承载力加载安全系数与强度折减系数进行对比，发现折减系数与加载系数随荷载尺寸变化的趋势相同，但前者的数值偏小。

建立了确定筑坝粗粒料本构模型参数的有限元计算理论与IGA相结合的反演分析方法，利用公伯峡筑坝现场大型载荷试验资料，对筑坝原级配料的本构模型参数进行了反演研究。结果表明，由于在微弱风化花岗岩掺加云母片岩，颗粒破碎严重，爆破堆石料（3BⅠ）的原级配粗粒料反演参数远低于室内三轴试验成果；与3BⅠ堆石料相反，砂砾料（3BⅡ）现场反演得到的邓肯E~B模型参数高于室内三轴试验值；室内三轴试验成果不能客观反映筑坝材料的力学特性，对于当今的300 m级高土石坝建设，宜加强对原级配粗粒料的力学特性研究；同时对原型实测的空间位移场不同拟合方式进行了探讨，认为仅考虑铅直向变形的IGA参数反演成果能基本满足土石坝工程的精度要求。

在洞室黏弹性位移参数反分析中，对分层优化方法存在初始值选取困难、计算量大等问题进行了探讨，提出了基于最小二乘法的模式分层运算方法，改变参数求解机制，避免了由于初始值选取不当造成迭代不收敛的现象，加强了求解搜索的有效性，提高解的精度和稳定性，通过工程实例进行验证。数值计算结果表明，模式分层运算对洞室黏弹性多参数位移反分析计算的结果真实、可靠。

建立滑坡数值计算的三维模型，将滑带离散为薄层8节点六面体单元，采用基于摩尔-库仑强度准则的理想弹塑性本构模型模拟滑带材料，通过数值计算，可获得滑带单元的三维应力状态和滑动方向。定义单元点安全系数为滑带单元抗剪强度与滑面上平行滑动方向的剪应力之比，定义滑坡整体安全系数为单元点安全系数对滑带面积的加权平均值。采用点安全系数分析滑坡的空间滑动机制，采用整体安全系数评价滑坡稳定性。算例分析表明，分析结果符合现场实际情况。

ANSYS软件具有很强的非线性计算功能和前、后处理能力，是目前世界上最强大的通用分析程序之一。标准ANSYS程序中包含众多的材料本构模型，但尚缺少岩土工程数值计算中常用的修正剑桥模型。为扩展ANSYS在岩土工程领域的计算能力，利用二次开发工具UPFs和数据接口将修正剑桥模型连接到标准ANSYS程序中。二次开发的核心是本构模型子程序UMAT.F的编制。子程序的编写一方面要符合修正剑桥模型的本构关系式和弹塑性有限元计算的特点；另一方面变量名和输入输出格式必须和标准ANSYS程序一致。对二次开发后的ANSYS程序进行了典型算例的验证。结果表明，在ANSYS中加入修正剑桥模型的方法是可行的，可推广到ANSYS对于其他材料本构模型的二次开发中。

采用一般有限元对互层岩体进行数值分析研究时，要求的单元数量多、建模工作量大；并且难以反映层状岩体的弯曲变形特性。针对这种岩体Cosserat介质模型是一种很有用的有限元等效模型。首先对基于平面应变问题的Cosserat介质理论及扩展模型简略介绍，然后导出了模型的Mohr-Coulomb塑性屈服条件。再利用Matlab平台编制有限元程序，并对地下洞室工程进行数值模拟。将所得结果与传统连续介质法的结果进行对比。结果表明，基于Matlab的Cosserat有限元程序的有效性及解决互层岩体这类问题的适用性与优越性。

以溪洛渡无压泄洪洞为研究对象，采用三维有限单元方法对不同洞室环境温度和围岩温度情况下的施工过程进行仿真模拟，通过比较底板、边墙和顶拱不同衬砌部位的最高温度、最大内表温差、最低温度、早期和冬季最大拉应力等，对洞室环境温度和围岩温度的变化对泄洪洞衬砌混凝土温度和温度应力，以及温度裂缝发生、发展与控制的影响进行分析。结果表明，洞室气温和围岩温度对衬砌混凝土的温度场和应力场均有明显的影响。在冬季施工衬砌混凝土更容易产生早期裂缝，夏季施工时既要防止早期裂缝，也要注意防止冬季裂缝。围岩温度低时，衬砌围岩侧混凝土拉应力明显增大，但对表面和中心的应力影响很小，因而对温度裂缝的发生影响很小。研究成果为隧洞工程衬砌混凝土的设计和施工提供有价值的参考。

采用ANSYS/LS-DYNA非线性三维动力有限元软件，对岩石在多孔同段爆破作用下的应力分布与传播机制，进行了数值模拟。得到了不同时刻的应力分布云图和典型单元的应力-时间历程曲线， 根据结果分析研究了应力波传播规律与爆破漏斗的形成过程，探讨了影响爆破漏斗形成的相关因素，并通过现场试验加以验证，试验结果与数值模拟结果相吻合。

以存储前移为主要思路，开发了离心场中高质量图像高速采集与位移非接触测量系统。该系统由图像采集、数据存储、通讯控制、分析处理和辅助制样5个子系统组成，能够克服高速旋转的离心场的干扰，在离心模型试验过程中高速采集高质量图像。该系统能够对多点同时进行测量，从而得到土体表面任意时刻、任意区域的位移场，并具有对土体无干扰、测量精度高、前期准备工作量小、自动化程度高等优点。使用该系统对土坡破坏离心模型试验中的土坡变形过程进行了测量，结果表明，土坡的破坏过程可分为均匀变形、应变局部化和破坏后变形3个阶段，加载过程中首先在坡顶和坡脚产生应变局部化。

针对非饱和土吸力测量与计算的困难，提出了一种利用土的电阻率结构参数预测基质吸力的方法。通过滤纸法测试重塑膨胀土的基质吸力，分析了非饱和土的基质吸力与体积含水率的关系，即土-水特征曲线的变化规律。在测试非饱和土横向与竖向电阻率的基础上，探讨了非饱和土的电阻率与其体积含水率的关系，并进一步研究了土的电阻率结构性参数 、 和 随体积含水率的变化规律。发现基质吸力与电阻率结构参数 之间存在良好的抛物线关系，利用这种关系可以准确预测非饱和土的基质吸力。利用土的电阻率结构参数预测吸力，避免了吸力量测与计算的困难，简单实用。