对单剪条件下的应力莫尔圆变化过程进行详细分析，将莫尔圆从初始状态到破坏状态的大、小主应力变化过程看做由若干个等增量步组成，从而推导出任意剪应力状态与初始状态对应的小主应力差值与两者大主应力差值的比为一常数，该常数可以根据初始状态莫尔圆和破坏时对应的莫尔圆确定。推导出单剪条件下任意剪应力对应的大、小主应力及主应力轴方向的表达式。讨论了土体材料参数及法向应力对主应力轴偏转过程的影响以及大、小主应力与剪应力的关系。结果表明：在土体材料参数一定的条件下，主应力轴方向由应力比唯一确定；法向应力一定，土体的摩擦角越小，相同剪应力对应的主应力偏转角越大；剪切起始阶段，主应力变化缓慢，随着剪应力增大，主应力急剧变化至土样破坏时保持不变。

参照上部结构抗震设计的方法，对土钉支护边坡的抗震设计提出了3个水准的抗震设防要求和两阶段设计法。综合考虑输入地震波的特性、边坡土体特性、坡高因素，以及土体边坡在水平地震激励下，其位移响应主要为剪切型变形，建立了土钉支护边坡地震动力简化模型。该模型将同一水平层不稳定土体、稳定土体在水平地震作用下运动趋势假想为同步，两者之间相互作用很小，因此，取不稳定土体和面板为研究对象。由于面板很柔，其运动随着土体的运动而变化，其刚度只考虑剪切刚度，将土钉处理成弹性支座，建立了土钉支护边坡振动方程，求解了在简谐地震作用下土钉支护边坡动力响应的解析解，通过该模型可以得到滑移面附近土钉轴力动力响应和土钉支护边坡的弹性动位移响应。最后，结合案例进行了分析，比较了按此分析方法与用ADINA按弹性有限元方法计算的结果，两者吻合较好。故这种方法可用于土钉支护边坡的第1阶段的抗震分析与设计。

黄土路基填料的变形特性直接关系到路基沉降和路基边坡坡度的选取，是黄土地基工程、边坡工程和洞室工程设计计算的重要参数。基于一维室内固结试验，分析了压实黄土变形特性。引入压缩变形系数，分析了压实黄土的物理指标（含水量、压实度）与变形指标（压缩变形系数、压缩系数）的关系，采用应变法来表达压缩变形曲线结果；引入非线性应力、应变关系的割线模量，研究了压实黄土的加荷本构模型和增（减）湿本构模型。结果表明：压实黄土的物理指标对其变形特性影响较大，压实黄土的应力-应变关系可以用幂函数 的形式来表达，提出了压实黄土的加荷本构模型和增（减）湿本构模型，该模型具有较高的可靠性，为研究黄土路基沉降特性提供了有力依据。

根据流体饱和的大理岩和砂岩的多级循环荷载试验，利用内时理论模型，分析了流体饱和岩石的弹塑性响应。在多级循环荷载过程中，岩石的应力-应变关系呈现尖叶状的滞后回线，滞后回线随着循环次数的增加向应变增大的方向移动，并不断地产生弹塑性应变。分析表明，多级循环荷载过程中，塑性应变相对于弹性应变而言是比较小的，而且随着循环数的增加，产生的塑性应变占整个应变总量的比例越来越小。黏弹性和微塑性分量分别通过时间和振幅因素影响了岩石的刚度，在中等应变范围内微塑性分量的存在使得饱和大理岩和砂岩的滞后模量随着应变振幅的增加而减小，而且孔隙流体的类型对岩石的滞后模量有影响。石油饱和岩石的滞后模量比水饱和岩石的滞后模量要大，这可能与孔隙流体的黏滞性有很大的关系。

分析了有效应力系数的物理机理及其主要影响因素，在此基础上，提出了等效孔隙连通率的概念，以此表征岩土类孔隙介质的结构和孔隙之间的连通性，建立了有效应力系数张量演化的普适性理论模型。基于大理岩峰后和砂岩不同塑性变形阶段的有效应力测试试验，分析了塑性条件下影响有效应力系数的主要因素，结果表明塑性条件下，影响有效应力系数的主要因素为等效孔隙连通率。利用试验数据，通过拟合得到了大理岩和砂岩的等效孔隙连通率随应变的演化规律，从而得到了有效应力系数与变形的关系。研究成果为弹塑性条件下的流固耦合研究提供了基础性的理论和方法支持。

为研究季节冰冻区土质边坡春融期常发生的浅层滑坡灾害，考虑盐水冰点低于水的冰点这一物理特性，设计了模拟土坡内部冻融界面的试验方法。比较了在不同含水率时，经冻融循环后土质边坡滑动面的临界深度，验证了在冻融界面上土质边坡的破坏形态，根据试验结果拟合了符合本文土样条件的土质边坡滑动面临界深度的损伤模型。分析表明，冻融循环后，随含水率和冻融循环次数的增加，边坡滑动破坏的临界深度值逐渐减小，经对试验数据拟合提出的临界深度随冻融循环损伤模型，可为季节冰冻区的边坡设计提供参考。

Monte Carlo（MC）法在目前边坡可靠度分析中是一种相对精确的方法，应用广泛，受问题限制的影响较小，适应性很强，其误差仅与标准差和样本容量有关。但其精度受随机抽样的可靠性和模拟次数制约，收敛速度慢，影响了实际使用。在极限平衡方法的基础上，用拉丁超立方抽样（Latin hypercube sampling，LHS）方法代替MC法的随机抽样，考虑边坡参数的变异性和相关性进行边坡可靠度分析。讨论了LHS法、MC法中可靠指标的各种计算方法，建议以破坏概率、安全系数均值和标准差作为评价指标。算例显示LHS法较MC法效率上有很大改善：较少的抽样样本就能反映参数的概率分布，可靠度分析收敛快，不需要大量的模拟，因此，值得在边坡可靠度分析中推广应用。也将工程上常用的均匀设计和正交设计用于边坡可靠度分析，结果表明，正交设计结果和中心点法比较接近，而均匀设计得到的结果则是不可靠的。

基于热力学的理论，利用van Genuchten的土-水特征曲线表达式，建立了一种能考虑温度影响的土-水特征曲线方程，并给出了推导过程。该表达式综合考虑了温度对表面张力和浸润系数的影响。相对于根据试验数据拟合的表达式，该表达式具有更加坚实的理论基础，更具适用性和一般性。选用MX-80斑脱土和黄土土样的试验结果，将该方程预测结果和试验结果进行了比较；可以看到，所提出的方程能较好地反映非饱和土土-水特征曲线随温度而变化的情况。

研究软土蠕变过程的微结构变化可深入了解蠕变特性的内在机制。在对漳州软土进行多种蠕变试验的基础上，利用微观定量化技术，对比原状软土与蠕变条件下土样的微观孔隙，从微观角度对蠕变机制进行了解释。研究表明，土样产生蠕变变形后，孔隙大小变化遵循孔隙均匀化原理；孔隙的复杂度与定向性降低；孔隙形状趋向扁圆形发展。发现不同的蠕变试验方法下，孔隙的微结构参数对蠕变变形的敏感度是不一样的，建议针对不同的蠕变试验方法，宜采用不同的微观参数来进行微结构特征的描述。揭示了土体不同蠕变表现，实际上都是土内部结构不断改变自我调整再造的过程。通过对软土蠕变特性的本质因素的研究，可以解释宏观工程现象，为合理的蠕变本构关系提供了依据，以指导工程实践。

在水库运营过程中，水库涉水滑坡会有部分滑体没在水下，在采用传力系数法进行滑坡稳定性计算时，滑坡稳定性系数与水下条块的水压力紧密相关。在分析极限平衡法中水上岩土体水压力及渗透力计算方法的基础上，通过水下三角形条块和四边形条块的水压力计算，探讨了传力系数法中位于水下条块的抗滑力及下滑力的计算方法，得出了水下滑体的抗滑力和下滑力只与浮重力的大小有关，与浸没在水下深度的变化无关的结论。研究成果简化了水压力的计算，对水下滑体水压力及稳定性计算具有重要的参考和借鉴意义。

考虑群桩的“束缚作用”，基于剪切位移法的理论，提出了竖向荷载作用下用于层状地基大规模群桩沉降分析的简捷实用的解析算法。以单桩位移积分方程为基础，导出了桩顶位移与轴力和桩底位移与轴力之间的关系，考虑桩-桩相互作用，得出了计算群桩沉降的柔度矩阵方程。推导过程中，桩被分成任意n段，因此该方法可以用于地基土任意分层的群桩沉降计算。算例分析表明，该方法与边混合法和界元法有较好的一致性。

对吸湿与脱湿过程中引起非饱和土土-水特征曲线滞后性质进行机制分析，认为在微观角度看，接触角的差异是主要原因。基于热力学原理，假定粒间弯液面为一圆弧，综合考虑不等径颗粒半径比、接触角等因素，应用几何关系导得了两接触土颗粒填充角之间的迭代关系，并进行编程计算。在此基础上，引入热力学弯液面压强计算公式和水量体积计算公式，得到了不等径土颗粒间基质吸力－水量计算方法。应用该方法对不同接触角条件下的单个弯液面和不同堆积形式土粒的土-水特征曲线进行了解算，结果表明，由于接触角不同，土-水特征曲线具有明显的滞后现象；孔隙填充将引起低吸力状态土体含水率增加，其对松散颗粒影响较大，含水率可增大达90%；颗粒堆积形式及级配对接触角不同引起的滞后现象影响不大。此外，仅考虑接触角因素无法解释滞回圈的形成，其计算理论有待进一步深入研究。

利用应力控制式CT-三轴仪，在控制吸力的条件下研究了原状Q3黄土的细观结构演化和强度特性。结果表明：侧向卸载时，非饱和Q3黄土的应力-应变关系呈硬化型，可用双曲线描述；利用CT数据与试验中所施加偏应力之间的关系可确定试样的屈服应力，屈服应力随着吸力和固结净围压的增大而增大；侧向卸荷剪切试验结果得到的强度参数低于常规三轴压缩剪切试验的结果；利用定义的非饱和Q3黄土的结构参数，建立了侧向卸载过程的细观结构演化方程。

基于统一弹塑性本构模型的有限元理论格式，根据ABAQUS的UMAT格式要求，编制相应的接口程序，将统一弹塑性本构模型引入ABAQUS中。采用退化的统一强度模型（ 时，为Mohr-Coulomb模型）与ABAQUS自带的Mohr-Coulomb模型，对单轴试验和圆形硐室进行弹塑性分析，验证所开发材料子程序的正确性及高效性。考虑到统一强度模型的一般情况（ ）和屈服面硬化条件，对圆形硐室进行弹塑性计算，得到应力场的变化规律。所提出的研究思路具有普遍性，为采用ABAQUS平台进行本构模型的二次开发提供了借鉴和参考。

简要地介绍了Herle和Kolymbas针对黏土建立的亚塑性本构模型的方法。结合黏土的特性以及对响应包络线的分析，详细地列出了HK模型几个尚未解决的问题，并对该模型3个参数分别进行了改进，建立了改进后的HK亚塑性公式以及参数的确定方法。改进后的模型继承了HK模型参数少、易确定以及公式简洁等特点，使HK模型不仅具有严密的数学和力学基础，而且具有较好的实际意义。

对低渗透岩石的渗透性测试一般采用瞬时压力脉冲法，但该方法不能真实模拟野外高孔隙水压力、小水力梯度的现场实际条件，而且试验存在较大误差。为此开发研制了一套新型高压渗透仪，在渗透出水端安装了管路过滤器、调速阀两种器械元件，可手动任意调控流量大小，而流量大小采用精确测量渗出水体积变化量表示。试验只要保证进水端水压不变，当调控的水流量与试样的渗流量达到平衡时，则会在出水端形成一个稳定的水压值。该套试验设备不但可对圆柱体试样进行渗透性、力学特性测试，而且还可以对方柱体试样进行渗透性测试，实现了对岩石实际所处应力、高孔隙水压力环境的真实模拟。实测检验理论技术可行，达到了满意的试验效果。

作者以损伤理论为基础，建立了非饱和原状黄土的非线性损伤本构模型，模型可反映原状非饱和黄土独特的力学特性。该模型共包含13个参数，都可以通过试验测定。该模型进一步揭示了非饱和土体中某些应力应变特性的内在规律，从而把非饱和黄土的本构模型研究推到了一个新的水平。

针对垃圾填埋工程中复合衬垫的界面抗剪特性，利用改进的叠环式单剪仪，对由砂土-无纺型土工布-土工网格-土工膜-夯实粘土组成复合衬垫进行了整体剪切试验研究。重点讨论了复合衬垫整体单剪试验的应力-位移曲线、相同剪切应力下各个界面的位移大小与变化特征和强度特性。研究结果表明：复合衬垫整体单剪试验的应力-位移曲线在低法向应力试验中没有呈现明显的软化特征，在高法向应力试验中有硬化现象；随法向应力增加剪切破坏面会发生转移；目前常用的把复合衬垫拆分为单个界面进行研究来确定最危险界面的方法不能够正确地反映填埋场中的复合衬垫在加载过程中的衬垫单元的实际受压变形情况和在剪切变形过程中最危险破坏面转移的情况；复合衬垫界面的抗剪强度包线呈现双曲线性质。

采用大型三轴试验机，对粗粒料进行了常规三轴、等p和等应力比等不同应力路径的试验。通过对试验结果进行对比分析，研究了粗粒料在不同应力路径下的应力-应变、变形和强度特性，并对粗粒料的卸载体缩现象进行了分析和探讨。结果表明，应力路径对粗粒料的应力-应变和变形特性影响较大，而对强度特性影响较小；卸载体缩主要是由偏应力比η的变化所引起的，与应力路径关系很大。

针对取自于长江口的海洋原状饱和软黏土，利用土工静力-动力液压三轴-扭转多功能剪切仪，在控制不同初始固结参数的三向非均等固结状态和不排水条件下，分别进行了轴向和扭转双向耦合循环剪切以及循环扭剪等多种复杂循环剪切试验。分别研究了初始大主应力方向角、初始偏应力比、初始中主应力系数以及循环剪切应力模式等因素对门槛循环应力比的影响。试验结果表明，在三向非均等固结条件下，初始大主应力方向角、初始偏应力比对门槛循环应力比影响显著，门槛循环应力比随着初始大主应力方向角与初始偏应力比的增大而明显减小；而初始中主应力系数对门槛循环应力比基本没有影响。循环剪切应力模式对门槛循环应力比具有显著影响，在相同的初始固结应力条件下，循环耦合剪切试验确定的门槛循环应力比明显小于循环扭剪试验所确定的门槛循环应力比。

利用改进的三轴渗透试验装置对某高堆石坝心墙黏土进行了一系列剪切过程中的渗透试验，揭示了黏性土发生大剪切变形过程中其渗透系数随轴向应变的变化规律，并分别对围压、渗透压力、渗透方向等因素对土体渗透性的影响进行了探讨。研究结果表明，黏性土大剪切变形过程中其渗透性变化规律一般表现为：在剪切变形起始阶段，渗透系数迅速减小，随着轴向应变的增加，其变化越来越缓慢，最后基本上趋于稳定。轴向应变、围压、渗透压力等是影响渗透系数的主要因素。

为分析红黏土地基及其强夯法加固后的水稳定性问题，对红黏土及其击实样在饱和前、饱和后的固结特性以及剪切特性进行了室内试验。研究表明，土样经过击实后，压缩稳定后的应变值比较小，压缩稳定再浸水后土样的变形只有少量增加；原状土样在剪切过程中一般呈现应变软化的特征；固结饱和后快剪试验强度明显要比固结未浸水试验强度要小。因此，浸水效应对红黏土强度的影响是很明显的。

隧道爆破开挖过程对隧道围岩的扰动，可以用弹性动力学的Lamb问题来描述。利用动态光弹性方法，对Lamb模型进行了验证，研究了冲击荷载下模型内应力波的传播、相互作用以及刻槽的拦截效应。结果表明：（1）冲击荷载作用下，模型内传播的有P波、S波和Rayleigh波，与Lamb模型的力学解答是一致的；（2）等差条纹图的分布规律，可以合理解释岩爆高发区段与开挖面的位置关系，认为P波和Rayleigh波的致裂作用和传播规律是岩爆发生的重要因素；（3）在模型表面的刻槽，可以实现对岩爆有突出贡献的Rayleigh波的大量拦截，说明在隧道表面切槽的岩爆控制方法是可行的。

对40块粗砂岩试件高温后的密度、纵波波速和抗拉强度变化规律进行了试验研究。结果表明，高温后粗砂岩的密度随试验温度的升高减小幅度很小，几乎可忽略不记；高温后试件中纵波波速的传播随温度升高基本呈线性降低，而减小率呈二次曲线规律变化；存在一个温度点R，使高温后试件的抗拉强度呈开口向下抛物线关系变化，且在R温度作用后试件抗拉强度达到最大；当试验温度大于700 ℃后，试件的抗拉强度变得很小，且当温度升高时变化幅度也很小。高温后纵波波速与抗拉强度关系复合2次曲线关系。

基于三轴试验方法，对不同布筋方式的加筋膨胀土试样的强度特性和变形过程进行研究。室内三轴试验表明，非均匀加筋型式较适合低围压、变形小的加筋土体工程；高围压、大变形的加筋土体工程采用均匀布筋型式将会取得较好的效果。试样变形过程表明，加筋试样随着轴压的增加，将会形成多鼓状变形，并且中间土体最终变形将超过端部土体变形；该变形过程可较好地解释加筋挡土墙随着时间和外部荷载的作用出现中间部分突出的现象。试验结果对加筋土体施工将会起到一定的指导意义。

介绍了岩体锚杆的加固机制，推荐了相应的极限平衡法和有限元法，并将其应用于筱溪重力坝坝基的锚筋桩锚固研究。该坝坝基受顺河向区域性断层影响，河床中部破碎带及影响带宽达180 m。为解决坝基稳定问题，布置了系统的锚筋桩。通过现场试验，证实了坝基锚筋桩锚固的可靠性。通过分析计算，对锚筋桩的倾角、长度、间距等参数进行了设计。在施工工艺方面也作了精心安排。该工程已顺利实施，并于2008年1月开始正常运行。

郑州-西安铁路客运专线穿越西部黄土分布的主要地区，该线含大量单洞双线隧道，其开挖面积大于160 m2，跨度大于15 m，属于超大断面隧道。由于黄土的特殊性质以及开挖跨度与断面的增大，隧道围岩压力随埋深的变化尚不清楚，目前对该类型隧道的深、浅埋分界深度界定认识不统一。通过郑西线12座隧道地表裂缝与埋深关系的现场调查，初步确定了大断面黄土隧道的深、浅埋分界范围，指出小于11 m可作为超浅埋，40～60 m为浅埋与深埋分界深度，大于60 m为深埋；基于裂缝调查，按剪切滑移破坏极限状态理论对以上分界范围进行了理论分析与验证；精心设计现场试验，在浅、深埋等地段布置17个量测断面进行围岩-初期支护间接触压力的量测，发现实测围岩压力与界定的深浅埋计算结果吻合良好，表明所给深、浅埋界定范围正确。

层状岩体在地下工程中经常遇到的，它具有明显的各向异性力学性质。结合共和隧道现场监测和数值模拟相结合的方法对层状岩体的破坏特征进行了分析，研究结果表明：围岩的变形位移、破坏区都主要集中隧道拱顶右侧，即靠河侧大于靠山侧。隧道围岩变形破坏区不在最大主应力方向上，而是在岩体层理垂直方向。层状岩体中洞室变形破坏特征除了因地形产生的偏压影响外，更重要的是受地层结构特征的影响，即与层状岩体的力学性质极大相关，其结果可为指导隧道的施工和设计提供有效依据。

垃圾填埋场稳定影响因素的选取和研究是稳定分析的重要组成部分，而确定主次要因素的方法就是进行影响因素敏感性分析。利用BP神经网络结合正交试验设计方法，对填埋场沿衬里滑移破坏的影响因素进行敏感性分析。通过对工程实例的计算，该方法与传统法有着相同的因素敏感性排序，但决定排序的极差值有所不同。由于该法能考虑多因素同时变化，故其极差值的大小更能反映因素敏感程度的差异。BP神经网络结合正交试验设计法与传统法相比能节省计算工作量。研究结果显示，影响填埋场滑移稳定性的最主要参数为复合衬垫层间最小摩擦角和垃圾的堆填坡角。因素敏感性排序的确定为填埋场的优化设计、施工、试验、运营管理提供了理论依据。

基于水化学溶液浸泡的饱和灰岩三轴压缩试验结果，分析了影响灰岩变形及强度等力学特性的主要因素，认为随溶液酸碱度增加，弹性模量及峰值强度均有降低的趋势；相同pH值，Na2SO4溶液、蒸馏水和CaCl2溶液对灰岩强度的弱化程度依次降低；随着围压的增加，岩石强度逐渐增大，岩石到达峰值强度时的轴向变形也越来越大，塑性变形明显增加。考虑应力路径和化学溶液的影响，利用遗传算法优化神经网络结构，建立了进化神经网络本构模型。通过样本学习模型能较好地描述化学环境下灰岩的力学性能，5种不同化学环境下的力学试验验证了进化神经网络模型模拟结果的可靠性，该方法可以推广到化学环境下其他岩石的力学试验模拟。

不良地质条件是影响TBM施工隧洞管片结构安全的重要因素。综合考虑围岩地质条件和衬砌结构的不确定性，提出了一种定量分析TBM管片结构失事概率的新方法。在基于Markov过程估计隧洞沿程地质岩性变化概率的基础上，建立了隧洞任意位置处管片选型不匹配的概率模型；考虑围岩和管片参数的不确定性，采用随机有限元方法计算某一类型管片在不同围岩下的失事概率；由此，采用全概率公式，可计算隧洞沿程任意位置处管片结构的失事概率。结合实际工程，针对施工期工况，确定了该隧洞管片沿程的失事概率、最大失事概率及其所对应的位置等，为管片选型、优化设计及TBM施工期的风险防范提供了依据。

介绍了传统堤坝劈裂灌浆工存在的主要问题，通过对灌浆起始劈裂点的力学求解，分析了劈裂灌浆浆液扩散规律；提出了坝体底部首先劈裂的灌浆工艺。以山东某水库堤坝劈裂灌浆工程为研究对象，利用三维有限差分数值方法分析了坝体底部劈裂灌浆引起坝体的应力和变形特征。结果表明，采用应变软化模型能有效的模拟土体材料的弹塑性力学行为，反映灌浆完成后浆脉的固结和周围土体的湿陷作用，即“浆坝互压”的作用机制，分析结果与实测结果吻合较好；同时得到了一些有价值的结论，为劈裂灌浆防渗加固工程的施工和设计提供理论指导。

从砂浆锚杆锚固体自身的特点出发，借鉴钢筋混凝土结构锈胀开裂研究成果，对锚杆砂浆锈胀开裂过程进行了分析。考虑锚杆锈蚀体积膨胀过程，以填充系数表示砂浆开裂过程中锚杆锈蚀产物的损失，建立了锚杆锈蚀后砂浆内部位移模型，以弹性力学为基础，引入围岩参数影响系数概念，对锚杆锈蚀导致砂浆保护层开裂过程以及围岩参数对开裂过程的影响程度等进行了分析研究，并采用有限元分析方法对其进行了验证。理论分析结果表明，因锚杆锈蚀而导致的砂浆保护层开裂以及裂纹的扩展情况均与围岩特性密切相关，砂浆开裂后裂纹会经历一段稳定扩展过程，裂纹的最大稳定扩展半径随围岩参数影响系数的增加而增大，在合适的围岩参数条件下，裂纹可以一直稳定扩展致整个砂浆保护层外壁。有限元分析结论与理论结果一致。

由于岩土结构的变化，全断面盾构机在掘进过程中推进力和扭矩需要进行适当的顺应性设计以获得良好的掘进效率，以减少刀具磨损和损伤破坏事故的发生。针对盾构机在掘进过程中遇到的典型地质结构，建立地质结构的圆形百分比模型，分析刀盘上不同刀具在掘进过程中载荷受力，建立不同刀具及总扭转载荷的数学表述方法，基于该方法对盾构机在异质岩土结构中旋转时刀盘总扭矩随旋转角度的变化特性进行研究，结果表明，在软岩与硬岩比例大约为30%时刀盘的扭矩载荷波动最大，容易造成刀盘堵转及损伤事故，该可以解释云南上公山隧道掘进时频繁堵转产生机理，为异质岩土掘进时盾构机冗余驱动电机的顺应性设计提供指导。

为了深入研究桩筏基础中桩周土体位移场特性及其工作机理，以数字图像相关技术（DIC）的基本原理为基础，编制相应的位移场分析程序，并利用该程序对桩基模型试验中获得的系列图像进行分析，得到了桩周土体位移场渐进性发展变化的全过程，同时对不同桩距桩筏基础的破坏模式作出推断。研究结果表明：利用自行编制的DIC程序分析桩周土体位移场是可行的，并可以得到全场位移。对于不同桩距桩筏基础，小桩距削弱基桩承载力，随着桩距的增大，这种削弱作用减弱。3b（b为方桩边长）桩距桩筏基础中，土体压缩区主要集中在桩端以下土层，基本符合实体深基础的破坏模式；而6b桩距桩筏基础，土体变形区域主要集中在桩身上部1/3L（L为桩长）范围内，明显小于3b桩距桩筏基础的影响深度，基础最终因桩间土体侧向挤出而破坏。

基于桩间土的斜拱效应，考虑边坡的倾角对抗滑桩桩间距的影响，并以此建立计算模型。首先在假定土拱的轴线为抛物线的基础上，根据水平面、竖直面内的静力平衡条件和强度条件，推导出桩间距的计算公式，分别得到了相应的合理桩间距计算方法。其次通过具体工程实例，阐述考虑边坡倾角情况下抗滑桩桩间距的计算过程，得到了比较合理的计算结果，并分析了桩间距与土体内摩擦角以及桩间距与坡面倾角之间的关系。分析结果表明，在其他因素不变的情况下，桩间距随桩后土体的内摩擦角增大而增大，随边坡倾角增大先增大后减小。

结合大帽山隧道Ⅴ级围岩段施工参数优化的试验，通过爆破震动速度、岩体声波波速和围岩内部位移的现场监控量测工作，研究既有隧道旁新建大断面隧道双侧壁导坑法施工时岩体的损伤程度和范围，进而优化导洞的单循环进尺、爆破参数等施工参数。研究表明：推进式往复爆破作业的双侧壁导坑法开挖的隧道必然导致围岩产生一定程度的损伤、破坏，尤其是小净距隧道间的中夹岩岩墙；双侧壁导坑法开挖的大断面隧道，控制岩体的损伤程度和损伤范围是相互矛盾的，通过减少单循环开挖进尺来减少爆破震动速度，只能控制岩体的损伤范围，多次的重复爆破导致损伤岩体的损伤程度更大，极大影响围岩稳定；相反，通过适当加大单循环开挖进尺来控制损伤程度的同时，过大的爆破震动速度导致损伤范围更大，极大影响邻近既有隧道的安全运行。利用现场监测数据，通过在UDEC软件中实现的岩体各向异性爆破损伤模型，计算导洞推进式开挖全过程围岩压力的变化和既有隧道支护结构的状态，综合考虑各种因素，优化得到折中的单循环进尺。

现有桩筏基础分析方法仅能利用地基分层考虑土层的竖向不均匀性，对土层水平向不均匀性的分析却是无能为力。为了改进现有方法，首先计算地基多个勘察孔在水平面上的Voronoi图，利用Voronoi图最近影响范围特性，通过把多边形范围内土层按最近勘察孔的土层资料替代的方法，近似分析水平向不均匀土层上的桩筏基础。分析时按Bowyer-Watson算法计算Delaunay三角形，然后用间接法得到Voronoi图，借助C++计算机语言编制程序分析桩筏基础。通过一个桩筏基础计算模型，对比分析采用多个勘察孔和一个勘察孔土层资料桩筏基础的分析结果，发现土层水平向差异较大时，基础沉降、桩顶反力分布，筏板弯矩等结果差别较大。故对土层不均匀性较明显地基上的桩筏基础设计，宜采用Voronoi图算法应用全部勘察孔资料进行分析。

根据软土地基上膜袋围堰自身特性，考虑土工膜袋纵向抗拉强度的影响，建立了膜袋围堰整体稳定性分析模型，定量研究了土工织物膜袋抗拉力、袋内填充土体强度参数以及膜袋充填厚度对围堰整体安全系数的影响。对膜袋围堰场地进行了现场沉降观测，根据室内软土的固结试验和渗透性试验，结合观测数据对常值参数灰色模型预测方法进行修正，利用修正模型对围堰的长期沉降进行了预测。研究结果表明：围堰整体安全系数随着土工织物膜袋抗拉强度及袋内填充土体强度参数的增大显著增加；随着膜袋充填厚度增大，围堰整体安全系数先迅速降低，后趋于稳定。软土地基的固结特性与其长期沉降有紧密关系，实际预测时应根据不同软土的固结性质选取沉降预测模型，以提高预测精度。

南海西部东方1-1、崖城13-1和乐东等气田具有CO2含量高的特点，每年从生产出的天然气中分离出大量的CO2。为了减少CO2在大气中的排放，考虑在莺歌海地区选择合适的盐水层埋存体，拟进行CO2地质埋存示范工程。根据CO2在盐水层中的各种埋存机理，并考虑盐水层构造特征对CO2运移分布的影响，提出了一种较为准确的CO2埋存潜力评估方法，并利用此方法对筛选出的5个备选盐水层进行了评估。评估结果表明，各盐水层埋存潜力巨大，都远远大于示范工程期限内预计的CO2埋存总量，并可将这些盐水层作为将来海南省及临近广东省人为CO2的埋存场所。南海西部东方1-1、崖城13-1和乐东等气田具有CO2含量高的特点，每年从生产出的天然气中分离出大量的CO2。为了减少CO2在大气中的排放，考虑在莺歌海地区选择合适的盐水层埋存体，拟进行CO2地质埋存示范工程。根据CO2在盐水层中的各种埋存机理，并考虑盐水层构造特征对CO2运移分布的影响，提出了一种较为准确的CO2埋存潜力评估方法，并利用此方法对筛选出的5个备选盐水层进行了评估。评估结果表明，各盐水层埋存潜力巨大，都远远大于示范工程期限内预计的CO2埋存总量，并可将这些盐水层作为将来海南省及临近广东省人为CO2的埋存场所。

以往对沉桩挤土效应的研究主要集中于单桩或双桩，对群桩挤土效应分析较少。基于室内模型试验，分析了群桩压入软土后土体的变形情况，得到了沉桩过程中及压桩后土体侧向位移、竖向变形和土层表面隆起变化的规律。认识到单桩侧向挤土位移随着距桩边距离的增加而以近似对数规律衰减，群桩压入后土体水平侧移和地表隆起是不断累积的，存在着已压入桩的遮帘作用，而且桩施工顺序对土体位移起到了关键作用，应该在实际工程中得到重视。

盾构隧道施工中，提前预知盾构影响范围内的地表沉降情况对减少施工对既有建筑物的危害是有帮助的。Peck法公式用于描述隧道掘进引起地表沉降分布曲线已经被工程界广为接受，但地层损失一般从工程经验中获得，导致该理论在实践中应用受限。基于实测沉降数据，用最小二乘法求解地层损失，并且对Peck法公式进行了拓展，建立了一种用于预测盾构影响范围内地表沉降情况的实用方法。并编制了可视化的电算程序，工程实例表明，该方法行之有效。

用生石灰处理软弱地基是工程中最常用的手段，生石灰膨胀量的计算是核心问题。为了研究生石灰的膨胀特性，以生石灰和生石灰与水泥的混合料为试样，考虑了磨细度、配合比及约束力等影响因素，进行室内试验，得到了生石灰的膨胀规律，即不论其他影响因素如何变化，生石灰体积膨胀系数 与约束力 总有如下数学关系： ，此关系由试验得出。用于地基处理时，膨胀系数 取决于地基土侧压力系数 、重度 以及深度 ，其关系为： ，该公式可为与生石灰有关的地基处理问题提供更可靠和准确的计算依据。

以三维实体模型为基础，提出了三维地层实体模型，给出了三维实体地层模型的体系数据结构和几何拓扑结构，完整描述了三维地层模型。给出了地层模型的构造过程，并讨论了地层缺失、倒转等的特殊地质状况的构模处理方法。三维地层实体模型是完整，全面的地层模型，比基于多层网格和三棱柱体元的地层模型具有更多的优点。

采用荷载控制、非对称正弦波动荷载对水泥土进行疲劳载荷试验。在动荷载的作用下，水泥土表现为低应力性破裂特征。通过试验结果分析，提出水泥土应力空间的疲劳破坏准则，建立了水泥土3参数幂函数疲劳寿命模型。分析了影响水泥土疲劳寿命的主要因素，结果表明：动荷载应力水平越高，水泥土的疲劳寿命越短，反之越长；水泥土的龄期越长、水泥掺合比越大，水泥土的疲劳寿命越长。

为了考虑应力拉压和压力（化学）溶解对裂隙开度的综合影响，对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型中裂隙开度的计算模型作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库算例，就岩体裂隙开度变化的3种工况，分析了岩体中的温度、孔（裂）隙水压力、地下水流速和主应力的变化、分布情况。结果显示：3种工况的计算域中温度场基本相同；孔（裂）隙水渗流场形态相似，但其量值有一定差别；工况1的裂隙开度在应力和压力（化学）溶解的共同作用下闭合量最大，负孔（裂）隙水压力增值最高；核废物的释热效应明显地改变了岩体自重应力场的水平分量，但对其垂直分量影响较小。

考虑流变作用，建立三维有限元模型进行数值计算，以洞室变形和点抗滑安全系数为指标，针对向家坝水电站地下厂房围岩的特殊性进行稳定性研究，结果表明，随着围压的增高，流变速率逐渐减小，初始应变逐渐减小；软弱夹层处流变速率较其他岩体减小缓慢，且开挖后流变达到稳态状态时软弱夹层最终流变位移较大；黏弹塑性下围岩位移分布及变化规律与弹塑性一致，但黏弹塑性下计算位移明显要比弹塑性大；流变效应对岩体变形和稳定性，以及对支护结构有重要影响；黏弹塑性情况下，洞室围岩特征点抗滑安全系数比弹塑性条件下小，软弱夹层出露处和拱顶点抗滑安全系数较低，点抗滑安全系数分析还表明，软弱夹层对其稳定性影响明显，验证了位移分析结果。

贯穿白鹤滩水电站地下洞室群的层间错动带是发育于各岩流层顶部凝灰岩层中的缓倾角、贯穿性的错动构造。受不同地质构造作用的影响，在错动带内部形成夹碎裂岩和泥岩不同构造。由于其内部构造相对复杂，因此，其力学行为的描述也较为困难。为了直观合理地揭示其力学特性，将该地质构造考虑为一种上下接触，中间夹软弱带的“夹心饼干”结构。在现场试验的基础上，借助FLAC分析其力学特性，将获得的规律和计算参数应用到地下洞室群的围岩稳定分析中，利用抗剪强度极限平衡原理分析加强支护对错动带稳定的影响。

应用UDEC程序模拟了爆破震动波在两种凸形地貌中的传播特征，并与广东岭澳核电站2期基础爆破开挖现场监测结果进行了对比。结果表明，凸形地貌对爆破震动波具有明显的放大作用，其数值模拟结果与现场监测结果吻合得比较好。研究结果还揭示，在一定爆破能量下，爆破震动波速度放大系数并不随台阶型凸形地貌的增高而单调增加，而是先随凸形地貌高度的增加而增加，在凸形地貌高度达到某一临界值时放大系数达到最大值，当凸形地貌高度超过这一临界值时，放大系数随凸形地貌高度的增加而减小。另外，在孤立凸形地貌下爆破振动波速度放大系数还与凸形地貌的高宽比有关。

为准确地计算特大型地下水封储油岩洞库地下水的渗流量，根据现场调查、测试与监测以及室内外物理力学试验，采用了三维多孔连续介质流-固耦合有限差分数值模拟计算分析软件模拟地下水渗流场。提出了一种适用于特大型地下水封储油岩洞库地下水渗流量计算的合理方法。经与法国专家经验法、大岛洋志经验式、《铁路工程水文地质勘测规范》（TB10049－96）等方法的计算结果进行比较，结果比较接近。该计算方法适用于试验数据和资料匮乏的可行性研究阶段的特大型地下水封储油岩洞库围岩地下水渗流量或涌水量的计算；考虑地下水流-固耦合分析时，单洞室的涌水量比只考虑地下水流动作分析时稍小；考虑流-固耦合作用比不考虑流-固耦合作用时围岩地下水的最大渗流速度稍小。

温度示踪的研究区域大多在地表浅层，浅层地温场主要受气象和水文影响。气温波动可用傅立叶级数精确表示，由此建立了在表层气温和垂向水流共同影响下的浅层地温场瞬态分析模型，用Laplace变换的方法得到其解析解，并用有限元模拟了垂向水流对浅层地温的影响。模拟结果表明：浅层地温有季节波动，在地下水补给区，气温波动振幅衰减速率明显减缓，表现为表层气温波动可以影响到更深的深度；在排泄区，温度波振幅衰减很快。另外，还模拟了水平集中渗漏带附近的瞬态温度场，发现由于热对流的传热能力远大于热传导，强渗漏带温度迅速与补给源温度相一致，温深剖面出现异常，温度异常带形成后，继而通过热传导改变较大范围内地质体热量分布。离低温补给源越近，地质体降温越快，温度改变越多；反之则越慢，温度改变越少。因此，由温深剖面的温度异常，可精确探查渗漏带位置。

针对北皂海域下软岩层覆盖的松软煤层的开采，建立相应的二维数值模型，应用有限差分Flac3D软件对其采煤过程进行了数值模拟，对顶板超前支承压力分布规律做了分析。得出了超前支承压力存在两个峰值，其峰值大小、位置受煤层采动影响的变化规律。定性研究了顶板刚度、煤体强度和埋深对超前支承压力分布的影响。研究对海底采煤的安全生产具有重要意义。

长输油气管道经过黄土冲沟边坡时常常采用斜井穿越的方式，采用数值强度折减法与实际地形建模结合的方法，以陕西千阳黄土冲沟边坡为例，通过对黄土力学参数的不断折减，以收敛性准则作为边坡是否产生滑动的破坏判据，根据边坡滑动时的位移等值线图确定了边坡潜在滑动面的形状及位置，确定了管线穿越斜井的初始安全设计参数；基于初步设计参数研究了管线斜井开挖过程中井周土体的位移变化规律，并对斜井开挖后黄土冲沟边坡的稳定性安全系数进行了进一步分析计算。分析结果表明，所给出的管线穿越斜井设计参数的确定方法，能在设计阶段有效避开冲沟边坡潜在滑动区，基于这种设计参数使得管道斜井施工对边坡稳定性影响很小，边坡安全系数由1.162变为1.156，变化不大。根据计算结果，对斜井支护区域也提出了合理的建议。

考虑核电厂地基-基础的动力相互作用，应用显式动力有限差分法分析了地震作用下极软岩、较软岩、坚硬岩上核电厂建筑结构基础的地震响应特征，比较了岩石坚硬程度对基础加速度反应谱的影响。研究表明：随着岩石坚硬程度的提高，核电厂建筑物结构基础的地震响应有增加的趋势；在周期轴上，基础处的加速度反应谱曲线会随着岩石坚硬程度的提高逐渐向短周期（高频段）方向移动。在高频段，建造于较坚硬岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大；在中等频段，建造于较软岩石上基础结构的加速度反应谱值偏大；在低频段，岩石坚硬程度对加速度反应谱的影响不显著。

通过钻孔摄像技术获取岩体的结构特性，提出一种评价岩体完整性的新方法——RMDI法，并应用于开滦煤矿唐山矿区数字钻孔摄像工程地质勘测中的离层孔。结果表明：（1）高精度的钻孔图像能为岩体完整性评价提供可靠的结果；（2）DIDF能反映钻孔壁岩体完整程度的轴向分布状况；（3）RMDI法用于评价岩体完整性是可行的；（4）RMDI法能实现全孔段或局部孔段的岩体完整性评价，完成对岩体不同完整段的位置搜索。

针对时域反射法（TDR）在边坡工程监测中的应用，在简要阐述TDR技术基本原理的基础上，通过对几种不同型号同轴电缆进行室内剪切试验和在实际工程的施工过程监测系统中进行应用试验，研究了不同型号同轴电缆在相同剪切变形条件下TDR波形的不同反映，对比分析了TDR技术与钻孔测斜技术的监测结果，得出了TDR技术能快速、经济、安全、准确确定边坡滑动面位置的结论，并提出了应根据监测目的选择不同型号同轴电缆的应用准则。研究表明，TDR技术非常适用于边坡勘察。

对大面积自然山区进行高精度的滑坡灾害监测一直是我国及其它地质灾害频发国家的一个重要课题，尚未得到很好解决。D-INSAR技术是近年来微波遥感发展的一个重要方向，理论上可以以厘米甚至更高的精度对连续大面积的微小地面活动进行监测，被认为是极具应用前景的滑坡灾害监测技术。为此以应用D-INSAR技术对大范围的自然滑坡进行监测和预警为目的，详细地推导了D-INSAR技术监测形变的原理公式并介绍了方法和数据处理流程，在全面回顾该技术在国内外滑坡监测中的应用现状和实例的基础上，分析了D-INSAR技术在滑坡监测中的优势及问题点，并结合最新技术进展提出了解决方案，认为应该综合利用先进地球探测及数字处理技术与D-INSAR技术相结合来克服D-INSAR技术中的问题点。具体介绍了永久散射体（PS）技术、小基线子集（SBAS）技术、GPS技术及基于地面的LISA技术等，并对这几种技术与D-INSAR技术的结合进行了探讨，使其达到对滑坡更有效的监测。