进行了H-V（水平-竖向）加筋饱和砂土固结不排水三轴试验。加筋材料采用镀锌铁皮和有机玻璃两种不同材料，在不同竖筋高度、不同围压下共进行了44组试验，研究了加筋饱和砂土的应力-应变关系、孔压-应变关系、强度特性及破坏形态，探讨了不同加筋高度、不同围压及不同筋材对加筋饱和砂土强度的影响，同时比较了立体加筋与土工格室加筋的异同，对饱和紧砂的空化现象及其影响进行了分析。试验结果表明，相对于无筋土及传统的水平加筋土而言，其抗剪强度均有大幅度提高；尤其是镀锌铁皮加筋，不仅提高了饱和砂土的有效黏聚力，也提高了有效内摩擦角，同时改善了砂土的延性。

桩-土相互作用机制是边坡抗滑桩设计需要考虑的重要因素之一。基于抗滑桩在侧向荷载作用下的受力条件，通过土力学和弹性力学的基本理论，导出了桩-土作用下桩后土体任意点的应力解析解，建立了土拱的力学模型；获得了土拱应力的等值线分布，得出了双曲拱、扩肩拱、马鞍拱和圆弧拱4种土拱形态，分析了不同桩间距、桩宽、桩后距离及土体力学特性对土拱效应的影响及其变化规律，阐明了土拱的作用机制。以拱体内土体破坏时的极限平衡状态为依据，基于Mohr-Coulomb抗剪强度理论建立了最大桩间距控制方程，并给出了具体的工程实例，对桩-土相互作用机制和抗滑桩设计理论研究具有一定的参考价值。

基于多个工程的实测数据，研究了扩大头锚杆的力学机制，指出其力学过程可分为3个阶段：第一阶段为静止土压力阶段；第二阶段为过渡阶段，其特征是位移曲线出现有一个拐点；第三阶段为塑性区压密—扩张阶段，其特征是随着土体的压密强化，扩大头的锚固力得到提高。文中给出了符合上述力学过程的多个实例。根据摩尔强度理论推导出了扩大头锚杆的抗拔力计算公式；分析了扩大头埋深、土体黏聚力、内摩擦角等因素对抗拔力的影响，指出了现行规范中计算方法的缺陷。给出了一个工程实例，采用文中的方法和现行规范中的方法分别进行计算对比，表明文中的方法计算结果以试验结果对比显著的合理，用于工程实践取得了良好的技术经济效果。

传递函数分析对获取振动系统的动力特性参数及估算动力响应具有重要意义。边坡地震模拟振动台模型试验可求算两种传函：反映边坡各点的场地地震动特征的绝对加速度传函（基于测点实测加速度时程）和反映坡体本身振动性质的相对加速度传函（基于测点与坡脚即台面间的实测加速度相对时程）。以弹性体振动方程分析和试验实测，探讨了边坡振动台模型试验中动力特性参数计算的传函选择和以传递函数对动力响应的估算，得出结论：（1）不同于机械模态分析（以绝对传函的模和虚部计算动力特性参数具有等价性），对于边坡模型试验，绝对传函实部和模混入了台面加速度影响，以绝对传函虚部或相对传函虚部才能正确计算动力特性参数；（2）传递函数和台面输入波形Fourier谱的逐频相乘得到动力响应估算谱，与测点实测响应Fourier谱吻合较良好，这种估算方法有助于对不同地震波作用下的边坡动力响应作出总体评价，并指导模型试验中地震波形的合理选取。

结合室内大型动三轴试验资料，对粗粒料的动力变形特性进行研究后认为，在复杂的高应力条件下振动过程中试验粗粒料由于体积缩小而变得更为密实，其动应力-应变关系与Hardin-Drnevich模型的双曲骨架曲线假定有明显差异，其阻尼特性也不符合Hardin假定；提出了反映试验过程中材料振动硬化特性的幂函数型动应力-应变关系模型和基于试验资料的粗粒料阻尼比估算公式；粗粒料的动残余变形特性与其初始密度、静应力状态、动荷载、振动持续时间等因素密切相关，建立了考虑初始固结围压影响的粗粒料残余应变与动剪应力之间的关系模型。可为强震区超高土石坝的深入研究提供可靠的理论依据。

粗粒土作为无黏性散粒状材料具有状态依赖特性，土体的剪切特性受密度和应力水平影响。易破碎是粗粒土的另一个特点，颗粒破碎影响粗粒土的剪胀、内摩擦角、峰值强度和渗透系数。为了能够准确地描述粗粒土的应力-应变关系，采用初始状态参量描述粗粒土的内部状态，根据三轴试验数据建立考虑颗粒破碎耗能的应力-应变关系，采用相关联流动法则推导考虑颗粒破碎的粗粒土剪胀性“统一本构模型”，并建立初始状态参量与模型参数之间的关系。所建立的统一本构模型既考虑了颗粒破碎对剪胀、内摩擦角的影响，又考虑了剪切特性对土体初始状态的依赖。采用变异粒子群算法拟合试验曲线，确定模型参数。模型计算结果能够很好地拟合试验曲线。采用同一组参数对假定的初始状态进行模拟计算，计算结果表明，模型能够模拟不同初始密度和应力水平下粗粒土变形的一般规律。

根据典型上海软土重塑土样的等向压缩试验，测K0与不测K0的单向压缩试验结果，得到不同试验条件下的压缩指数Cc和膨胀指数Cs，并分析了它们之间的关系。进行三轴排水剪切试验，得到了重塑上海软土在不同超固结比和围压下的变形和强度特性，并计算出重塑上海软土的内摩擦角。最后，根据一组不同荷载下的长期单向压缩试验结果，得到重塑上海软土的次压缩系数C?与荷载之间的关系。上述研究得到的初步结论及相关参数可为工程实践、超固结上海软土本构模型的建立提供参考数据。

高喷插芯组合桩（简称JPP）是由高压旋喷桩和预应力混凝土芯桩构成的一种新型组合桩，为了对其荷载传递机制有更深入的认识，以自行开发的大型土工试验模型槽为依托，进行了JPP桩、灌注桩和高压旋喷水泥土桩静载荷对比试验。通过埋设在JPP桩中的监测仪器对桩身轴力、桩端阻力以及桩体沉降等进行了直接量测，进而分析了JPP桩中管桩与水泥土轴力的分布和内外侧摩阻力的分布。试验结果表明，JPP桩与同桩长、同桩经灌注桩相比承载力高30%以上；JPP桩变形由芯桩控制，管桩轴力分布与水泥土轴力分布规律不一致，但同一截面上管桩和水泥土的轴力比值约为其弹性模量的比值；内外摩阻沿桩身的分布规律类似，内摩阻是外摩阻的1.62倍左右，约为JPP桩直径和管桩直径的比值；桩侧摩阻力与桩土相对位移近似双曲线分布，桩端阻力和桩端位移也近似双曲线分布。

基于土体主应力轴旋转理论，提出了Trapdoor上方土体侧向土压力系数的一般表达式，从而修正了传统的Terzaghi松动土压力计算公式。对于无黏性土，该系数是一个只与土体有效内摩擦角相关的参数，其值介于1.0和被动土压力系数Kp之间，且随着有效内摩擦角的增大而增大。黏性土的侧向土压力系数则与Trapdoor上覆土体厚度、重度、有效黏聚力和有效内摩擦角及Trapdoor宽度等参数有关。与传统计算方法相比，修正后的Terzaghi松动土压力计算结果与国内外Trapdoor模型试验结果及FLAC数值分析结果更为吻合，可广泛应用于地下管道、地基局部沉陷及隧道工程的土拱应力分析。

通过不排水三轴压缩试验对水泥土的力学特性进行研究，重点分析了围压与水泥掺入比对水泥土体强度、孔压及刚度的影响。试验结果表明，随着围压与水泥掺入比的增加，水泥土体的强度与刚度均增加，而孔压随之减少；随着轴应变的增加，刚度逐渐减少。而在加载初期，刚度衰减较快，随着轴应变的继续增加曲线渐趋平缓，衰减现象并不明显；随着无量纲化偏应力的增加，无量纲化刚度逐渐减少，并且两者为曲线关系。通过对水泥土的刚度软化规律进行描述，得到了修正的邓肯-张模型。通过对试验曲线进行回归分析确定了模型参数。与实测数据对比发现，该修正模型不仅可以较好地模拟水泥土的应力-应变关系，还体现了水泥土应变软化型曲线的特点。

探讨了对处于受压状态的堆石料进行干湿、冷热变化等环境因素作用下力学性质研究的试验方法。使用新研制的堆石料风化试验仪，对某种泥质粉砂岩堆石料进行了干湿循环、冷热循环以及湿冷-干热耦合变化三种环境条件下的长期变形特性试验研究，探讨了堆石料长期劣化变形的机制。试验结果表明，干湿循环试验和湿冷-干热耦合循环均可导致堆石体产生较大幅度的附加变形，其变形机制包括湿化变形、堆石体颗粒湿胀和干缩循环变形以及堆石料的劣化变形等。环境因素的循环变化可导致堆石体颗粒的劣化，堆石体劣化变形是高土石坝后期变形的重要组成部分。

岩体条件复杂多变，为了提高光面爆破的适应性、改善光面爆破效果，对损伤条件下深部岩体巷道光面爆破参数进行研究。通过对深部岩体巷道光爆层原岩应力场、光面爆破机制和振动损伤特征进行分析，基于爆炸应力波和爆生气体综合作用理论，考虑高原岩应力和岩石损伤影响，提出了损伤条件下深部岩体巷道光面爆破参数确定的计算方法。研究表明， （1）高原岩应力相当于提高了岩石的抗拉强度，不利于炮孔初始裂纹的形成及贯通，宜减小周边眼间距；（2）岩石损伤后，其他条件不变，光面爆破的炮孔间距和抵抗线值可适当加大；（3）高原岩应力和损伤条件下，光面爆破的炮孔间距较小时，容易造成爆后围岩损伤，降低围岩的稳定性能，因此，提高爆破效果的同时应及时加强支护，以确保施工安全和围岩稳定；（4）本文提出的光面爆破参数计算公式，经现场爆破验证效果良好，适用于复杂多变的岩体环境。

为研究压实作用对红黏土孔隙分布的影响，采用液氮冻干法对经过压力板仪脱至残余含水率后的压实试样进行干燥，继而利用孔隙仪测试其孔隙分布特征。结果表明，不同干密度试样的孔隙分布特征在孔径d >10 μm范围内差异性比较明显，干密度越大分布在该范围内的孔隙越少，但所有试样的大部分孔隙主要分布在孔径d <0.1 μm的范围内，并且分布密度十分相似。换言之，常规压实作用只能改变土体某一较大孔径范围内的孔隙，而对小孔径的孔隙改变不大，这也对于说明红黏土路基填料的压实，常规的压实作用对提高土体的压实度幅度有一定范围。

天津滨海新区大部分为围海造陆形成的陆域，主要为吹填土经真空预压加固的软黏土地基，具有鲜明的地域特征。其蠕变特性对该地区的建筑物和构筑物地基的变形和长期稳定性有很大影响。采用大直径原状试样进行了三轴不固结不排水蠕变试验，研究了滨海新区软黏土的蠕变变形的规律性。在此基础上建立天津滨海新区软黏土的无屈服面蠕变模型，该模型只有5个参数，各参数物理意义明确，且可以通过试验确定。采用建立的模型对试验结果进行对比分析，理论模型计算结果与试验数据的拟合曲线吻合较好。该模型可用来对软黏土地基上结构物的长期蠕变变形的发展趋势和地基稳定性进行预测。

对一种粉质黏土进行了不同固结压力下的循环单剪试验，得到了相应各固结压力下的动剪模量和阻尼比随动剪应变幅值非线性变化的 曲线和 曲线，并对其进行了归一化。试验结果表明，即使是归一化以后的动力特性曲线，仍然因固结压力不同而出现差异；固结压力越大， 曲线衰减越慢，而 曲线增加也越缓。通过建立最大动剪模量、最大阻尼比和参考剪应变与固结压力之间的试验关系式，建议了一种实用的固结压力相关的黏土动力特性模型。最后，通过算例表明，场地土体动力特性随固结压力而变化的特征不但会影响场地地震反应的幅值，而且将影响其频谱特性，且场地覆盖层厚度越大，影响越强烈。

适用性较好的土体模型除了能较好地模拟土体的应力-应变关系外，还应该能较好地反映土体的侧向变形，即合理计算广义泊松比。在椭圆-抛物双屈服面模型的基础上，建立了反映侧向变形特性的广义泊松比公式，并利用广义泊松比来研究砂-聚苯乙烯颗粒轻质填料的变形规律。文中研究了包括材料配比在内的主要参数对广义泊松比的影响，发现与剪胀有关的参数对广义泊松比的影响较大。基于砂-聚苯乙烯颗粒轻质填料的三轴固结排水剪切试验数据，给出了相关模型参数，结合该材料的剪切强度、变形特性与建立的广义泊松比公式，对该泊松比能否恰当反映土体的变形特性（剪缩、剪胀和侧向变形）进行验证，结果表明广义泊松比可以反映土体的变形特性，尤其是侧向应变及体积应变规律。

考虑正常固结状态下前期固结压力对渗透系数的影响，利用ABAQUS软件，将渗透系数随固结应力的变化关系应用于真空预压下单井的三维有限元计算。计算结果表明，考虑渗透系数随固结应力的变化，其表面沉降要比渗透系数保持不变的沉降量小，固结过程较慢，相应的固结时间要长；前期固结压力越大，表面沉降将越小，达到相同固结度时所需固结时间也越长。

采用共振柱试验方法，对固结比对黏性土最大动剪切模量和对动剪切模量比与剪应变非线性关系的影响进行了研究，并通过土层地震反应计算，初步给出了这种影响对地表反应谱作用的估计。通过对粉质黏土和粉土的系统试验，提出了计算不同固结比粉质黏土和粉土最大动剪切模量的建议公式，并与Hardin公式进行了对比。结果显示，固结比kc >1.0时的最大动剪切模量较kc=1.0时的增长程度明显比Hardin公式要大。与砂土试验结果相比，固结比对黏性土最大动剪切模量影响程度更大。同时，分析了固结比对动剪切模量比与剪应变非线性关系及对地表反应谱的影响。结果表明，固结比对黏性土动剪切模量比与剪应变非线性关系有一定影响，随固结比增加，动剪切模量比非线性关系曲线有一定提高，动剪切模量比值增大，在强地震动作用下的土层反应分析中应考虑实际固结比的影响。

土-水特征曲线（SWCC）是非饱和土力学中的一个重要概念。在众多影响土-水特征曲线的因素中，土体密实状态（文中用孔隙比表示）的影响最为常见并且十分重要。以毛细管模型和Childs（1950年）提出的统计学假定为基础，分析了孔隙比发生改变时土-水特征曲线上的点的变化规律，并以此为基础提出了一种以两条已知初始孔隙比的土-水特征曲线为基准，预测具有任意初始孔隙比土体的土-水特征曲线的计算方法。通过与试验结果对比，验证了该方法的合理性。由于测量土-水特征曲线比较费时，利用该方法预测具有不同孔隙比的土-水特征曲线，可减少试验测量的工作量，从而使土-水特征曲线在实际应用中更加方便、实用。

基于混凝土干湿循环试验和混凝土细观力学，对混凝土在海水侵蚀环境下力学性能的变化进行了研究。混凝土干湿循环试验方面，采用加速腐蚀试验。对混凝土试件和根据混凝土配比制成的砂浆试件进行0、10、20、30、40、50次干湿循环，利用大型混凝土静、动三轴试验系统，检测了海水侵蚀作用对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量及应力-应变关系的影响。依据混凝土细观力学理论，对混凝土试块进行了细观数值模拟，考虑了混凝土各组成相的非均匀性、材料性质按照Weibull分布来赋值。同时，为反映海水侵蚀作用对混凝土的影响，砂浆的强度和弹性模量均以砂浆干湿循环试验所得结果为准，最后建立了混凝土随干湿循环次数变化的抗压强度折减模型，抗拉强度折减模型和弹性模量的折减模型。

软土具有高含水率、大孔隙比等特点，在荷载作用下超静孔隙水压力消散后会产生次固结变形。实际工程中很多工程问题是由土体的次固结引起，因此对其沉降进行计算和预测很有必要。针对常规次固结沉降计算方法的不足，进行了改进，使随时间的发展，次固结沉降趋于一个定值而不是无限增长。对Yin & Graham一维弹黏塑性模型进行了简要介绍，并进行了改进，结合改进模型提出一种次固结沉降起讫时间的确定方法。与常规计算公式相比，改进公式可行，且更加合理，可用于实际工程地基次固结沉降的计算。

根据混凝土材料动态响应的特点，将常规弹速范围内混凝土球形空腔的动态响应区域划分为弹性区、开裂区和孔隙压实区，孔隙压实区的混凝土材料采用两段式线性状态方程和考虑拉伸破坏的Mohr-Coulomb屈服准则描述。运用相似变换方法推导了球形空腔动态膨胀响应的理论表达式，采用Runge-Kutta-Felhberg数值方法给出了球形空腔动态响应的数值解。结果表明，运用该理论建立的侵彻模型与试验结果具有良好的一致性。

饱和黄土的稳态强度（残余强度）是黄土边坡是否发生流滑的关键因素，为了评价饱和黄土的残余强度就需要很好地了解饱和黄土的不排水剪切性能。通过对重塑黄土的固结不排水三轴试验，研究了饱和黄土的稳态强度特性。试验研究发现饱和黄土有两种典型的不排水剪切特性：稳态特性和准稳态特性，且大多数情况下饱和黄土总表现为稳态特性，只有疏松的黄土表现出准稳态特性。根据试验结果得出了黄土的稳态线与稳态强度线，用来分析黄土边坡的流滑机理。同时证明了饱和黄土稳态线的存在性和惟一性；探讨了描述黄土稳态性质的参数内摩擦角和黏聚力的物理含义；比较了饱和黄土与砂土稳态特性的差异。

板式基础托换法是利用拟建地下室的部分顶板和底板交替支撑既有建筑物完成开挖土方和施工地下室的方法。托换过程引起地基的不均匀沉降会在上部结构中产生附加内力，从而影响到结构的安全。为了研究板式基础托换法沉降规律，将托换过程分为顶板托换、托换顶板四周的土方开挖、接长坑内立柱、底板托换、托换顶板下方土体开挖等5个工况，进行1:10模型试验，用百分表测量立杆底部位置各工况沉降的变化值并计算出沉降差。从试验的结果可以看出，顶板托换、顶板四周的土方开挖和立柱接长3工况出现了中间大、四周小的“盆式”沉降；而底板托换和顶板下方土体开挖工况出现了中间小、四周大沉降规律。最大不均匀沉降出现在立柱接长工况，底板托换工况之后沉降差减少。因此，立柱接长工况成为引起上部结构最大附加内力的最不利工况。

将传统模式的均匀土层稳定性分析的楔形体模型扩展到渗流作用下多层土盾构隧道开挖面的稳定性分析中，楔形体是由梯形组成的，每一个梯形对应一层土层，利用太沙基有效松动土压力理论和上限定理，推导了渗流作用下盾构穿越多层土的隧道开挖面极限支护压力的计算公式。极限支护压力等于作用于开挖面有效支护压力和渗透力的总和,其中有效支护压力用极限平衡来计算，渗流力采用水头分布的数值方法计算获得的。计算结果发现，渗透力构成了总支护压力的主要部分，分析结果和工程实测数据是一致的。

基于拟静力抗震设计概念，提出利用强度折减有限单元法分析土石坝的抗震稳定性，给出了两种确定地震惯性力的方法：（1）依据《水工建筑物抗震设计规范》[1]，并结合有关土石坝动态分布系数计算了沿坝高分布的地震惯性力；（2）直接利用土石坝有限元地震动力反应分析得到的单元节点加速度反应，依据建议的方法确定坝体各单元节点的地震惯性力。将上述计算确定的地震惯性力与其他形式的外荷载共同作用到土石坝上，采用强度折减有限元法确定土石坝坝体的拟静力抗震安全系数。对于稳定渗流期，水位降落期等不同工况，或需要考虑振动孔隙水压力作用的饱和无黏性土填筑坝等不同计算条件，给出了使用折减强度有限元法分析坝体抗震稳定性的实现途径和方法。研究表明，有限元法对边界条件、复杂断面条件和材料分区及荷载组合均具有较强的适应能力，因此，使用有限元法分析土石坝抗震稳定性具有显著的优越性。

综合工程经验，对北京地铁5号线过河过桥隧道施工可能采用的4种超前支护方案即水平旋喷桩、全断面深孔注浆、长管棚、加密小导管注浆并辅以临时仰拱进行初步分析，认为加密小导管方案在施工造价、掘进速度和施工影响方面具有优势。采用三维数值模拟方法对长管棚方案和加密小导管方案进行进一步评价并择优。数值模拟结果显示，在不计管棚施工对地层提前扰动的情况下，长管棚方案与加密小导管方案对桥台、桥墩以及小月河河底的影响是相当的，可以认为，加密小导管方案将优于长管棚方案；长管棚、小导管和锁脚小导管承受弯矩较小，锁脚小导管以及隧道拱部的小导管承受轴压力，边墙的小导管既承受轴压力又承受轴拉力，长管棚主要承受轴拉力。

马道子铁矿位于潘家口水库脖子梁副坝东侧约160 m，铁矿开采是否会对副坝的安全运行产生影响是一个非常重要的课题。首先，采用三维激光扫描仪对研究区地形进行了大比例尺的测绘，建立了三维地质模型；然后，采用回弹仪、点荷载仪对岩块强度进行了力学测试，同时在井下进行了节理裂隙统计。在此基础上，运用RMR分级系统对围岩质量进行了分级，确定出了围岩的强度指标。其次，运用FLAC-3D对铁矿开采引发的地表移动规律进行了预测研究。最后，采用Visual Modflow对脖子梁副坝渗流场进行了模拟分析。研究成果表明，只要马道子铁矿按照设计要求进行开采，就不会对脖子梁副坝安全运行造成影响。

基于现场实测爆破振动数据，采用小波包分析技术对爆破振动信号进行了时频特征分析。根据小波包变换的分层分解关系，推导出爆破振动信号不同频带的小波包频带能量，小波包频带能量能同时反映爆破振动3要素（振动的强度、频率和持续时间）的作用影响。基于小波包能量谱，获得了爆破振动信号不同频带能量的分布特征，根据受控结构体对爆破振动动态响应特性，首次建立了能考虑爆破振动3要素以及受控建（构）筑物本身的动态响应特性（固有频率和阻尼比）等因素综合的安全判据——响应能量判据，并用工程实例验证了该判据的可行性和可靠性。该判据较之现行的速度-频率安全判据来说，能准确地描述爆破振动对受控建（构）筑物的影响程度，更能全面地评估建（构）筑物爆破地震效应。

基于连续采矿的顶板诱导崩落技术，采用预裂爆破控制裂隙发展区间，强制崩顶爆破诱导顶板围岩裂隙发育、扩展，从而诱导顶板致裂失稳的可控崩落。然而在地下采空区顶板诱导致裂失稳崩落处理采空区过程中，预裂与崩顶爆破效果具有极大的隐蔽性，难以进行直观可视的评价。采用钻孔摄像系统，利用前视与全景可视技术，对顶板诱导爆破前钻孔形态和爆破的效果进行了探测，特别在爆破后的全景钻孔摄像，数字化描述了钻孔的裂隙特征，并通过钻孔摄像的图片分析评价了顶板诱导崩落爆破效果。全景探测的结果表明：（1）预裂爆破在顶板岩体中形成了清晰可见宽为20～40 mm的预裂缝，炮孔底部存在半个孔壁的预裂特征。（2）顶板围岩中产生了大量的次生诱导微裂隙带，裂隙交错呈“X”型，并且原生裂隙得到了扩展。（3）顶板诱导爆破实施后爆堆形状良好，大量裂隙发育以及碎裂岩体结构的形成有利于顶板的诱导可控崩落。

对面板堆石坝进行三维动力反应计算分析，采用等价线性化模型以不同坝体高度、不同河谷形状为对象，研究了输入不同地震波坝体的反应。结果表明，在坝高相同、基础输入加速度不变情况下，随河谷宽度增加，坝顶坝轴线最大加速度位置由中间向两岸对称移动；对狭窄河谷，最大加速度在坝轴线中间坝顶部位，对宽阔河谷，最大加速度在靠近两岸的部位，这一结果否定了以往对宽河谷采用二维动力计算结果的做法。进而提出对高面板堆石坝，地震反应除应给出沿坝高的地震放大系数外，还应给出沿坝轴线的地震放大系数。

分析了承压含水层补给区水位上升时承压含水层上基坑底板土层孔隙水压力和有效应力的变化规律。根据基坑底板土的渗透性及其破坏机制，基于弹性力学理论，按受弯拉裂破坏模式和剪切破坏模式计算确定基坑底板土层临界厚度，通过算例和分析，与传统确定临界厚度的计算方法进行了对比。研究表明，提出的基坑底板土层临界厚度的确定方法能考虑土的抗剪强度指标cu和?u以及底板尺寸的影响，比传统计算方法更合理。然而，对于如砂土这类强渗透性土而言，文中方法求解的结果可退化为传统方法的解。

Bishop法等边坡稳定分析的经典方法用于分析膨胀土边坡时本身并无问题，只是由于计算条件的考虑不足，使得计算结果不能反映出膨胀土上的滑坡特点。在Bishop法的基础上，通过完善其计算条件，考虑了裂缝开展导致的土体强度降低、裂缝开展的深度、降雨时裂缝群中形成的渗流，以及可能的裂缝侧壁静水压力的作用等影响因素，完成了对膨胀土边坡稳定分析方法的改进。改进后的方法反映出裂缝对膨胀土边坡稳定性的影响，计算结果真实再现了浅层性、牵引性、长期性、平缓性和季节性等膨胀土边坡的滑坡特点。

以京沪高速铁路液化土地基加固为背景，利用大型堆叠式剪切变形模型箱，进行了模型比例1:10的CFG桩桩网结构地基加固饱和粉土地基的振动台模型试验，得出各级加载情况下地基路基响应加速度幅值放大系数的分布以及响应加速度幅值放大系数与各级加载加速度幅值的关系，分析了CFG桩桩网结构地基加固饱和粉土地基在地震作用下的加速度传递规律，得到了以下结论：（1）在加载加速度小于0.101g时，地基路基响应加速度幅值基本不放大，且加速度放大系数云图呈现水平状分布；（2）当加载加速度为0.161g时，桩间土的液化引起地基路基的响应加速度幅值放大系数的较大增加；（3）当加载加速度为0.210g时，桩间土液化的同时部分CFG桩发生剪断破坏，从而引起了地基路基的各响应加速度幅值放大系数的增大；（4）当加载加速度为0.324g和0.363g时，地基整体刚度的大幅度减小，在一定程度上降低了桩网结构地基传递振动的能力，从而导致加速度幅值放大系数相对前一级加载时减小；（5）整个加载过程中，粉土层的放大效应显著，而黏土层对加载加速度几乎没有放大作用。

基坑支护结构设计中，坑中坑的设计直接影响到基坑支护结构的安全和经济，况且不少基坑支护结构的工程事故与坑中坑的不合理设计密切有关。结合某土钉墙基坑支护结构失稳的工程实例，分析了基坑支护结构失事的根本原因，提出了基坑支护结构的加固设计方法，同时也提出了基坑支护结构设计中坑中坑的设计方法，研究了基坑支护结构与坑中坑之间的相互制约和相互影响。研究表明，坑中坑对地下室基坑支护结构的整体稳定性影响较大，而基坑支护结构对坑中坑中的支护桩的内力影响相对较小。

浆固碎石桩是一种新型的桩基技术，结合其在宁波绕城高速公路软土路基处理中的工程应用，进行了路堤下浆固碎石桩复合地基现场试验研究，通过实测地基的竖向和侧向变形以及桩、土应力和孔隙水压力，分析了浆固碎石桩复合地基的主要工作性状。试验结果表明，浆固碎石桩复合地基总沉降量小，稳定速度快，工期短；桩顶应力集中现象明显，桩体置换作用明显，同时也发挥了桩间土的承载力特性；孔隙水压力消散速度较快，减小了次固结引起的工后沉降。

为了研究预制桩施工时桩上浮规律，对温州某工程桩施工时桩上浮现象进行了系统地试验研究。通过检测发现，桩上浮与施工距离、施工顺序密切有关；桩日施工数量越多，桩终压值越高、桩周土质越硬，桩上浮越大；桩不同贯入长度引起的毗邻桩上浮量存在不同，而桩贯入速率对毗邻桩上浮速率影响不大；桩预钻孔、释放孔以及遮帘可以有效减少桩上浮。此外，文中还提出复压值与与单桩竖向承载力特征值、土层特性、桩长度以及桩持力层有关，可根据地区经验取值。

针对公路桥梁超长群桩的有效桩长问题，对国内公路桥梁桩基的荷载状况进行统计分析，得出桩顶应力主要分布在6～21 MPa范围。进行了长径比为96的桩间距分别为3D、4.5D和6D的3组不同群桩的超长群桩模型试验，得到3种不同桩间距的超长群桩中单桩轴力随着不同荷载的分布图，按照桩身轴力趋于0的桩截面的深度确定有效桩长，并利用指数函数关系分别拟合了3种不同桩间距的桩顶应力与有效桩长之间的关系。根据竖向荷载作用下群桩模型试验与实际原型之间的相似关系，确定公路桥超长群桩与荷载对应的有效桩长取值范围，研究了超长群桩的有效桩长与桩间距之间的关系，并对桥梁桩基有效桩长的取值与桩间距提出了建议。

通过在? 2.5 m×5 m模拟爆炸装置中进行了饱和土爆炸试验。利用自由场试验研究了饱和土在不同埋设深度条件下的爆炸问题，得到了相应的爆炸破坏效应的宏观特征和压力实测波形，并对测试结果进行了分析，得到了饱和土中爆炸波传播规律，并通过试验得到耦合系数的试验数据，绘制了耦合系数曲线。实验结果表明，对于封闭爆炸最小比例埋深为2.62 m/kg1/3，当比例埋深大于2.62 m/kg1/3时，峰值压力与动量受比例埋深的影响不大，此时爆炸能量基本被封闭在饱和土中。

针对目前长大深基坑施工空间效应的研究主要集中在数值模拟方面，理论研究尚不多见的现状，提出了黏性土条件下长大深基坑施工空间效应的简化计算方法。引入等代内摩擦角的概念，将基坑坑周土层等代为无黏性均质体，应用土的塑性上限理论及相关联流动法则，采用极限平衡分析法，对长大深基坑拉裂-剪切和纯剪切两种三维破坏模式下的空间效应进行了具体研究，给出了相应的空间效应系数计算公式，并进行了算例分析。研究结果表明，该方法避免了数值模拟的低效率、高费用、长周期的缺陷，可手算完成；计算成果能直接得出基坑坑壁空间效应系数的分布特征及量值大小，可用于指导基坑支护结构、施工方案的设计以及信息化监测测点布置和断面选择。

提出了一个用于模拟高温下混凝土化学塑性-损伤耦合本构行为的数值模型。发展了一个化学塑性-损伤耦合分析的一致性应力返回映射算法。为了保证对于全局守恒方程Newton迭代过程的2阶收敛率，推导并形成了一致性切线模量矩阵。数值算例显示了文中发展的化学塑性-损伤耦合本构模型在模拟高温下混凝土中复杂破坏过程的能力和有效性。

为了掌握十三陵水库大坝在奥运铁人3项赛事期间受动态荷载和环境条件影响的力学效应和坝体的稳定性，基于奥运建筑荷载（建造看台和临时设施）响应的现场实测变形信息，利用正交设计反分析方法，对坝体黏土斜墙、砾质粗砂和砂质垫层3个主要土层的弹性模量进行了反演，采用反演得到的综合弹性模量对坝体受奥运建筑荷载及赛期动态加卸载过程进行了数值仿真分析。结果表明，大坝在赛期产生的最大沉降量在7.4 mm左右，最大水平位移不超过1 mm；大坝始终处于安全稳定状态，无剪切破坏和张拉破坏现象。现场坝坡测点变形监测值与数值模拟结果比较接近，表明基于实测位移反演参数的数值模拟能超前做出科学预测和定量评价。

基于Biot波动理论，构建列车荷载-轨道系统-双层状横观各向同性饱和地基模型，将模型分为上覆路轨系统和地层系统。对上覆路轨系统和地层系统处理，并利用双重Fourier变换技术，在变换域中将横观各向同性饱和地基动力响应的求解简化为求解一个6阶控制方程的特征值问题，进而得到了列车荷载作用下双层横观各向同性饱和地基力响应的解析结果。利用离散Fourier逆变换得到数值计算结果，重点分析了上下土层的刚度和泊松比对位移和孔隙水压力和剪切应力响应的影响，结果表明，上、下土层刚度差异对地基动力响应有较大影响，土层各向异性参数中模量的影响较泊松比大。计算结果可为软土路基加固深度的确定提供理论依据。

通过现场踏勘调研，根据滑坡的环境地质条件，详细探讨了该库岸滑坡的成因机制和演化过程，并重点分析了滑坡失稳的影响因素。建立滑坡体的三维有限元模型，运用有限元强度折减理论对其稳定性进行了计算分析。结果表明，滑坡体在天然状况下是稳定的，库水位上升至正常蓄水位时将超过滑坡前缘高程，滑坡安全系数降低，不满足规范规定的最小安全系数的要求，在考虑降雨入渗、库水位骤降时，滑坡进一步趋于危险；在考虑蓄水+地震工况时，库岸滑坡有失稳的可能。据此提出了削坡减载治理措施，治理后滑坡在各工况下的安全系数均满足规范的要求，研究成果对滑坡的治理具有较大的参考价值。

相互作用系数法是群桩分析的一种有效的数值计算方法，该方法关键在于确定群桩的相互作用系数。传统的弹性分析方法所得的相互作用系数值偏大，计算结果与实测值差距不小；采用考虑土体弹塑性特征和桩土界面接触的三维有限元方法计算相互作用系数可以有效减少弹性方法的计算偏差，在此基础上推导了高承台群桩的简化分析方法。根据ABAQUS平台进行了大量三维有限元计算，分析了荷载水平、桩土模量比、桩距径比和桩长桩径比对相互作用系数的影响；比较了不同方法下相互作用系数的变化规律。通过有限元方法确定的相互作用系数对两群桩工程实例进行分析，计算结果表明该方法最接近于实测结果。

在目前的土钉墙设计中，面层通常被当作构造处理而不参与计算，墙后的主动土压力全部由土钉承担。实际上，土钉墙面层承受一部分土（水）压力。文中把土钉墙面层看作是弹性地基上的有限长梁，基于试验，推导了成层地基上土钉墙面层在土钉拉力作用下的挠曲线、转角、弯矩和剪力方程，并与实测数据进行了比较分析，验证了模型的合理性，得到的解析解基本上可以反映土钉墙面层土压力的分布。在此基础上，探讨了不同土性土层中土钉墙面层土压力的分布。面层土压力在土层的分界面上，位移连续，土压力发生突变；软弱土层分布的面层土压力较硬土层为大；上软下硬型较上硬下软的土层分布更能使面层土压力得到充分发挥，同时计算了面层土压力换算成荷载与土钉拉力的比值，其值随着开挖深度的增加越来越大，面层对于土压力的作用随着深度的增加表现得愈加明显，并提出针对不同地区、不同深度和不同土性条件下应给出比值的建议值，以使土钉墙的设计更符合其真实的作用机制，得到的结论和上述比值的计算方法对于进一步研究土钉墙的作用机制及设计中如何充分发挥面层的作用等具有重要的理论意义和实际应用价值。

结合地质实体概念厘清数据类型及其特征对地层信息系统的发展有重要意义。地层信息系统数据可以归类为属性数据、几何数据、关系数据、元数据4类，地层信息中的地质实体可分为基础地质实体和地质实体要素，进一步把地质实体要素分为关联要素和非关联要素。文中分析了矿体、风化分界面、断层、褶皱、不整合面、滑坡体的几何属性。区分观测者位置、数据采集点和数据本身空间属性，数据获取方法可分为地表调查、钻入调查、岩层透视调查、岩层非透视调查，并分析了原始数据与地质实体的对应关系。

采用原始Hoek-Brown非线性屈服准则，推导了渗透力作用下圆形洞室弹塑性解析表达式。根据解析公式，绘制了渗透力作用下基于原始Hoek-Brown屈服准则的围岩特性曲线、塑性区半径与洞壁支护力关系曲线、塑性区半径与围岩自重应力关系曲线，并与基于Mohr-Coulomb屈服准则以及不考虑渗透力的图形进行了对比研究，研究表明：应用原始Hoek-Brown屈服准则求出的洞室径向位移和塑性区半径都大于应用Mohr-Coulomb屈服准则求出的结果；在围岩情况较好的条件下基于原始Hoek-Brown屈服准则计算的塑性区半径远大于基于Mohr-Coulomb屈服准则算出的值；渗流效应对地下洞室的塑性区半径和洞壁径向位移的影响十分显著。

基于高边坡长期变形监测资料，深入分析了边坡变形的影响因素，建立边坡非线形时变统计监控模型，并将模型应用于锦屏一级水电站边坡工程。通过典型测点长期监测资料的分析，确定时效和降雨是影响边坡变形的2个主要因素，并给出了各自的表述形式，在Matlab平台上，采用非线性回归方法得到边坡非线性时变统计模型的参数。在此基础上，根据边坡变形拟合残差时序，采用ARMA模型方法进行拟合和预测，对边坡非线性时变模型的拟合和预测进行修正。结果表明，模型能较好地描述高边坡的变形特征，并且具有很好的拟合和预测精度。

针对目前多层地基中水平荷载桩计算方法存在的问题，提出了一种基于弹性力学理论，根据桩-土应力应变关系，借助于变分原理和最小势能原理导出桩身位移控制方程，利用有限差分法对方程进行解答的方法，并编制了全桩位移和内力计算程序。算例结果表明，该方法分别同试验结果和有限元计算结果吻合较好，较现行地基系数法具有较高的计算精度和计算效率，对现浇混凝土大直径水平荷载管桩（PCC）的设计计算和分析具有一定的指导意义。

土石混合体是由作为骨料的砾石或卵石与作为填充料的黏土或砂土组成的特殊工程地质材料，无论天然形成或人工合成，其力学特性与均质土体或岩体相比均有较大差异。以昆明新机场高填方中大量采用土石混合体填料为工程背景，在三维颗粒流程序中对特定的土石混合体试样的侧限压缩试验进行数值模拟，比较了不同级配条件下土石混合体模型的微观结构及基本力学物理性能。通过比较侧限压缩模量和压缩后孔隙率，研究了含石率对土石混合体骨架效应等结构性的影响，并提出了工程中建议采用的土石比例区间，在颗粒流方法用于实际工程方面进行了有益的探索。

在地下管线弹性波探测中，由位于地下圆孔边界上有限时长的力源激发形成瞬态场，应用波函数展开法对此波场进行建模。以波函数和待定系数组成的级数序列描述探测波场中的势函数，根据界面处应力和位移连续的边界条件求解待定系数，从而得到波场中弹性波的解析解。据此进行数值研究，分析探测波场中弹性波的传播特征，说明了散射波的类型以及能量对比关系，并总结了反射信号幅值与地下管线物理参数之间由声阻抗匹配程度支配的反射信号强度变化规律，而管线半径对反射信号强度的影响要大于物理参数的作用。最后以实验结果验证上述结论。

根据饱和多孔介质固体骨架的平衡方程和多孔介质中流体的连续性方程，建立了储层流固耦合数学模型。模型中引入了Jaumann应力速率公式描述多孔介质固体骨架的大变形效应，并考虑了地应力、初始孔隙压力、初始流体密度和初始孔隙度对耦合模型的影响。基于与微分方程等价的加权余量公式，在空间域采用有限元离散，对时间域进行隐式差分格式离散，导出了以单元节点位移和单元节点孔隙压力为未知量的储层流固耦合的非线性有限元增量方程。该模型在石油工程中有广泛的应用，为储层流固耦合的数值模拟奠定了理论基础。

针对土钉墙内部稳定性分析问题，提出一种能同时确定土钉墙任意形状最危险滑动面及相应安全系数的全局优化算法。首先，基于边坡极限平衡法中的Morgenstern-Price法，考虑土钉的加固作用，推导土钉墙安全系数计算公式。然后，分析简单遗传算法（SGA）和禁忌搜索算法（TSA）的不足，引进自适应遗传算法（AGA），用禁忌变异算子替换自适应遗传算法中的标准变异算子，提出一种新型的混合优化算法——自适应禁忌变异遗传搜索算法（ATMGA），并将其应用到土钉墙内部稳定性分析领域，建立土钉墙任意形状临界滑裂面稳定性分析优化算法。算例分析表明，（1）与单纯的SGA、TSA以及AGA相比，文中ATMGA法搜索效率高、收敛速度快且能准确地搜索到土钉墙最危险滑动面及其相应的最小安全系数；（2）土钉支护前、后临界滑面位置相差较大，建议在实际工程中对支护后基坑的临界滑面以及相应的安全系数进行重新搜索。

利用边坡实测位移序列预测边坡未来时间的位移，可以有效地判断边坡的稳定性。在分析了灰色预测方法和最小二乘支持向量机各自的优缺点的基础上，提出了将二者相结合的一种新的预测模型——灰色最小二乘支持向量机预测模型。新模型既发挥了灰色预测方法中“累加生成”的优点，弱化了原始序列中随机扰动因素的影响，增强了数据的规律性，又充分利用了最小二乘支持向量机求解速度快、易于描述非线性关系的优良特性，避免了灰色预测方法及模型存在的理论缺陷。同时，采用遗传算法进行了模型的参数优化，通过2个工程实例说明灰色最小二乘支持向量机模型预测边坡位移的有效性，具有较高的精度。

复合单元法是一种适用于不连续介质结构分析的数值计算方法，优点是建立网格时不用考虑结构中不连续面，计算时能离散模拟不连续面。在复合单元法静力计算模型的基础上，提出了复合单元的动力分析方法。给出了复合单元动力分析的质量矩阵和阻尼矩阵的具体表达式，通过质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵将分布于复合单元内部的惯性力和阻尼力分别转移到复合单元的广义节点上。建立了惯性力、阻尼力、动力荷载及弹性力作用下的复合单元动力系统的控制方程组。以一个基岩内含有两条断层的混凝土重力坝模型地震为例，采用复合单元法动力分析程序进行计算，其结果与有限单元法解吻合得较好，说明所提出方法的正确性和有效性。