天然软土剪切带性状分析一直是岩土力学界的一个研究重点。采用电镜扫描和压汞法对珠海海积软土剪切带内外以及带边缘微观结构进行定量分析，研究结果表明：珠海软土的应力-应变曲线在低围压下表现出明显应变软化特征；软土在剪切破坏后，剪切带内的微观参数变化率最大，其次是剪切带边缘，最后是剪切带外；剪切带边缘上的颗粒逐渐沿着剪切应力的方向呈定向排列，而剪切带内，由于颗粒发生破碎、折断，颗粒排列是随机的，在剪切带外，颗粒的排列受剪切破坏的影响较小；珠海海积软土的孔隙入口孔径分布为主单峰分布，其主峰峰值的位置是沿着剪切带外——带边缘——剪切带内转移；Roscoe理论和Arthur经验公式预测的剪切带倾角与实测值相比都偏小，不适宜黏性土的剪切带倾角预测计算；Mohr-Coulomb理论计算出的倾角与实测值比较一致。

为了了解土工格栅在动力荷载作用下的软化特性，采用应力控制的循环拉伸试验对土工格栅进行研究。试验中研究了在不同循环拉力、预拉力、加载频率下土工格栅的力学性能，着重研究了各个因素对土工格栅动应变及循环软化特性的影响。试验结果表明，随着循环次数、循环拉力、预拉力的增加，动应变增大；随着加载频率的增大，在相同循环次数下，动应变减小。随着循环次数、循环拉力、预拉力的增加，软化指数减小；随着加载频率的增大，相同循环软化指数逐渐减少。

采用多功能静动三轴仪开展了筑坝反滤料的动剪切模量和阻尼比试验，并对其影响因素进行了试验对比分析，建议了一个综合反应固结应力比、孔隙比和试验级配特征的最大动剪切模量计算公式。试验和分析结果表明，固结应力比对最大动剪切模量的影响可采用幂函数来进行拟合，孔隙比的影响可采用指数函数来进行拟合，试验级配的影响可通过不均匀系数Cu和曲率系数Cc的线性函数来表达。各种影响因素对阻尼比均有影响，但各种情况下的阻尼比试验结果都在一个很小的范围内，可采用平均值计算。

针对结构性土的固结不排水剪性状，提出一种基于扰动状态概念的描述方法。通过三轴固结不排水剪试验，分析了结构性土固结不排水剪切过程中的剪应力、孔隙水压力与轴向应变的关系特点。根据扰动状态概念的原理，采用邓肯-张的非线性弹性模型描述相对完整状态的应力-应变关系，用孔隙水压力作为参量定义了一个新的扰动函数，构建了一种描述结构性土固结不排水剪性状的本构关系。经验证，模型计算结果与试验数据吻合较好，可统一描述应变软化型和应变硬化型应力-应变关系。

在软土地基的压缩性评价和变形计算中，压缩模量是一个重要的土性参数，目前一般是通过室内侧限压缩试验曲线得到，通常是一个常数。实际上，压缩模量在地基固结过程中会随着土体固结度的增加而逐渐增大，因此，探讨外荷载作用下软土压缩模量的变化规律显得十分必要。以珠江三角洲地区某高速公路代表性软土地基为研究对象，采集天然状态和超载预压后两种状态的淤泥质土样，分别开展不同压力条件下的室内固结试验，通过分析比较两种状态土样的试验数据，得出了两种状态下淤泥质土压缩模量随压力变化的定量关系和压缩模量随压力及时间演化的规律。在此基础上，结合天然状态和超载预压后的淤泥质土样在室内再压缩前后的微观结构图像，分析了两种状态下淤泥质土压缩模量随压力和时间演化的机理。从而为软土变形计算的参数合理取值提供了有用的参考，且对软基堆载预压过程中控制加荷速率和分级荷载的大小具有重要的现实意义。

为了研究在软质沉积岩条件下压力型锚杆的力学性能，进行了缩尺模型试验。设计的试验锚杆构造良好，模拟的承载体和无黏结形式简单可靠。通过设计不同的锚固段长度，试验获得了岩石条件下压力型锚杆的荷载-位移全曲线。与相同条件的普通拉力型锚索对比，压力型锚杆体现出优秀的抗拔极限承载力、良好的位移延性特征和残余强度；在归纳压力型锚杆破坏模式的基础上提出最佳锚固长度的基本范围，并按理论解进行了算例验证，计算结果与试验结果吻合良好。模型试验对压力型锚杆的力学性能进行了较深入探索，可供相关理论研究、科学试验和工程实践参考。

针对Mohr-Coulomb准则高估岩土体抗拉性能的局限性，建立考虑最大拉应力准则的修正Mohr-Coulomb模型；系统地论述隐式本构积分算法的主要内容，推导相应的一致性刚度矩阵。以ABAQUS软件为平台，采用向后欧拉隐式应力积分算法编制了UMAT本构程序，对单轴拉伸试验和三轴压缩试验进行数值模拟，对比分析ABAQUS自带模型和自编模型的优劣，结果表明编写的修正Mohr-Coulomb模型能够有效地反映岩土介质的抗拉性能，弥补了ABAQUS自带模型的不足。

在Dong等工作的基础上[1]，研究了基于Plesha本构的岩石节理多层结构模型。模型将节理面分解为不同层次细观结构面，每层结构面代表一级粗糙度，力学响应发生在最底层（基本面），上层结构面受力性状由其下层结构面平均化得到，依次进行得到节理宏观力学性状。节理破坏由下而上分层次进行，基本面破坏后，其上层结构面转化为基本面，基本面采用Plesha节理模型。模型能模拟弹性变形、滑动变形、磨损、剪断、压碎、分离等作用机理。定义的接触因子与绕流因子能考虑节理接触面积及粗糙度变化对渗流的影响。通过将粗糙度定义为等效起伏角，可以模拟节理循环剪切性状。采用ABAQUS的用户子程序UEL进行了模型验证与参数分析。

卸荷条件下的岩石强度特性研究对于分析开挖作用下岩石工程的安全性具有极为重要的意义。卸荷试验中影响岩石强度的因素很多，包括岩性、卸荷点的位置、卸荷应力路径和卸荷速率等，以锦屏大理岩为对象，重点研究卸荷速率对强度的影响。提出用屈服接近速率来统一表征加荷和卸荷下的应力增加或减小的速率，通过比较加荷和卸荷条件下的屈服接近速率表明，当围压卸荷速率为常规试验轴向应力加荷速率的0.2～0.3倍时，两种应力路径下接近破坏时的屈服接近速率相当。通过2D弹塑性细胞自动机的数值试验和大理岩的室内卸围压试验来验证理论分析的结果，表明：围压卸荷速率越大，岩样的强度就越高；当卸荷速率为常规轴向加荷速率的0.2～0.3倍时，卸荷和加荷路径下的强度相当。从而得出结论：对于各种卸荷应力路径，如果卸荷点处于弹性范围内，当接近破坏时的屈服接近速率一定时，应力路径对强度的影响不明显。

针对基坑开挖过程中坑侧土体的应力路径，采用真三轴仪进行考虑初始应力状态下侧向卸荷试验，并与常规三轴试验以及轴向加荷真三轴试验结果进行对比分析，结果表明： 曲线类似于常规三轴剪切试验的 曲线，呈双曲线关系；由于中主应力的影响，土体的初始强度得到提高，真三轴加荷试验初始切线斜率总是大于常规三轴试验的初始斜率；在侧向卸荷的条件下，土体可以在相对小的应变下发生破坏，加荷路径下破坏，土体应力强度要大于卸荷路径。

根据揭普高速原状软土的室内固结试验结果和现场实测结果，对7种固结系数确定方法的原理、精度、使用简便性、优缺点等进行了比较研究。研究结果表明，三点法和时间平方根法是较好的方法，但采用时间平方根法时其固结试验应采用较大的加载比。研究还发现，同一场地单元、同类软土、不同土样的固结系数离散性较大。实际工程中，同一单元地段应进行多组固结试验计算固结系数，剔除较高值者，取余下均值为该地段的固结系数。

对节理岩体的非连续变形与破坏失稳的数值模拟分析是目前岩土力学与工程领域中的前沿课题之一，岩体由节理裂隙以及由其切割而成岩石块体组成，介于连续与非连续之间，由于其内部结构的不确定性造成了其宏观力学行为的复杂性。在讨论了岩体破坏失稳的研究尺度的基础上，从多尺度耦合的角度出发，同时考虑连续问题、非连续问题以及连续问题向非连续问题转化，提出了非连续子母块体理论模型。在非连续子母块体理论模型中，假定岩体与岩体内部被层理、节理等结构面所切割而成的岩石块体均属于宏观尺度，把宏观的岩石块体定义为母块体，用假想的人工节理将其继续分为若干更小的块体，更小的块体称为子块体，子块体为各向同性的均质体，并且在计算中不再发生破坏分解为更小的块体，作为计算分析的基本单元，子块体的研究尺度属于细观尺度。模型也重新定义了子块体间的接触，并将其划分为连续接触与非连续接触两种类型，连续接触在一定条件下发生破坏转化为非连续接触；采用增广拉格朗日乘子法对子块体间的接触进行处理，能够计算出准确的弹簧接触力。

通过对试验设备与工艺的改进，发展出一套比较有效的渗流-流变耦合试验方法。以多孔隙石灰岩为对象，研究了不同应力及水压作用下岩石试件的流变力学特性。试验结果显示，试件的应变总体上随偏应力及水压的提高而加大。在低应力作用下，垂向应变的变化量最大。提高应力后，渗流方向应变的增加趋势显著超过垂向。试件的渗透系数与体积变化具有相似规律，在低应力作用下，试件体积不断缩小，渗透系数也随之减小，此时增大水压会使试件进一步压缩。应力增大到某值后，体积逐步扩大而出现扩容，渗透系数也随之增大，此时增大水压会使扩容进一步增大。在各级应力作用下，试件的流变速率均有减速及稳定阶段。当应力较大时，会出现加速流变阶段导致破坏。

从化学腐蚀下岩石细观结构的变化出发，研究水化学溶液对岩石中裂纹的腐蚀作用。运用地球化学矿物-水反应的溶解动力学，考查水-岩反应化学溶液中不同时间段离子浓度的变化，从理论上探讨化学腐蚀下等效裂纹扩展的定量化分析方法。通过质量守恒定律计算出裂纹在迹长及隙宽方向的变化，将水化腐蚀等效成有效裂纹长度，建立了水-岩化学作用下等效裂纹扩展的计算公式并计算应力强度因子。通过对砂岩的研究结果表明，水-岩化学作用对岩石裂纹的扩展有显著影响，并且具有时间效应。同时，水化学溶液的离子浓度及pH值大小对裂纹的扩展存在影响，其中pH值的变化对岩石的断裂力学效应更加显著。当溶液的酸性越强或碱性越强，腐蚀越大，裂纹扩展越快；pH值为中性时，腐蚀作用得到较大缓解，裂纹发展缓慢。为定量研究裂隙岩体在水岩化学作用下的细观机理提供了一种新的思路。

粗粒土在较大的应力条件下容易产生颗粒破碎现象，而现有的大多数模型都没有考虑剪切过程中的颗粒破碎。模型将塑性功引入土体受力变形过程的能量方程中，推导得到土体流动法则。采用直线型屈服轨迹和非相关联流动法则，利用不排水应力路径计算得到硬化函数，建立了一个考虑颗粒破碎的粗粒土本构模型。对比分析表明：该模型对粗粒土在各种围压下的应力-应变和体应变计算结果与试验曲线吻合较好。

高速铁路要为列车的高速行驶提供一个高平顺性和稳定性的轨下基础，而路基作为轨道结构的基础，必须具有强度高?刚度大?稳定性和耐久性好的特性。由于红层泥岩属于软岩，工程稳定性差，以红层泥岩作为基床的填料，其刚度明显不足，所以为了弥补基床表层的不足，在其顶部添加一层水泥稳定级配碎石。为了验证这些措施的效果，以便指导工程设计和施工，通过足尺动态模型试验，模拟在实际荷载条件下基床的动态变形特性，结果表明，采用水泥稳定级配碎石作为基床表层填料，静态变形明显降低，能够大幅降低动荷载作用时的动变形，减少了基床结构的永久变形，增强了轨道结构的稳定性。

斜坡内聚集的巨大剪切形变能在临滑时释放，坡体能量释放率具有力的量纲，在坡体能量释放率幅值大于锁固段潜滑带抗剪强度幅值的情况下，坡体临滑释放的形变能将大于潜滑带岩体破裂需要的能量，所大于的部份将转变成滑体动能，滑动为剧动式滑坡；反之，则为缓动式滑坡。剧动式滑坡横截面上的弹冲速度与该点切应力的大小成正比。潜滑面附近坡体介质的切应力和切应变能密度最大，滑动时获得的弹冲速度也最大。导得蕴涵丰富信息量的斜坡弹性势能变化率曲线及其表达式，通过解析及Matlab图解形式对坡体的形变能聚集、临滑形变能释放量及其与滑体启动速度、启动方式进行了阐述。

滑（边）坡稳定性评估不仅取决于计算方法本身，更主要的取决于计算参数的选取是否合理，力学参数的选取是否合理将直接关系到所建立的滑（边）坡稳定性评估体系的成败。在根据试验结果等综合确定（潜在）滑动面的黏聚力、内摩擦角的取值区间和建立计算模型基础上，对滑（边）坡反算力学参数时不同发育条件下稳定系数的选取和稳定性计算方法的确定进行了较深入研究，提出了一整套滑（边）坡力学参数的综合选取方法和稳定性评估体系，并以某滑坡为例进行了实际工程应用。采用数值模拟和物理模拟对所建立的稳定性评估体系进行了验证，其工程适用性良好。

结合生活垃圾PTH蠕变方程式中的相关参数，依据重庆市长生桥垃圾卫生填埋场的填埋工艺和填埋方案，得出填埋历程与填埋高度的关系曲线。通过与土压缩理论计算方法相比较发现，土压缩理论中参数选取主要以经验为主，假设条件也与实际情况不符，而PTH蠕变模型中各参数均可由室内压缩蠕变试验得出，依据充分。计算表明，重庆市长生桥垃圾卫生填埋场在填埋过程中产生的沉降达25.72%，在容量估算中如果忽略这一数据则会对填埋场的经济性分析产生一定影响。

在利用压力板仪测定非饱和土的土-水特征曲线时，常用的取样称量法、溢出水称量法分别存在实测试样质量与实际试样质量不相等、实测排水量与实际排水量不相等等问题，从而造成试验结果失真。为此，溢出水校正称量法被引入用来消除取样称量法及溢出水称量法中存在的问题。通过取样称量法、溢出水称量法、溢出水校正称量法的对比研究发现，在同一基质吸力作用下，由取样称量法、溢出水称量法确定的试样饱和度均小于由溢出水校正称量法确定的试样饱和度，并对该现象进行了解释。随后，对取样称量法、溢出水称量法、溢出水校正称量法的适用范围进行了探讨。

h型组合抗滑桩是用横梁连接前后两排桩外形似h型的可抵抗大滑坡推力的支挡结构，分析了h型桩支挡边（滑）坡的作用机理，根据其受力特征，可以滑面为界将其分为上下两个部分计算分析，通过室内试验研究和理论分析，提出可按在滑坡推力作用下的横向弹性地基约束的平面刚架模型分析上半部分（受荷段）结构内力，其间考虑了桩排间的坡体压力作用，在此基础上可对下半部分（锚固段）直接按弹性地基梁理论计算，按所提出的方法设计计算的h型桩成功用于四川广巴高速公路一大型堆积体路堑边坡工程中，取得了良好的实际效果。

以往泥石流易损性评价主要针对经济、社会、物质和环境的易损程度，未见关于工程基础设施易损程度评价。为此，以枝柳铁路卓福隧道遭受泥石流灾害为工程背景，提出了工程易损性的概念，根据隧道承灾特点和泥石流致灾特征，系统分析了隧道的地质选址、工程设计、隧道施工、运营维护以及泥石流致灾因子对隧道工程易损程度的影响，确定了工程易损性评价指标体系，借助于AHP法和模糊综合评价法，建立工程易损性的评估方法。并以实例验证该方法可行性，为泥石流地区隧道工程防治等级确定和隧道承灾能力评估提供方法参考。

基于非线性有限元方法, 对路基拓宽工程的基本特性进行探讨。对比分析表明: 拓宽部分竖向沉降与侧向位移的数值明显大于旧路基的相应值，且侧向位移在新旧路基结合处取得最大值，这必然导致新旧路基结合处容易出现拉应力区，从而形成常见的纵向裂缝。对于指定的拓宽宽度来说，在路基两侧进行拓宽比仅在某一单侧拓宽更容易减小新旧路基的沉降差，工程实际中应尽量在旧路基两侧同时进行拓宽。路面竖向沉降的峰值随着土体变形模量的增大而减小，随着土体重度的增大而增大。路基的稳定性随着土体黏聚力或内摩擦角的增大而增大，随着填土重度及车辆等效均布荷载的增大而减小。工程实际中应尽量选用重度小、变形模量大且强度高的土体作为路基拓宽部分的填料。

基于Biot动力方程，研究了饱和均质弹性半空间上弹性条形基础的摇摆振动问题。通过Fourier积分变换求解了饱和土的动力控制方程，然后结合基础底部为混合边界的条件得到了弹性条形基础的摇摆振动对偶积分方程，利用正交多项式将对偶积分方程转化为求解一组线性代数方程组，同时利用复合Simpson法则，得到了动力柔度系数的表达式，通过算例得出了不同参数时地基动力柔度系数随无量纲频率的关系曲线。

非预应力格构锚固是集坡面生态防护、浅表层与深层加固于一体的新型边坡加固技术，但目前无论就其加固力学机制，还是工程设计计算方法而言，学术界尚未达成共识。在分析边坡开挖失稳破坏力学过程与稳定性工况的基础上，依据应力扩散原理与Mohr-Coulomb强度理论，探讨了非预应力全长黏结格构锚固通过自主调动稳定区岩土体的力学强度来有效改善不稳定区边坡的受力状态和主动约束边坡不稳定变形持续发展的综合加固机制，包括双向挤密效应、锚拉效应、销钉效应、框箍效应与土拱效应；依照优化设计的基本原理与有关规范，构建了格构框架的优化设计数学模型与相关约束方程；利用Matlab7.0编写了该结构优化模型的自动寻优程序；通过在三峡库区某边坡治理工程中的应用，详细地介绍了其优化设计的计算过程；与基于工程类比法的原设计相比，可达到节省工程造价和优化设计结果的目的。

在大量试验研究成果的基础上，运用冻土物理学、冻土力学、数值传热学、高等土力学及土动力学等基本理论，建立了冻土区道路及铁道工程路基的水-热-动力耦合数学模型（有效应力法），并编制了相应的数值分析程序。最后，以青藏铁路某典型断面为例，对冻土铁路路基在地震荷载作用下的动力响应问题进行了系统分析，并评价了路基的地震安全稳定性。结果表明，提出的冻土路基动力分析模型合理，能较好地模拟冻土铁路路基的地震反应问题。另外，当发生设计烈度以下的地震时，青藏铁路路基不会产生严重破坏，经运营管理部门的维修后即可投入正常生产。

地面三维激光扫描技术可以高精度、高密度、高速度地测量物体表面三维空间坐标，从而详细描述表面细部状况。它已经在静态形状测量中获得了成功的应用。目前，滑坡地表变形分析主要是采用GPS或全站仪测量的少量特征点来进行，缺乏整体变形资料。但滑坡变形体的诸多细节变化对正确的变形分析有着重要的作用，将该技术引入到滑坡变形监测与分析中，可充分利用滑坡体上的大量点自然地物作为监测点，来完整监测和分析其变形。作为一项新的研究内容，文章对此进行了相应的理论分析与实际测量，获得了初步满意的结果。

沥青混凝土是现代水利工程中作为防水心墙的主要材料。通过室内高压温控三轴仪对两种沥青含量的沥青混凝土在不同温度下分别进行力学特性试验，研究温度对其力学性质的影响。试验结果表明：试件的应力-应变特性与温度有密切关系，试验温度为0℃时沥青混凝土出现应力软化现象，但随着温度的升高，应力软化现象消失，应力硬化现象呈现；同一沥青含量下，温度越高，最大偏应力越小；试件的抗剪强度随温度的升高逐渐降低；试件的蠕变随温度的升高而增大。

黏土颗粒在泥石流中的含量并不大，但却显著地影响着泥石流的启动。在室内通过筛分配成9种不同黏粒含量级配的土体，在自行设计的模型槽内以1.64 g/cm3（松散干密度），1.79、1.94 g/cm3（天然干密度）3种干密度堆成边坡模型，在雨强为85 mm/h下进行人工降雨试验，初步探讨了黏土颗粒含量对泥石流启动的影响，得到：黏粒含量在5%～18%时可以形成泥石流，其中黏粒含量10%时所需时间最短，低于5%或大于18%难以形成泥石流，黏粒含量具有临界性；填筑干密度越大，泥石流启动越困难，表现在启动时间长、深度浅、规模小、且填筑干密度不改变黏粒含量临界性；降雨条件下土体入渗率越高，泥石流越容易启动产流。通过试验的研究，可以深入揭示泥石流形成的内在机制，黏粒含量临界性为泥石流预测、预报提供了新思路。

基于剪切位移法，引入Mylonakis & Gazetas桩-土相互作用及Winkler地基模型，导出了复合地基中桩-桩、桩-土及土-土相互作用柔度系数；在此基础上，提出了一种综合考虑桩-土-垫层共同作用的复合地基分析方法，并利用Matlab软件编制了相应的计算程序。为了验证该方法的可行性，对楔形桩和圆柱形桩复合地基进行了模型对比试验，并利用该方法对两个模型试验进行了计算分析，试验及理论结果均表明，桩顶平面处的桩间土反力保持着类似天然地基的马鞍形分布，圆柱形桩复合地基的承载力明显低于楔形桩复合地基的承载力，同时，圆柱形桩复合地基的桩土平均应力比明显高于楔形桩复合地基的桩土平均应力比，楔形桩对缓解复合地基中桩顶应力集中，充分利用天然地基的承载能力具有良好的调节作用。

为充分掌握斜坡软弱土地基在路堤荷载作用下的变形特性，寻求合理的地基加固措施，以新建达成铁路扩能改建工程某工点为原型，设计了5组基于水泥土搅拌法地基处理方案的室内土工离心模型试验。通过对试验数据的整理分析，结果表明：（1）针对斜坡软弱土地基的上、下坡侧分别采取不同的桩间距布设，可减小斜坡软弱土地基沿横向的差异沉降变形，提高地基加固的均匀性；（2）在斜坡软弱土地基的下坡一侧布设斜桩，具有较好的水平变形约束效果，但在竖向沉降控制方面表现略差；（3）斜坡软弱土地基下坡一侧产生的变形将引起上坡一侧产生相同方向的变形，并以水平变形的表现较明显，地基加固应以控制下坡一侧的变形为重点；（4）地基水平变形沿深度的变化规律因地基布桩疏密的不同而表现出先增大后减小的单峰型曲线和单调衰减的双曲线型两种形态。

附加质量法是粗粒料密度测试的无损检测方法之一，介绍了附加质量法的基本原理和理论模型，并成功应用于昆明新机场粗粒料填筑的压实密度检测。试验结果表明：（1）附加质量法检测得到的地基刚度与灌水法检测得到的干密度呈线性相关，相关系数为0.81，利用率定试验得到的经验关系计算得到的干密度与验证试验的相对误差在-1.78%～1.75%之间，其检测精度能够满足施工检测精度检测要求，并给出了昆明新机场粗粒料压实密度检测的经验关系式；（2）附加质量法具有操作简单、检测速度快捷、被检测粗粒料无损伤等优点，是一项很有发展前景的无损检测技术。

高喷插芯组合桩（简称JPP桩）是一种新的组合桩型，该技术具有穿透力强、施工速度快以及经济效益好等优点。提出了承载力的一种简化计算公式，并结合工程实例验证了公式的合理性。结合静载荷试验，通过数值模拟分析了不同水泥土弹性模量、不同水泥土厚度和不同组合形式对JPP桩承载力的影响。模拟结果表明：水泥土无侧限抗压强度不宜小于1.5 MPa；水泥土厚度不宜小于100 mm，但也不宜大于芯桩的半径；固底组合可以有效提高承载力。这些分析结果对指导工程实践有一定的现实意义。

针对影响基坑支护方案决策因素所具有的不确定性、模糊性以及影响因素与评价指标间的相互关联性特点，基于灰色理论和模糊数学理论，建立了基坑支护方案的灰色模糊可变决策模型。应用基于贴近度最大的组合赋权方法确定评价指标权重，并用集值统计法对定性指标进行量化，以解决影响模型决策结果准确程度的关键问题。工程实例分析表明，采用该模型更为科学、有效，易于实现程序化。更重要的是，该方法能够提高优选决策的合理性和可信度，为决策者提供有力的参考，具有一定推广和应用价值。

隧道在低渗透性土壤中掘进，盾构掘进速度的改变将引起作用在掘进面上支护压力的显著变化。考虑盾构掘进速度以及土体的渗透系数的影响，通过伽辽金有限元法推导三维稳态渗流有限元方程，使用FORTRAN代码编制数值分析程序计算稳态地下水流条件下隧道掘进面附近水头分布。维持掘进面稳定极限支护压力由有效支护压力和渗透力共同构成，前者基于土体稳定的极限平衡理论计算结果，后者通过隧道掘进面附近水头分布推导得出。结果发现，低渗透性土层中进行隧道掘进，盾构掘进速度的改变对隧道掘进面附近水头分布产生很大影响，掘进速度的增加将引起作用在隧道掘进面上支护力的显著增加。理论分析结果与实验数据取得较好的一致，验证了该理论与方法的合理性和有效性。

基于大量实测软基沉降监测数据，分析了恒载预压期长短对Asaoka法推算沉降的影响，发现用该法推算珠三角地区软基沉降所需要最短恒载预压期为4个月；提出了Asaoka法推算软基最终沉降的修正公式，可减小由预压期较短而引起的沉降推算偏差。

尝试以移动车流为振动源，在明显受冲刷与未受冲刷桥墩系统上方一侧布设讯号传感器，接收桥梁下部结构因振动源所产生的振动讯号。再以经验模态分解法EMD与希尔伯特黄转换HHT作为讯号分解与振动频谱解析的方法，针对桥墩系统（桥梁下部结构）的Y方向振动讯号进行解析与判读。于EMD分析过程中导入间断性准则进行振动讯号分解。针对完整（未裸露）桥墩系统（P1），与跨河冲刷桥段桥墩系统（P2）的Y方向，进行频谱解析与比对探讨。由研究结果可知，EMD讯号分解过程可能产生模态混合现象，导致HHT图形中产生频率损失以及可判读区间缩短的现象。借由间断性准则的应用，可有效解决这些问题，获得判读性较高的HHT频谱图与边际频谱图。此外，HHT频谱图所得结果证实，桥墩系统Y方向的瞬时频率变化为一频宽带，其区间范围约在1～4 Hz之间。而由边际频谱图中可知，P1、P2的频率能量分别集中于2.5 Hz与1.7 Hz，可知P2的整体系统刚度小于P1。据此，明显受冲刷桥墩系统P2，其承载能力弱化的现象得以由HHT方法中明显呈现。

根据瓦斯渗流与煤体变形的基本理论，引入煤体孔隙变形与透气性演化的耦合作用方程，建立了考虑煤层吸附、解吸作用的含瓦斯煤岩固-气耦合作用模型。应用该模型模拟研究了不同压力影响下瓦斯抽放过程中煤层透气性的演化和抽放孔周围瓦斯压力的变化规律，其结果对于深入理解瓦斯抽放作用机制并采取相应的瓦斯预防和控制措施等具有重要的理论和实践意义。

采用回映应力更新算法，编写了基于伏斯列夫面的超固结黏土本构关系模型子程序，嵌入非线性有限元软件ABAQUS。通过对单元试验进行三轴压缩、三轴伸长及平面应变等问题的模型预测，再现了超固结黏土在不同初始超固结比和应力路径时的变形和强度特性，从而验证了子程序的正确性。借助该本构模型，对三轴压缩、三轴伸长及平面应变应力路径下超固结黏土体变形局部化问题，进行了三维数值模拟。分析结果表明：超固结黏土在三轴压缩及伸长状态时，土体变形局部化在应力-应变关系软化时出现，而平面应变状态时，在应力-应变关系硬化阶段出现，其超固结黏土的剪胀特性在剪切带的形成过程中起重要作用。

在非连续变形分析（DDA）方法中，通过跟踪炮孔扩张和炮孔周边裂隙的发展贯通求得爆腔的即时体积，进而根据爆生压力状态方程计算爆腔即时压力，并将爆生压力载荷作用到主炮孔内壁和贯通裂隙面上，实现了爆生产物作用下节理岩体爆破的DDA方法模拟。采用DDA方法模拟了节理岩体中的水平柱状炮孔抛掷爆破问题，得到了爆腔的体积扩张和压力衰减时间曲线，模拟很好的再现了岩石爆破过程中的炮孔扩张、岩体破坏、块体抛掷和爆堆形成过程。

采用强度折减有限元法，考虑边坡土体的非饱和-非稳定渗流过程，从坡体内浸润线位置、土体的渗透系数、水位下降速率、下降比及基质吸力等5个方面研究了水位下降过程中岸坡的整体稳定性。结果表明，水位下降速率对高渗透性土坡内孔压的影响显著，对低渗透性土坡内孔压影响较小，对边坡安全系数的影响程度可达15%。

以南水北调中线石京段古运河枢纽工程暗涵段为工程背景，采用理论分析和数值计算，提出了南水北调暗涵衬砌结构施工过程中钢筋混凝土内部温降的控制标准，即按最不利部位考虑，30 d内混凝土内部温降不应超过26.7 ℃，为选取合理的温控措施提供了依据。以衬砌内部温度场数值分析为理论依据，结合下穿段暗涵的地形条件、结构特点，并考虑工程气候特点，优化混凝土配比、降低水泥用量、掺入适量粉煤灰以及采用遮阳棚和地垄等工程措施，有效控制了混凝土结构的内部温度变化，成功解决了大体积混凝土施工温度裂缝问题，保证了结构工程的施工质量。理论计算与现场量测相结合，结果表明，实测值与计算值规律基本一致，说明计算模型和计算参数选取的合理性和计算结果的正确性，可为后续类似工程提供参考。

对三维问题的分析是数值流形方法发展的必然，在数值流形方法覆盖位移函数的基础上构造了一种六面体有限覆盖的三维流形单元，推导了相应的应变矩阵、刚度矩阵及平衡方程等表达式。同时，由于目前数值流形方法的模拟分析主要是采用线弹性模型，而对于非线性模型分析研究很少；根据数值流形方法的特点和岩土体的本构模型，给出了适用于数值流形方法进行非线性分析的算法。该方法利用中点增量法进行求解，以改变 模型和 模型中弹性模量的方式来反映非线性，其实质是用分段线性来取代非线性。通过地基沉降计算算例表明，数值流形方法在三维岩土体中进行非线性分析中是有效的。

强度折减有限元法在边坡稳定性分析中得到了广泛应用，但仍存在一些问题未能很好地解决。首先探讨了不同单元类型对边坡稳定安全系数计算精度的影响，指出采用三角形二阶单元，能够较好地模拟土坡的渐近破坏过程，且相对网格大小控制在0.1～0.15之间时能获得较精确的解；其次讨论了边坡失稳的4个判据问题，指出在合理网格大小区间内，有限元强度折减至土坡破坏时，先后出现塑性区贯通、等效塑性应变带贯通、位移陡增与数值计算不收敛等4种表征，以此分别作为边坡失稳判据，所得到的安全系数具有较好的一致性；最后讨论了边坡破坏时滑动面深浅、滑出点位置与坡体材料的黏聚力、内摩擦角及坡角间的关系，指出黏聚力越大、内摩擦角越小或坡度越小，滑动面越深，且滑出点越远离坡脚。

当路基处于地下水水源丰富且水位较高的区域时，容易受到地下水的毛细上升侵蚀作用。为治理因水分毛细上升而引起的路基病害，需了解其毛细上升规律。在水平吸渗试验原理的基础上略加改进，自制了一套毛细上升试验装置，进行了三种不同初始干密度试样的试验。结果表明，毛细上升高度与含水率的关系类似于土-水特征曲线；试样的干密度越大，在相同的时间内毛细上升高度越小；水分因毛细效应的扩散能力随初始含水率的变化存在一个最优含水率点。最后，利用有限元方法模拟了水分在不同时刻沿着试样高度的分布规律，并对比分析了试验终了时刻的计算值与实测值，二者之间的分布规律比较一致。

将填埋垃圾视作一种特殊土体，建立了综合描述垃圾填埋场内渗滤液水分的饱和-非饱和渗流、垃圾土体沉降变形、有机污染物的释放、迁移、转化，以及微生物的生长、衰减等物理化学过程的多场耦合仿真分析模型，将任意的Lagrangian- Eulerian（ALE）方法引入到模型求解中，基于自行开发的仿真分析程序，开展了地表水入渗对垃圾填埋场水质、水量影响的数值仿真分析研究。模拟结果表明：300 d的非饱和水分入渗及内源水产生可使填埋单元内渗滤液饱和液面最高达6 m；地表水入渗对水相可溶性可降解有机物浓度和厌氧微生物浓度具有显著的影响，并间接地影响固相可溶性可降解有机物和微生物的浓度分布。

由人工截断边界输入地震波，通过时程积分法确定地震荷载作用下边坡的应力和变形，在人工截断边界上采用黏-弹性人工边界条件模拟地基辐射阻尼的影响。采用有限元强度折减法求解边坡稳定安全系数，以塑性区贯通时刻特征点的位移突变作为边坡失稳的评判标准。非线性有限元和黏-弹性人工边界条件结合运用，建立了基于静动力有限元的边坡抗震稳定分析方法。该方法在稳定安全系数的定义上和传统的刚体极限平衡法是一致的。以十里铺水电站为工程实例，分析了库区边坡的抗震稳定性，得出了边坡动力位移时程和动力稳定安全系数，计算结果合理评价了实际工程在地震荷载下的稳定性。

基于Biot波动理论和广义热弹性理论，对简谐线源荷载（力荷载和热荷载）作用下的热-流-固耦合地基的动力响应问题进行了研究。将地基看成是均质各向同性、完全饱和的多孔半空间介质，利用无量纲化和Fourier变换方法对热-流-固耦合控制方程进行简化，得到了变换域内应力分量、位移分量、温度分布及超孔隙水压力的一般解，并利用Fourier逆变换得到了相应的积分形式解答。通过数值计算对按热-流-固耦合理论、饱和多孔弹性理论和热弹性理论得到的结果进行了比较，同时分析了热-流-固耦合条件下热荷载激振频率对竖向应力、竖向位移、温度分布以及超孔隙水压力的影响。

在煤层气的初级生产过程中，为了获取较高的生产率，需要降低储层压力，储层压力下降对于煤层气的渗透率具有两个相反的效应：（1）储层压力下降，有效应力增加，煤层裂隙压缩闭合，渗透率降低；（2）煤层气解吸，煤基质收缩，煤层气流动路径张开，渗透率升高。Shi和Durucan、Palmer-Mansoori以及Gray等都建立了包含了基质收缩效应以及有效应力的影响的渗透率模型，其模型都基于以下两个关键假设：煤岩体处于单轴应变状态以及竖向应力恒定。为了检验上述两个假设的合理性，建立了一个考虑基质收缩效应以及渗流场-应力场耦合作用下的煤层气流动模型，对煤层气初级生产过程中渗透率的变化进行了耦合分析。分析结果表明：单轴应变的假设具有合理性，而竖向应力是随指向生产井的应变梯度的变化而变化的，其对于渗透率的变化具有重要影响，因此，竖向应力恒定的假设可能导致渗透率预测出现误差；上述渗透率模型都可能低估煤层气初级生产过程中渗透率的变化。

自钻式旁压试验（SBPT）因其扰动小、测试深度大、可以获得应力-应变、超孔隙水压力-时间等数据，在确定地基土性参数和地基承载力上有广阔的应用前景。然而由于用以解释SBPT的柱孔扩张理论（Gibson解）所采用的平面应变假设与实际旁压腔几何特征存在差异，导致试验所确定的黏土不排水剪切强度su与其他原位试验或室内试验结果存在差别。针对旁压腔几何尺寸及应变区间的选择对确定su的影响，基于修正剑桥模型，采用低渗透系数控制加载过程中不排水条件，利用有限元法模拟SBPT，建议了不同应力历史下确定su的应变区间，并给出考虑几何尺寸影响时相应应变区间上su的修正系数。

一种新型的高强高预应力让压锚杆在国内煤矿深埋巷道支护中得到了成功应用，与普通锚杆相比，高强度、高预应力和让压性能是其主要特点。基于高强预应力让压锚杆力学模型，建立了让压锚杆-围岩相互作用体系的有限元数值模型，并对巷道围岩应力分布、位移和锚杆受力性能进行了分析。结果表明，高强预应力让压锚杆系统能够减小锚杆荷载，且可防止大变形和深井巷道支护中锚杆过早地进入屈服，对杆体具有保护作用。

针对基坑工程中岩土参数存在随机性和变异性的特点，基于响应面重构法、遗传算法和禁忌搜索方法研究了土钉墙边坡可靠性分析方法。考虑土钉的加固作用，建立了适用于土钉墙边坡任意形状滑面安全系数计算的改进Morgenstern-Price法。基于响应面原理，将改进Morgenstern-Price法取代传统响应面法中的有限单元法来随机抽样构造响应面函数，建立了一种近似的土钉墙边坡可靠度计算方法。以土体的抗剪强度指标 、 为随机变量，提出了一种能同时确定土钉墙边坡最小可靠度指标 及相应最危险滑面的全局优化计算方法——土钉墙可靠性分析自适应禁忌搜索遗传算法（ATSGA）。结合算例，分别以土钉墙边坡的最小可靠度指标和最小中值安全系数为目标函数，采用ATSGA法搜索其相应的最危险滑动面，结果表明，二者相差较大。

堆石料大量的大型三轴剪切试验结果表明，其轴向应变与径向应变关系并不完全符合双曲线关系，而是可以分成两段，依次用双曲线关系和直线关系来拟合，提出了一个计算两段关系拐点处径向应变的公式，对Duncan-Chang模型中泊松比的计算进行了修正。根据堆石料应力-应变关系试验结果，提出了一个用8参数拟合其应力-应变关系和体变关系的拟合方法，并将通过此方法得到的计算结果与试验结果进行对比，验证了拟合方法的精度。