岩石材料的蠕变具有明显的非线性特征，在蠕变模型中考虑蠕变参数随应力、时间等因素而变化是解决非线性蠕变问题的方法之一。试验已经证实，应力、时间及渗流等外部条件会引起岩石某些力学参数的改变，因此，将蠕变参数视为变量符合岩石材料的本质属性。以西原蠕变模型为基础，研究了各蠕变参数与应力及时间的关系。根据试验结果，通过非线性最小二乘法从蠕变试验数据中求出不同应力作用下不同时刻的各个蠕变参数，再根据参数随应力、时间的分布规律经非线性拟合得到各蠕变参数与应力及时间的表达式，进而可得到变参数的蠕变方程。蠕变参数的变化是岩石非线性特征的充分体现，从损伤力学的角度来讲，蠕变参数的变化反映了岩石内部损伤不断加剧、累积，材料特性不断劣化的演变过程。

通过压力板试验，对比分析了荆门原状膨胀土与石灰改良土持水特征的差异性；应用非饱和土三轴仪，开展了原状膨胀土、石灰改良膨胀土与重塑膨胀土的变形及强度特性试验。结果表明：①石灰改良膨胀土与原状膨胀土相比，其进气值有显著降低，残余含水率显著升高，土-水特征曲线两个特征点的斜率较为平缓，说明其水稳定性较好，土体性状更为稳定；②原状膨胀土和石灰改良膨胀土在非饱和与饱和状态的应力-应变关系曲线均呈应变软化型，随净围压的增大，应变软化的程度趋缓；随含水率的减小，峰值应力增大，应力峰值点有所提前，应变软化现象更加显著。饱和重塑膨胀土的应力-应变关系呈应变强化型，非饱和重塑膨胀土则呈现为应变软化型，但其应变软化的程度较前两类土大为趋缓；③经石灰改性后，膨胀土强度参数值有大幅度提高，即使在湿化饱和后，石灰改良膨胀土仍保持了相对稳定的力学性质和较高的抗剪强度参数值。相比之下，无论是重塑膨胀土，还是原状膨胀土，对湿化作用均十分敏感，其强度参数值或波动较大，或整体水平较低。

采用渗流固结法试验结合颗粒表面电位分析，研究极细颗粒黏土的渗流的微电场效应，在相同试验条件下完成了5种含不同百分比的人工高岭土与人工膨润土的试样的渗流特性测试。测试结果表明，微孔渗流的微电场效应对极细颗粒黏土的渗流特性有相当显著的影响，随着孔隙液离子浓度的升降或土颗粒表面电位的增减，试样的渗透系数会随之发生改变；在相同的孔隙液离子浓度下，随着膨润土相对含量的增加，试样的渗透系数随之降低。对科威特软土的渗流固结试验证实了人工土的微电场效应的产生机制与变化规律同样适用于天然软土。试验结果分析认为，在黏土-水-电解质系统的相互作用下，黏土矿物通过土颗粒表面的结合水影响试样的渗流特性，而土颗粒表面电荷的微电场作用是极细颗粒黏土渗流特性改变的内在原因之一。

高水平应力作用下，砂土等颗粒材料中的颗粒将发生破碎。一方面，颗粒破碎导致材料的颗粒分布曲线发生变化：材料中的粗颗粒含量减少，细颗粒含量增加；另一方面，颗粒的破碎引起了能量的转化。由能量守恒定律，作用过程中外力所做的功一部分由粒间摩擦力转化成热能，而另一部分则消耗到颗粒破碎过程中。利用表面物理学理论，颗粒破碎能可以表达为颗粒表面张力在颗粒破碎中所作的功。由此得到了一维压缩条件下颗粒破碎量与宏观压缩量之间的关系表达式。为了验证得到的关系式，开展了砂土的一维压缩试验，并进行了试验数据的整理分析。研究结果表明，所得关系表达式能较好地反映高水平应力作用下颗粒破碎对颗粒材料压缩性的影响。

采用室内加速腐蚀试验方法，研究了砂浆受腐蚀后砂浆锚杆锚固体的锚固特性变化情况。通过对不同腐蚀阶段砂浆锚杆锚固体中锚杆-砂浆界面以及砂浆-基体界面的黏结强度及荷载-位移关系的测试及分析，得到了界面黏结特性随砂浆腐蚀时间的变化关系。结果表明：随着砂浆受腐蚀程度的增加，锚杆-砂浆-基体三者界面间的黏结强度均呈线性下降，锚杆-砂浆界面间剪切刚度随着腐蚀时间的增加而减小，而砂浆-基体界面间的剪切刚度受砂浆腐蚀程度的影响不大，但界面间的化学胶着力会随砂浆腐蚀程度的增加而降低。

为了研究高含冰量冻结粉土的应力-应变关系及结构的内部损伤演化过程，利用SOMATOM-PLUS X射线螺旋CT机对-1、-2、-4℃下的冻结粉土进行了单轴压缩实时CT扫描试验，探讨了温度对高含冰量冻结粉土的宏观力学性能及微观损伤演化过程的影响。通过试验结果可以看出：冻结粉土的应力-应变关系曲线大致经历线弹性变形阶段、损伤演化阶段与峰后软化阶段；高负温下温度对冻结粉土初始弹性模量影响不是很明显，而对冻结粉土强度的影响则比较大；温度从-1℃降到-2℃，强度大约可以提高63%，而从-2℃降到-4℃，强度可以提高约为36%；CT扫描各层初始密度损伤并不完全相同，但各层密度随着应变变化的趋势大致相同，中环、全区的密度随着应变的增加而减小，外区密度则随着轴向应变的增加而增大。

利用研制的天然气水合物沉积物合成及力学性质一体化试验设备，以粉细砂土作为土骨架，分别对冰沉积物以及对四氢呋喃(THF)、二氧化碳(CO2)和甲烷3种水合物沉积物进行了室内合成和三轴剪切试验，分析和比较了这4种沉积物样品的应力-应变和强度特性，初步探究了冰和不同气体在水合物沉积物强度中所起的作用。试验结果表明：4种沉积物均表现为塑性破坏；围压越大，水合物沉积物强度越高；在水合物含量相同条件下，不同气体水合物会使水合物沉积物的强度不同。

为探讨天津滨海新区典型结构性软土的动力特性，采用动三轴试验和压汞试验，对交通荷载作用下结构性软土微观结构变化进行了研究。取原状土和动荷载作用后的土样进行压汞测试，用分形理论对压汞测试数据进行分析，探讨孔隙分布特征，提出孔径划分的方法，给出了卓越频率与土体孔隙变化的规律。研究结果表明：在动荷载作用后，天津滨海新区典型软土的孔隙分布发生改变，可分为3种类型；利用Menger海绵模型研究交通荷载作用下结构性软土的孔隙分布特性是可行的；用孔隙分维数可实现对卓越频率的预测以及路基土体变形行为的机制分析。

在对已有试验结果进行分析基础上，从细观角度研究了砂土变形机制。通过对简化的颗粒单元体的受力及变形分析，推导了主应力比与 的关系以及孔隙比与 的关系。结果表明，颗粒单元体变形过程中主应力比与孔隙比有着对应的关系，这与“应力路径对塑性体应变的影响主要是由应力比引起的”的试验结论是一致的。从细观角度分析了应力路径（主要是主应力比）影响砂土变形的过程。研究表明，砂土体中存在着大孔隙以及两种基本状态的颗粒单元体结构孔隙，它们是控制砂土变形特性的关键因素，大孔隙受应力路径影响不大，而颗粒单元体结构孔隙则与应力路径密切相关，主要表现为主应力比对塑性体应变的影响；从细观角度分析了峰值应力比与相变应力比的关系，即初始孔隙比越小，相变应力比越低，峰值应力比越高，这与宏观试验结果是一致的。

与纯膨润土相比，混合型缓冲回填材料（膨润土与石英砂混合物）能够实现防渗阻隔能力、热传导性能、力学强度和可施工性能的最佳组合。选用高庙子钠基膨润土（GMZ001）为缓冲回填材料的主料，添加不同比例的石英砂，对掺砂比分别为0、10%、20%、30%、40%和50%的膨润土-砂混合物压实试样进行室内试验。结果表明，混合物的液限、塑限随掺砂率的增大而线性降低；膨胀力随时间呈指数增长。初始含水率较大时，最大膨胀力随初始含水率的增大略有降低。掺砂率一定时，最大膨胀力随初始干密度指数增长。提出了有效黏土密度的概念，建立了一定初始含水率条件下，任意掺砂率和初始干密度的高庙子膨润土-砂混合物最大膨胀力归一化模型，为混合型缓冲回填材料膨胀力的预测与控制提供了依据。

武汉市汉阳区存在着大量由冲洪积所形成的网纹状红色黏土，它遇水膨胀、软化，失水收缩、开裂。为了减小红色黏土不良性质对土路、公路路基和防渗工程造成的危害，采用离子土壤固化剂（ISS）对红色黏土进行处理。对经ISS处理前后的红色黏土，调成液限状态，进行液氮冷冻真空升华干燥，分析比表面及孔隙分布，观察微结构并统计裂隙。试验结果表明：经ISS处理后，红色黏土的结合水膜减薄，土粒之间的吸引力增强，从而使红色黏土的相对密度增大。减薄结合水膜的土颗粒在ISS连接力作用下，使红色黏土团聚结构和堆叠结构更加紧密，比表面积减小、累积孔隙体积和平均孔直径减小，从而提高了红色黏土的无侧限抗压强度和抗剪强度。

土工合成材料与填料之间的界面强度参数是加筋-土工程设计的关键技术指标，筋-土界面的直剪试验和拉拔试验在界面剪切特性试验研究中应用最为广泛。利用土工格栅、土工织物与砂土的直剪试验和拉拔试验，研究了剪切速率和筋材性质对筋-土界面强度的影响。研究结果表明，当剪切速率不超过一定界限（如7.0 mm/min）时，其对直剪试验结果的影响可以忽略；筋-土界面强度受加筋材料及砂土特性的影响，双向聚丙烯土工格栅和土工织物与砂土之间的内摩擦角与纯砂接近，界面强度较高，而玻纤格栅因其延伸率低和网格尺寸较小，与砂土的界面强度比较低。

为了解温度周期作用对大理岩蠕变力学特性的影响，采用温度-应力-渗流耦合的岩石力学三轴流变试验系统对大理岩进行了不同温度及温度周期变化下三轴压缩蠕变试验。基于试验结果，研究了大理岩试样在不同温度及温度周期变化下轴向应变随时间的变化规律，分析了不同温度及温度周期变化下蠕变的变形机制，掌握了温度对大理岩三轴蠕变影响的基本规律，并且建立了考虑温度及温度周期变化影响的改进的Burgers模型。理论值与试验结果非常接近，表明考虑温度及温度周期变化的改进Burgers模型适合描述大理岩的黏弹性蠕变特征。为长期暴露于外部环境下的岩质边坡的长期稳定性分析提供了重要的参考依据。

为研究绿色加筋格宾挡墙的工程特性，分析其作用机制，进行了包括加筋土体垂直土压力、墙背侧向土压力、拉筋受力变形和面墙变形等内容的测试。在挡墙顶面施加6个荷载水平的加、卸循环荷载，研究了加筋土体中垂直土压力和墙背侧向土压力的大小和分布情况、拉筋应变沿筋长的分布情况、绿色加筋格宾挡墙潜在破裂面以及面墙变形规律等。试验结果表明：挡墙垂直土压力沿筋材方向大致呈均匀分布，墙背侧向土压力沿墙高呈曲线分布，其值小于理论值；第3层筋材应变沿筋长方向呈单峰值分布，第5层呈双峰值分布；与0.3H法和朗肯法相比，试验得到的挡墙潜在破裂面更加靠后；面墙的变形在加、卸循环荷载作用下呈现出弹塑性，最大侧向变形发生在第5层。

基于垃圾填埋场边坡部衬垫系统各材料之间的界面摩擦特性，提出了温度和垃圾填埋引起的土工膜端部张拉力的评价方法。以短纤维无纺布、HDPE土工膜组成衬垫系统，进行了不同填土高度下土工膜端部张拉力室外试验。试验结果表明：当填埋高度较小时，作用在HDPE土工膜端部的张拉力主要为温度应力；温差越大，土工膜端部的张拉力越大；随着填埋高度的增加，填埋引起的HDPE土工膜端部张拉力增大。运用提出的评价方法对温度和垃圾高度引起的土工膜端部张拉力进行了评价，并与试验结果进行了对比，评价温度应力时，考虑界面摩擦作用的土工膜张拉力计算结果与实测结果基本一致。

对某高填方路基挡土墙的现场实测水平土压力数据进行了分析，研究表明：该挡墙墙后土压力呈曲线分布，类似字母“R”，土压力最大值出现在挡墙底部，而下部的值略小于底部值，最小值出现在挡墙中部。在本级挡墙施工时，墙后第1、2层土压力值接近静止土压力值，大于主动土压力值，第3、4层土压力值小于主动土压力值；在其上若干级挡墙或边坡施工时墙后各点土压力值均小于主动土压力值，即随着填土深度的变化挡墙后各点的土压力系数是在不断变动着的，土压力系数与土压力数值大小的变化规律一致。同时，土压力作用点介于(0.4～0.5)H，且随填土深度增加作用点位置上移；每级挡土墙之间的平台宽度越小，上级挡土墙对下级挡土墙的影响就越大，土压力作用点就越高。研究结论对高填方多级挡土墙的设计具有理论指导意义。

研究液化场地和非液化场地上地表地震加速度记录的时频曲线，提出频率下降率概念和计算方法，给出液化场地和非液化场地频率下降率的分界值。加速度时频曲线采用零交法进行分析，非液化场地包含软土场地和除去软土场地后的一般非液化场地。结果表明：①所定义的频率下降率的概念和计算方法，能够反映液化和非液化场地地表加速度时频响应特征和变化规律；②峰值前，在平均意义上液化场地与一般非液化场地平均频率相差不大，软土场地上的平均频率远小于一般非液化场地和液化场地；③峰值后，在平均意义上一般非液化场地加速度平均频率最高，软土场地居中，液化场地最低；④软土场地与液化场地峰值后平均频率范围有交叉，如以加速度时频曲线绝对变化量为判断标准，软土场地和液化场地会出现混淆；⑤液化场地和非液化场地的加速度频率下降率的分界值为0.5，以此可正确区分出液化场地与非液化场地以及液化场地与软土场地。

敦煌莫高窟壁画受自身材质和自然环境等的影响，已经保存了1 000多年的壁画产生起甲、酥碱、空鼓、壁画大面积脱落等多种病害。多项研究已经证明，这些病害主要是由于水盐运移导致的，水汽在岩体内的运移促使盐分在壁画表面富集是造成石窟病害主要原因之一。通过石窟围岩的渗透性研究可以解释水汽运移的规律，研究壁画病害形成的机制。在研究中应用原位定水位渗透试验测得了莫高窟洞窟围岩不同地层岩组的渗透系数，并通过高密度电阻率法监测原位渗透试验、X射线CT计算岩石孔隙比等多种方法和手段研究莫高窟围岩的渗透性，认为敦煌莫高窟围岩不同地层具有不同的渗透性，因此，即便处于同一地层岩组，渗透系数也有较大差别；在莫高窟围岩中存在渗透性好的地层，使水汽通过这些地层岩组向洞窟内运移成为可能；鉴于文物的特殊性等原因，在无法直接测得围岩渗透性的情况下，高密度电阻率法和X射线CT扫描是了解围岩渗透特性有效的办法。

Greco提出的临界滑裂面搜寻的Monte Carlo搜索技术具有原理简单、适应性强、搜索性能好及容易编程实现等优点，目前该类方法已在边坡稳定的优化计算中有许多成功的应用。为能够在多块体上限法求解地基极限承载力的优化计算中应用Monte Carlo搜索技术，基于上限法相容速度场的要求及地基承载力问题的特点，对Monte Carlo搜索技术实现中的目标函数、几何约束条件、初始破坏面的产生以及收敛准则等重新进行了设置。由于Monte Carlo搜索技术随机性的特点，某一次的搜索优化往往存在陷入局部极值的危险，为解决这一不足，采取了随机设置多次初始破坏面分别进行搜索优化的办法，计算表明，优化效果很好。通过对实际问题的计算以及对比发现，Monte Carlo搜索技术在此处多块体上限法求解地基承载力问题中的优化应用是相当成功的。此外，由于此处的优化是以破坏面上的节点为对象的，因此，不但可以方便地考虑三角形块体的优化，而且也可以方便地考虑四边形块体的优化问题，其适用性更强。

公路岩质边坡具有点多线长、规模小的特点，缺乏详细的岩体力学参数，现有岩体分级系统难以应用。根据公路岩质边坡的特点，考虑建模过程的系统全面性、简明科学性、相对独立性及灵活可操作性，选取合理的边坡稳定性评价指标，建立了边坡稳定性的两层综合评价体系，运用层次分析法确定了评价指标的权重矩阵，采用模糊综合评判方法建立了公路岩质边坡的稳定性分级模型。运用该模型对湖南省常德－吉首高速公路路段内142个岩质边坡稳定性进行了模糊综合评判分级，结果表明，该方法是合理实用的，可供同类工程借鉴。

滑坡灾害分析是系统性工程，不仅需要准确反映其现状动态特征，而且还应体现其安全稳定状况，为工程治理提供可靠依据。以GIS和Surfer为基础平台，有效耦合各项功能模块，开发出滑坡灾害综合评判决策系统，实现其现状动态分析、变化规律预测及稳定特性研究。详细阐述了系统的体系结构、总体设计、开发基础、功能模块集成，着重研究了系统功能实现的应用方面，包括地形信息处理、虚拟地景可视化、综合决策分析、变形预测预报和稳定性数值分析，分别对其功能内容、理论基础和应用流程进行具体分析。针对滑坡工程治理的效果评价问题，采用系统模糊马尔科夫链模型予以决策分析，在详细阐述其理论结构的基础上引入工程实例进行具体研究。结果表明：滑坡治理效果较好，模型分析客观地反映了其目前所处的安全稳定状态。综上可见，该系统可为滑坡灾害分析与工程治理实现信息化、动态化、决策化提供可行的技术平台。

基桩声波透射法是目前最主要的一种基桩完整性无损检测方法，但该方法在工程应用中普遍存在桩身完整性等级判定时的主观性、随意性较大等问题。通过对基桩声波透射法波速、波幅及PSD（声时-深度曲线相邻两点的斜率与相邻时差值的乘积）判据进行分析比较，基于现场试验及计算研究，考虑两测管不平行等影响因素，提出了基桩声波透射法检测数据的综合评判方法。该方法不仅构建了有效的全新的综合评判体系，而且模型桩试验研究及工程实践表明：该评判方法可以有效地提高检测数据分析、处理的客观性和科学性，值得大力推广。

当考虑桩侧土体非线性本构关系时对水平受荷桩的计算一般需采用数值方法，解析结果相对较少。基于Winkler地基模型和桩侧土体简化的弹塑性本构关系，对均质地基中水平荷载作用下桩头嵌固的长桩进行了解析推导，得到了桩身最大挠度及最大弯矩与荷载关系的统一解析表达式，并采用相同的方法求得高桩情形下桩头挠度的计算式。计算表明，联合荷载作用下桩身泥面处的挠度和转角不等于单个荷载作用时的线性叠加，采用常规的线性叠加法计算将偏于不安全。所求解析式借助计算器即可进行最大挠度和最大弯矩的计算，大大方便了工程的计算应用。

墙后塑性区的临界深度问题一直没有得到很好解决，传统计算公式仅适用于一些特殊情况。基于极限平衡理论，视墙后填土为服从Mohr-Coulomb屈服准则的理想弹塑性材料，假定塑性区的一族滑移线为直线即平面滑裂面，提出弹性覆盖层取代传统的张拉裂缝，建立了较为完善的滑楔分析模型，采用极限平衡法推导了在一般情况下的塑性临界压力、临界深度以及塑性区可能最大深度的解析解。计算结果表明，塑性临界深度的解析解与目前文献采用迭代计算的结果完全一致，传统计算公式是该解析解的一个特例。

在对北方港口进行检测评估时，发现了多起因拖轮起动产生大水流冲刷破坏抛石基床而危及码头使用安全的案例，这种破坏形式在以往设计规范中并未涉及，规范中也未规定相应的防范措施。针对某实际工程，利用规范法和有限元法分别对抛石基床遭水流冲刷破损后码头的稳定性进行了分析，并进一步计算了基床冲刷进深的极限值。计算结果表明，规范法和有限元法计算的结果吻合较好。同时，对于这种新发现的码头破坏形式，应引起设计单位和码头使用单位足够的重视。

采空区地表动态变化过程受到诸多地质及采矿条件的影响，为研究其细部动态变形过程，结合某矿区地表变形的动态监测资料，基于经验模式分解（EMD）信息提取技术提取地表变形趋势信息能力和相空间重构技术的数据处理特点，提出了地表动态时变规律分析方法：利用EMD技术，提取出地表的时效变形；采用相空间重构技术对时效变形重构相平面，研究地表随时间的沉降演变规律。结果表明，应用该方法可以清晰地分析出地表随时间变化过程中细部动力学过程，得出地表变形的时变规律。

介绍了大型地下洞室群强震反应分析所需要输入地震波的选用原则，重点考虑了场地的深度衰减效应，同时提出了一种假设来确定地震危险性分析提供的峰值加速度的所在位置。选用了两组攀枝花实测地震记录，同时利用三角级数叠加法综合考虑了深度衰减效应，合成了一组人工地震动，使用ABAQUS软件对某水电站大型地下洞室群进行了二维非线性强震动力时程数值计算分析。结果表明：生成的地震波能较好地模拟地下洞室群的地震响应，深度衰减对地震响应结果有明显影响，不同频谱的地震波相对位移-时程差距较大，但频谱参数的影响还有待于深入研究。研究成果对大型地下洞室群地震动输入问题研究具有一定的指导意义。

为了在斜坡危险性区划中考虑岩体结构的控制作用，将粗糙集和模糊模型识别理论用于区域斜坡岩体结构识别，并结合信息量法对斜坡单元进行空间危险性预测。尝试在指标中考虑深部岩体结构特征和岩层变形构造（断层、岩层曲率），将该方法应用于巴东新城区库岸斜坡危险性区划。结果表明：巴东新城区滑坡的主要影响因素有坡向和岩层倾向关系、坡角和岩层倾角关系、构造条件，可将斜坡分为3种结构类型。不同结构类型斜坡在危险性评价时各指标的影响程度或权重不同，可将巴东新城区划分为4个危险性等级，与现有滑坡比较验证了结果的合理性。

裂隙岩体在渗流水荷载作用下的裂隙围岩流-固耦合研究是隧道工程研究的热点问题，而计及中间主应力影响的隧道围岩流-固耦合应力计算鲜见介绍。采用双剪统一强度理论屈服模型，计及中间主应力影响，分析了在渗流水荷载作用下隧道围岩处于弹性、软化、塑性流动时的流-固耦合问题，并给出了含水围岩、衬砌应力、位移与变形区界面半径解析计算式。其结果对水底隧道围岩稳定分析与衬砌结构设计计算具有工程实用意义。

已有研究表明，瓦斯在煤层中渗流存在明显的Klinbenberg效应，建立考虑Klinbenberg效应的煤中瓦斯渗流应力耦合模型是煤层瓦斯抽放数值模拟的关键。通过试验研究了煤中的气渗透率与瓦斯压和围压的关系，试验数据的拟合分析表明，赵阳升公式能很好地模拟瓦斯渗流的Klinkenberg效应及围压对煤的渗透率的影响。将赵阳升公式引入到建立的煤层瓦斯渗流应力弹塑性耦合模型中，建立了考虑Klinkenberg效应的煤层渗流-应力弹塑性耦合数学模型，在数值计算程序Coupling Analysis中予以实现，并利用已有解析解对程序的可靠性进行了验证。按考虑和不考虑“Klinbenberg“效应两种工况进行了数值计算。结果表明，按前者计算的瓦斯压降要大于后者。这与理论研究的结论一致，表明所建立的考虑Klinbenberg效应的模型具有理论和工程价值。

气体驱替煤层气技术是近年来发展起来的具有温室气体减排和提高煤层气采收率双赢效果的新兴技术，相关研究受到世界主要发达国家的广泛重视。对于温室气体减排的压力，发达国家的研究主要着眼于该技术在高渗透、不可采煤层中的应用，注入气体主要为CO2，目的是尽可能多地封存CO2，同时提高煤层气采收率。目前，国内在这方面的研究刚刚起步。国内煤层具有渗透率普遍较低、不开采煤层与要开采煤层难以界定的特点，注CO2气体驱替煤层气在这种煤层中的可行性值得商榷。针对国内煤层特点和煤矿瓦斯抽采率低的现状，建议采用富N2混合气体驱替煤层气技术，以提高煤层气产采收率。通过理论分析、数值模拟和现场试验研究分析了实施混合气体驱替煤层气技术的可行性。研究结果表明，混合气体驱替煤层气技术适用于国内低渗透、可开采煤层，可以提高煤层气采收率和单产量。

为了快速地获取施工过程中地下厂房区域的变形分布，在利用建立的三维地质模型的基础上，根据设计资料在地质模型中加入地下厂房模型和监测仪器模型，并根据设计资料的特征，设计了一套三维监测仪器图例，提出了基于设计资料快速加入仪器模型的方法。根据建立好的地质体地下厂房监测模型，进一步结合了基于监测仪器、三维地层、结构面的三维空间位置分布情况，充分利用监测仪器监测到的变形数据，进行了地下厂房变形分布的方法研究。根据监测仪器、地层和结构面的空间信息，改进了Shepard（谢别德）插值方法，使得变形分布插值更加趋近于真实。针对糯扎渡地下厂房工程实例，检验了方法的可行性。

将统一强度理论和Lode应力参数进行耦合，建立计算山区公路高切坡局部安全稳定的数学模型。基于ArcGIS9.3对高切坡数据进行前期处理和分析，采用有限元分析软件对高切坡研究断面进行数值模拟，得到断面各节点的相关参数，利用ArcGIS9.3对数值模拟结果进行后期分析与可视化，最终得到研究断面岩土安全分区图。以重庆市两巫（巫山－巫溪）路高切坡K88＋680为实例，模拟得到K88＋660、K88＋680和K88＋700三个断面的安全分区图，并在此基础上通过空间插值方法得出该路段坡面的安全分区图。研究结果与实际相吻合，可用于指导该高切坡的开挖及防治，同时研究方法对于高切坡的局部安全研究具有重要的参考价值。

距离判别分析法在应用过程中常将各评价指标的重要性视为一致，实际上各指标重要性是不同的，故需对各指标进行加权处理。权重的合理取值对最终的评判结果有着很大的影响，目前尽管确定权重的方法有很多，但都有其不足之处。鉴于此，在马氏距离的基础上，推导了加权马氏距离的求解公式，并采用一对多的分类方法建立了多总体加权马氏距离判别准则。在确定各指标权重时采用了基于优化理论权重反分析的新思路，把直接给权重问题转化为通过实际工程样本反求各影响因素权重问题，该方法不需先知经验，求解过程完全由实际样本驱动，具有很强的可操作性。将改进后的加权距离判别分析方法应用于实际工程中的围岩分类问题，结果表明，该方法的判别结果是可靠的。距离加权的方法完善了距离判别分析法理论，权重反分析方法是一种通用方法，可用于任何求解权重的问题，为权重的求解提供了一种新思路。

分析了导致其倾斜的主要原因：①设计中对在高压缩湿陷性黄土地基上进行大面积填土认识不足；②忽视了周边环境的影响及工程活动对环境改变所产生的反作用；③勘察时将新近堆积黄土误判为一般风成湿陷性黄土。指出了在这一地区进行工程设计时容易忽视的问题：只盯着可能会发生的湿陷变形而忽视了必然要发生的压缩变形。对相关的两个规范问题进行了讨论：①通过理论分析和试验验证了在室内湿陷试验中采用固定浸水压力的不合理性；②对计算湿陷量公式中系数? 和?0的合理性提出了质疑，并给出了修改建议，有助于澄清对于湿陷系数和计算湿陷量的模糊认识。

京九铁路是新开辟的连接北京和香港九龙的南北大动脉，1996年9月正式通车。其中江淮段指淮河与长江之间的 306.1 km区段，自河南淮滨站至湖北蕲春站。由于沿线地形复杂，降水强度大，路基坍塌成为安全运行的主要危害。据统计，1997－2007年间，发生各种坍塌灾害455次，毁坏路段总长约53 000 m。运用京九铁路江淮段地质资料、1997－2007年 11 a间所发生的路基坍塌资料和铁路沿线10个气象站雨量实况资料，对京九铁路江淮段地质地岩状况进行了分类，分级处理了不同地质条件下路基坍塌的发生频次和强度，详细分析了路基坍塌发生前24～72 h雨量，得到诱发京九铁路江淮段路基坍塌灾害的地质条件和降水阀值，并对各种不同地质条件下发生路基坍塌的降水阀值及其超过阀值后灾害次数上升情况进行评述，绘制出京九铁路江淮段路基坍塌易发程度等级分区图，提出了相应的处治方法和系统图。可见不利地质条件与强降水共同作用是导致某些路段路基集中坍塌的根本原因。

滨海盐渍土具有盐胀、溶陷和吸湿软化等不良工程地质问题，未经固化处理不能满足工程建设的强度和变形要求。借鉴合成纤维加筋土和草根土的研究成果，初步确定包括加筋长度、质量加筋率、加筋形状和石灰掺加量等因素的麦秸秆加筋盐渍土的加筋条件。通过抗压强度试验和Taguchi正交试验设计优化方法，确定最优加筋条件为：加筋长度为10 mm、加筋率为0.25 %、形状为1/4圆弧状和石灰掺加量为8 %。以麦秸秆作加筋与石灰共同加筋固化滨海盐渍土，其抗压强度试验结果表明，石灰+麦秸秆加筋盐渍土的抗压强度、抗变形能力和水稳性均优于石灰土和盐渍土。初步的研究成果对今后系统研究麦秸秆加筋滨海盐渍土的抗压强度、抗剪强度和变形特性等具有指导意义。

近年来，中国东北多年冻土地区正处于显著的增温过程中。由此导致多年冻土逐渐退化，并严重影响到构筑物的稳定性。以0.05 ℃的年平均气温上升率为背景，采用带有相变的传热学有限元方法，对中国东北多年冻土地区不同初始气温条件和不同含冰量类型冻土的地基温度状况以及季节活动层厚度变化进行了模拟；利用温度场有限元数值试验结果和已有承载力试验数据分析了不同类型冻土地基的力学性质对气温变化敏感性，评估了气温变化对各类冻土地基承载力的影响。气候变化对多年冻土地区构筑物稳定性影响程度取决于两个环节：其一，冻土地基温度状况对气候变化的响应；其二，冻土地基力学性质对地基温度变化的敏感性。研究结果表明，冻土地基含冰量和温度状态对其承载力随气温变化的敏感性具有显著的影响。含土冰层地基承载力对气温变化最为敏感，气温变化对高温冻土地区浅层地基承载力以及桩-土冻结强度影响较大；而深基础桩端冻土地基承载力受气候变化影响相对较小。

针对淮南矿区顾北煤矿-648 m水平南翼回风大巷围岩处于破裂状态，且表现出强烈非线性力学现象的特点，采用离散元计算软件UDEC，分析其变形破坏过程及非线性大变形机制，并在此基础上提出应用分步联合支护的技术方案进行支护，进而通过数值模拟与现场监控量测相结合的方法进行分析验证。结果表明，破裂围岩开挖后的变形破坏过程是一个渐近发展的过程，局部关键块体的垮落或滑移是导致其他部位失稳和巷道产生非线性大变形的主要原因；分步联合支护技术能实现巷道的长期稳定性，是一种有效控制深部巷道破裂围岩非线性大变形的支护型式。

扩展有限元法是一种在常规有限元框架内求解强和弱不连续问题的新型数值方法，其计算网格与不连续面相互独立，因此模拟移动不连续面时无需对网格进行重新剖分。给出了模拟三维裂纹问题的扩展有限元法。在常规有限元位移模式中，基于单位分解的思想加进一个阶跃函数和二维渐近裂尖位移场，反映裂纹处位移的不连续性。用两个水平集函数表示裂纹。采用线性互补法求解裂纹面非线性接触条件，不需要迭代，提高了计算效率。采用两点位移外推法计算裂纹前缘应力强度因子。给出了3个三维弹性静力问题算例，其结果显示了所提方法能获得高精度的应力强度因子，并能有效地处理裂纹面间的接触问题，同时表明扩展有限元结合线性互补法求解不连续问题具有较好的前景。

基于实测资料，假设列车轮载经钢轨传递下来的荷载由5根枕木承担。根据分担比，获得了道渣层表面非均布荷载的表达式。将道渣层视为单相弹性介质，软土地基被看成是考虑水土耦合作用的饱和多孔介质。借助势函数，利用Helmholtz矢量分解法及Fourier变换技术分别对弹性土体和饱和半空间土体进行求解，得到非均布移动荷载作用下软土地基位移、应力及孔压响应在变换域内的精确解答。利用FFT算法得到了数值结果，详细分析了荷载分布形式、观察点位置、道渣性质以及软土地基渗透系数对动力响应的影响。研究结果表明：高速情况下动力响应与低速情况有很大不同；对于软土路基，应特别注意列车高速运行时路基浅层范围内产生的孔压响应。

依据低渗透油藏菱形反九点压裂井网不同流动区域的流动规律，建立了反映压裂开采过程物理本质的三区模型，推导出了考虑启动压力梯度的基质非达西渗流、椭圆渗流和裂缝非线性流动的三区两相渗流数学模型。研究表明：裂缝越长，累积产量越高，含水率增加越快；裂缝的导流能力越低，其累积产量越小，含水率也越小，随着导流能力的增加，累积产量的增加幅度变小；注水井排与裂缝的夹角对产量的影响不大；井排距对产量影响明显，对压裂井应采取较大的井排距。

运用FLAC3D模拟层状岩质边坡的破坏模式，并采用强度折减法分析结构面倾角与稳定性之间的关系。结果表明：①水平层状边坡坡顶变形破坏早于坡面和坡脚，形成拉破坏区。当结构面倾角较小时，顺倾向层状边坡主要发生滑移破坏；当结构面倾角较大时，发生弯折-溃曲破坏。直立层状边坡主要发生弯曲-板间拉裂-塌落破坏。逆倾向层状边坡的破坏形式为对于小倾角为滑移破坏，对于陡倾角为倾倒破坏。②对于顺倾向边坡，整体安全系数随结构面倾角先减小后增大，呈现两头高、中间低的形态，在倾角为30°时安全系数最小；对于逆倾向边坡，曲线呈现增大－减小－增大的态势，并且大部分高于顺倾向边坡曲线，符合实际情况。③所采用的低强度弹塑性单元能够比较真实地模拟软弱结构面的变形。

降雨使坡内地下水位上升，坡体的基质吸力和暂态孔隙水压力会随着降雨过程和时间呈现不同的变化趋势。采用抗滑桩、挡墙等工程防治后，针对滑坡体滑带土的性质变化以及抗滑结构的设置是否会影响到滑坡体的自然排水通道，导致坡体地下水位的抬升，从而影响滑坡防治效果等问题进行了研究。以鹰厦线K290滑坡为主线，通过开展滑坡饱和-非饱和渗流模型试验与数值分析，探讨了降雨入渗及地下水位变化下滑坡体及滑带土体积含水率与基质吸力的变化规律，以及其对滑坡防治前后坡体渗流场的影响。在此基础上，探讨了滑带土基质吸力对抗剪强度的贡献。研究表明：防治前后滑坡体及滑带土基质吸力受降雨强度等条件影响明显，不同深度处滑带土基质吸力变化呈现不同的变化规律，在土质滑坡的防治中应考虑抗滑桩的布置对滑带土性质的影响。

基于虚功原理的Hill稳定条件可较为明确地判定岩土材料的局部稳定性和整体稳定性：当地基系统的局部二阶功小于0时，材料点局部潜在失稳；当地基的整体二阶功小于0时，地基系统达到极限状态，整体潜在失稳。对ABAQUS进行了二次开发，使Hill稳定条件与有限元法相结合，求解胶结钙质土地基中条形锚板的抗拔承载力。研究结果表明，对于条形锚板在摩擦型岩土材料中的抗拔承载力问题，采用有限元方法结合Hill稳定条件，能较好地预测地基失稳范围和潜在失稳区域，失稳判据明确，易于确定极限荷载，并能较为准确地描述锚板的承载力系数及其随埋深的变化规律。利用有限元法结合Hill稳定条件求解承载力问题的思路和方法是有效和可行的，有明确的物理意义和力学理论基础，应用方便，值得进一步研究、推广并应用于较为复杂的岩土工程问题。

以滑面正应力修正模式的三维边坡稳定性分析方法为基础，建立了确定滑带土抗剪强度参数的三维反分析模型。先对滑坡体的稳定性进行调查评估，确定滑坡的安全系数与三维滑面的几何尺寸；然后，通过对滑面正应力进行合理假定与修正，建立了平衡方程，以强度参数为未知数，利用数学方法并结合试验、经验等手段求解出抗剪强度参数。该模型克服了二维反分析将会高估滑带土的抗剪强度参数的缺陷，而且计算过程简单，易于编程实现。两个简单算例表明，三维反分析模型可以考虑三维滑体的空间效应，得到的抗剪强度参数更真实、更符合实际情况，为滑坡治理提供参考。

城区渗流场中地下阻水结构物众多，由于结构物的角点为奇异点，而且结构物的尺寸跟整个城区渗流场的尺寸相比非常小，这导致现有的计算方法难以对城区渗流场进行模拟分析。针对城区渗流场的这些特点，通过引进流体力学的复势、偶极子等理论，采用抽注水井对结构物进行模拟。通过控制井流量的大小，以形成强弱程度不同的阻水效果，而单元尺寸可以以井点间距为尺度，用较少的节点和单元即可对地下结构物进行处理，达到简化计算的目的。抽注水井法是一种简化的模拟算法，它忽略了结构物附近局部区域流场失真的情况，强调在宏观上与真实流场接近。

大量的研究表明，路基不均匀沉降导致上部路面结构在车辆重复荷载作用下出现早期的破坏，严重影响了路面服务性能，而现有的路面结构设计未考虑路基不均匀沉降对路面结构的影响。在以往对路基不均匀沉降研究的基础上，采用有限元程序ABAQUS分析了在路基发生不均匀沉降条件下，路面承受车辆重复荷载作用的动力学响应以及路面开裂的变化过程，引入损伤变量定量描述了路面的破坏过程，分析了路基横向沉降差对路面开裂的影响，并参照路基边坡稳定安全系数的定义及规范取值。在此基础上，提出了山区公路典型沥青路面结构的容许横向沉降差值为2.2‰，并建议将其作为路基路面结构整体设计的一个控制指标加以考虑，以避免路基不均匀沉降导致的路面早期破坏，从而提高山区高等级公路的设计及建造水平。

目前有限元强度折减法边坡稳定性分析中广泛使用的边坡失稳判据主要有3类，即有限元数值迭代不收敛判据、特征部位位移突变判据、广义塑性应变或等效塑性应变贯通判据。对于上述3类判据的选用，一直以来存在较大的分歧。而从本质上看，3类边坡失稳判据具有一致性和统一性。之所以使用不同判据时计算结果表现出差异，是由于人为误判和有限元数值计算误差造成的。在具有足够计算精度的情况下，3类判据所得结果一致。

地质力学模型试验是在复杂条件下进行大型地下洞室围岩稳定性分析的重要研究手段，能够真实地反映地质构造和工程结构的空间关系，准确模拟施工过程对厂房稳定性的影响以及岩体的破坏特征。双江口水电站地下洞群模型试验中采用预留孔径灌胶方式进行高精度的棒式光纤光栅（FBG）位移传感器的埋设，以便对洞室周边的位移进行量测，同时应用FLAC3D进行数值模拟比较。结果表明：棒式光纤光栅传感器量测方法解决了模型试验中内部变形小、量测精度要求高的问题，与数值模拟结果相吻合；试验中传感器埋设的方法是成功的，无论是开挖阶段还是超载阶段传感器均能有效地监测模型内部变形，揭示地下洞室群模型在开挖阶段和超载阶段的变形机制和破坏特征。

详细介绍了非饱和土-水力学参数联合测试系统，该系统分别利用轴平移技术和达西定律测定非饱和土土-水特征曲线和水相渗透系数。通过试验结果对比可以发现，由联合测试系统确定土-水特征曲线与压力板仪溢出水校正称量法确定的土-水特征曲线接近，但由联合测试系统确定的试样残余含水率比使用压力板仪溢出水校正称量法确定的试样含水率要小；由联合测试系统确定的渗透函数，当饱和度较大时，实测值与模型预测值较为接近；当饱和度较小时，实测值与模型预测值相差较大。

隧道位移控制基准的建立是确保隧道安全施工的一项重要内容。以厦门－翔安海底隧道陆域浅埋暗挖段CRD法施工为工程背景，陆域浅埋段总长约2 525 m，主要穿越全、强风化花岗岩地带，含水率高、自稳能力差。依据全站仪非接触量测获得初期支护三维绝对位移分布规律，确定三维绝对位移基准控制指标，同时对86个围岩位移监测断面的监测数据进行变形正常断面和变形异常或险情断面的位移量统计分析，最终确定CRD法（center cross diaphragm method，交叉中隔壁法）三维绝对位移控制基准。研究结果表明，将CRD1、CRD3部拱顶竖直位移和上中隔墙、下中隔墙水平位移作为CRD法位移控制指标；CRD1部和CRD3部拱顶下沉极限位移分别为200 mm和130 mm；CRD3部拱顶竖直位移约为CRD1部的0.5～1倍；上中隔墙水平极限位移约为100 mm，下中隔墙水平极限位移约为15 mm。通过现场97个断面应用，共发现58次异常和险情，由于发现及时，处置有力，保证了施工安全。