为揭示在渗流-化学溶解耦合作用下单裂隙渗透特性的变化规律，建立了描述二维渗流-化学溶解耦合作用的偏微分方程组，并利用COMSOL Multiphysics软件成功地求解该方程组。首先，模拟了文献[1]中的盐岩渗流-溶解耦合渗流试验结果，数值模拟结果与试验结果较为吻合，验证了数学模型的正确性和有效性。然后，利用分形理论生成了一个粗糙的裂隙面数字模型，着重分析了二维石灰岩粗糙裂隙面在水流、矿物溶解和输运过程中其渗透特性的变化规律。数值分析显示，（1）溶质浓度对裂隙面的溶解具有非常重要的作用，从而水流进口端的溶解厚度比出口端大得多。（2）裂隙的整体渗透性在初始时刻增加较慢，随着裂隙开度的增大和贯通，溶解速度会逐渐增大，是一个加速的过程。

尾矿充填主要包括3种类型：尾矿砂浆充填、尾矿糊状充填（paste fill）和废矿石充填（rock fill），其中前面两种充填属于水力充填，第3种属于干式充填。3种充填方法在加拿大的矿山都有应用。压缩强度和渗透性是水力充填材料的关键力学特性，直接影响井下充填的效果。一方面，为了使充填材料具有一定的强度，必须在尾矿砂浆（slurry backfill）材料中添加水泥，其用量非常大，水泥在充填成本中占有很大的比例。另一方面，尾矿砂浆水力充填是利用水力旋流器来分级固体颗粒，颗粒较细的部分将通过溢流派到废矿池中，颗粒较粗的部分回收利用作为井下充填的材料使用，有时充填的尾矿数量不够，需要另外购置砂子混合作为充填材料。如何减少水泥的使用量和从水力旋流器底流增加尾矿砂的细颗粒的固体部分产量，以达到节约充填成本的目的，一直是矿山企业所面临的重要课题。为此，专门研究絮凝药剂对尾矿砂浆充填材料的单轴抗压强度的影响。研究结果表明，絮凝药剂能够大幅度地提高尾矿砂浆充填材料的强度，而且絮凝药剂使用量有一个最优值，使强度达到最大。当过量使用絮凝药剂，尾矿砂浆充填材料的强度则有所降低。

利用极限分析上限法求解地基极限承载力问题的关键在于构造合适的破坏模式。当地基下方存在空洞时，地基的破坏模式变得相当复杂。通过分析空洞存在时地基的受力特点及破坏形态，将地基破坏范围划分成为不同的刚性区和过渡区，构造了空洞上方条形基础地基的破坏模式。利用上限法，建立与破坏模式对应的速度场，推导了破坏模式不同区域内的耗散功率和外力功率，得到地基极限承载力的目标函数，并采用数学优化方法进行求解，获得了极限承载力的上限解。通过算例分析，讨论了空洞顶板厚度、空洞大小与地基极限承载力的关系，并与无空洞条件下地基极限承载力进行对比分析。结果表明，随着空洞顶板厚度增加，地基极限承载力增加，破坏模式也由地基与空洞之间扩散到地基两侧；空洞顶板厚度存在临界值，当超过此临界值时，空洞对地基极限承载力的影响可忽略。

利用土工离心机分别对钢轨桩、锚杆联合重力式挡土墙支护土质边坡的效果进行模型对比试验研究，分析了钢轨桩和锚杆在重力式挡土墙支护土质边坡中的作用。试验结果表明，强降雨诱发重力式挡土墙支护下的残积土边坡产生滑动变形，对边坡稳定构成威胁；挡土墙下打入钢轨桩联合支护土质边坡会大大降低因降雨产生的墙体偏移，但墙顶上部坡体的局部浅层滑动仍不可避免；植入墙顶上部坡体内并锚固于墙身的锚杆对边坡局部浅层滑动起到了很好的抑制作用。在不增加挡墙自重前提下，钢轨桩下延作用以及锚杆锚固作用提升了挡土墙的抗倾覆能力和边坡浅层抗滑塌能力，从坡体内部和浅层同时改善了重力式挡土墙的支护效果；钢轨桩和锚杆的使用均布了挡土墙背部土压力，有效避免了局部应力集中。

假定带帽刚性桩复合地基桩土荷载传递函数为双曲线模型，对其荷载传递机制进行了非线性分析。根据文献[1]的方法，建立了桩体、桩帽下土体及桩帽间土体的竖向位移、竖向应力、界面侧摩阻力与深度之间的控制微分方程。利用微分方程近似解法，得到了相应的解析表达式。直接把桩顶沉降作为已知条件进行求解，计算结果能反映带帽刚性桩复合地基工作性状规律，可为工程设计提供理论基础。

现场和试验观测表明，高应力下砂土的蠕变过程伴随着颗粒破碎现象。通过开展砂土的一维蠕变试验发现，试样的颗粒破碎量随时间增加而增加，且蠕变速率与颗粒破碎速率成正比。在此基础上，分析了蠕变过程中能量转化关系，利用表面物理学和分形几何学理论，得到了一维蠕变条件下颗粒破碎速率与宏观蠕变速率之间的关系表达式。研究结果表明，高应力一维蠕变条件下颗粒材料的宏观蠕变速率与颗粒破碎速率成正比。最后，对该研究采用的等效化方法进行了讨论。

黄土震陷是地震发生时黄土地区发生的一种灾害。以典型马兰黄土（Q3）作为研究对象，对5组不同深度的原状黄土试样进行室内动三轴震陷试验，研究了该场地黄土震陷性随深度的变化特征。研究结果表明，（1）在天然含水率或是增湿、减湿情况下，黄土震陷深度曲线随动应力的增加均经历了一个从平稳、快速、再收敛至最大震陷深度的发展过程；（2）黄土震陷深度曲线的发展阶段动应力区间不尽相同，随着含水率的增加，黄土震陷快速发展期的动应力区间在变窄，最小动应力值变小，含水率20%条件下比5%最小动应力值可降低30%；（3）典型马兰黄土存在一个最大震陷深度，其最大震陷深度不受动应力、含水率影响，含水率仅能够降低达到最大震陷深度时最小动应力，加速黄土震陷深度的发展进程。在动应力不断增加的情况下，最终的黄土震陷深度曲线收敛于最大震陷深度，本次实验黄土场地的最大震陷深度约为15.5 m。

通过沿滑面的应力积分法和动力时程分析法，研究了水平向、竖向地震动单独作用对边坡动安全系数的影响，发现竖向地震动与水平向地震动一样也对边坡抗震稳定性有显著的影响。在此基础之上，重点探讨了实际地震的双向地震动同时作用时，其时间遇合模式对动力安全系数的影响，结果表明，常用的加速度峰值遇合模式和随机遇合模式都不能充分体现出竖向地震动与水平向地震动的叠加效应，进而造成对安全系数的高估；文中提出的最大地震作用效应遇合模式才是最危险的遇合模式，其所得稳定性安全系数时程的极值更小。在考虑多向地震的边坡抗震分析中，由于多维地震动的强烈随机性，应考虑出现这种最大地震作用效应遇合的可能性，以得到工程设计中偏于安全的动力稳定性安全系数值。

采用能够同时考虑主次固结变形的Yin-Graham一维弹黏塑性模型，对三角形周期荷载作用下软土路堤运行期间和运行期结束时的长期沉降进行了理论分析，获得三角形周期荷载作用下软基路堤运行期结束时的总沉降计算公式和工后沉降计算公式。分析了三角形周期荷载作用下软基不考虑流固耦合与考虑流固耦合时长期沉降之间的相互关系，证明了三角形周期荷载作用下当循环荷载次数趋向于无穷大时软基具有最终沉降量与应力随时间增长的模式无关的性质。按照文中提供的总沉降计算公式，针对具体工程的土工参数，对路堤运行期结束时的总沉降量进行了计算，并由此确定运行期开始时软基应发生的沉降量，为合理确定高速公路路面铺筑时机提供沉降标准。

以孔隙率基本定义和力学平衡原理为出发点，充分考虑由煤层瓦斯的吸附膨胀和解吸收缩、温度效应的热胀冷缩和煤体骨架受孔隙瓦斯压力的压缩共同引起的本体变形，建立了在压缩条件下(扩容前)的含瓦斯煤孔隙率动态演化模型和以吸附热力学参数及瓦斯压力表达的有效应力方程，并分别根据现场实测孔隙率数据和含瓦斯煤三轴应力试验数据，对所建立的理论模型进行了验证。结果表明，理论计算值与实测资料和试验结论一致性较好，理论模型拟合精度较好，误差不大，所得结论对煤层气开采和矿井瓦斯灾害防治具有一定的指导意义。

根据杭州地区地下浅层气的分布规律和赋存特点，结合杭州地铁工程，设计了一套模型试验系统。借助物理模型试验，研究了浅层含气土层中气体释放和再回聚对地铁隧道受力稳定性的影响。试验结果表明，在含浅层气地层中穿过的地铁隧道，土中气体的释放和再回聚会使隧道产生附加变形与附加内力；气体变化过程对隧道管片截面相对变形和内力的影响较弱，而对隧道整体变形则具有显著影响；气体释放后的再回聚过程对隧道结构变形和内力的影响明显小于前期的气体释放过程。处于含浅层气地层区域的地铁隧道，应将隧道的整体稳定性作为控制重点，并且施工前，宜将地层中气体进行超前有控排放，以减弱后期给地铁工程带来的不利影响。

利用自行开发的大型土工试验模型槽，进行了等截面积X形桩和圆形桩抗拔性能对比试验研究，比较了二者轴力、桩侧摩阻力及位移的分布和变化规律。X形桩相比圆截面桩侧表面积增加了31.5%，试验结果表明，二者桩侧摩阻力分布规律相同，沿桩长可分为提高区域、衰退区域；摩阻力发挥充分的区域在埋深1.50～3.00 m，此区域中X形桩摩阻力的最小值和峰值都较圆形桩大，相同的桩头位移下X形桩的侧摩阻远大于圆形桩，其极限抗拔力高出圆形桩约16.7%。

采用冷冻制样方法，对不同固结压力作用下得到的重塑黏土压缩试样进行了真空干燥，对其水平截面、45o截面和垂直截面上获得的SEM照片域微结构参数进行了研究。对简单微结构参数的研究表明，随固结压力增大颗粒体所占比重越来越大。对合成微结构参数的研究包括主成分分析和聚类分析两方面，结果表明，随固结压力增大，第一主成分指标近似线性增大；不同固结压力作用下的样品具有明显的聚类特征，且类内距离随固结压力增大逐渐增大。在建立各种土力学关系时，可以考虑纳入合成微结构参数而并非简单微结构参数，以反映土微结构的整体特征。

基于水压和应力耦合作用下锦屏深部大理岩的三轴蠕变试验，研究了大理岩的变形时效特性、等时曲线特征以及时效破坏机制。研究结果表明，(1) 孔隙水压可以增强大理岩的时效变形能力，有水压时的稳态蠕变率大于无水压状态时的稳态蠕变率。(2) 裂纹扩容失稳应力强度比可以作为硬脆性岩石是否发生失稳蠕变的门限值，且当应力强度比到达这一门限值时，岩石的失稳概率随着时间发展而陡增。(3) 体积蠕变量大于侧向和轴向的蠕变量值，显示脆性岩石扩容蠕变效应特征显著。(4) 不同时刻的等时曲线具有明显的相似性，在发生加速蠕变之前，等时曲线基本呈线性特征；而在发生加速蠕变时，等时曲线呈显著非线性特征。

煤层气开采过程中，伴随着煤层气不断地吸附、解吸和渗流，煤体产生变形，极易导致煤和瓦斯突出事故。以晋城天地王坡煤矿为例，通过实验室内试验，模拟煤层气在复杂地层漫长的形成和逐渐开采过程，得到了孔隙压力与解吸量、应变的变化关系，并拟合得出其相应关系表达式，揭示了一些新的规律：(1) 初期解吸速度较快，解吸量随时间的增长而不断增加，后期解吸速度减缓，解吸量逐渐趋于稳定；(2) 孔隙压力与解吸量、应变呈现抛物线曲线关系，随孔隙压力的升高，吸附和膨胀变形占主导，其值均在增大；(3) 存在最小孔隙压力值，随孔隙压力的增大，解吸时间增长，孔隙压力越小，吸附解吸规律越不明显，对于晋城天地王坡煤矿3#煤样，该值在1.0 MPa左右；(4) 不同加载方式对解吸量和变形量影响较大，先部分加载吸附后全部载荷解吸结果同比加全部载荷吸附解吸结果高13%～77%。试验结果可为煤层气（CBM）抽放安全和煤与瓦斯突出防治提供理论依据。

利用精度高达0.5 μm的Talysurf CLI 2000三维表面激光形貌仪，对经矿井深部地下水作用前后的5种不同岩性的岩石试件进行形貌扫描，探讨试件表面的微观形貌的变化特征并对12个形貌参数作出定量分析对比。试验结果发现，水-岩作用后岩石表面形貌高度的离散性、偏离基准面的程度、粗糙程度变大，高度的分布概率更为集中，由负偏态变为正偏态且高度分布的对称性好于作用前。峰点算术平均曲度Ssc都有规律地降至0.62附近，岩石表面的高差减小，更具协调性。水化作用与水解、溶解作用同时发生，但水化作用效应大于其水解、溶解作用效应。

将加筋体和复合地基垫层作为一个整体薄板加以考虑，在考虑薄板非线性变形及加筋体水平抗力作用的基础上，基于虚功理论及Winkler弹性地基模型，建立了双向增强体复合地基加固区沉降计算方法。该方法能综合反映上部荷载、面积置换率、垫层及桩间土刚度、桩土应力比等主要因素的影响。以其为基础，设计完成了2组双向增强体复合地基室内模型试验，得到了其相应的荷载-沉降曲线及桩土应力比数据。模型试验与工程实例计算分析表明，加筋垫层的水平抗力对于降低复合地基沉降量是有利的，其影响不容忽视，同时验证了该方法的合理性和可行性。

采用WF12440型空心圆柱扭剪仪，用反压饱和法对初始饱和度较低的原状黄土进行饱和，进行室内原状黄土饱和液化试验研究，探讨了饱和兰州黄土液化过程中孔隙水压力、轴向应变、应力-应变滞回圈的发展规律。结果表明，对初始饱和度较低的原状黄土，反压饱和法使孔压系数B值达到0.95以上，即土样完全饱和；兰州黄土在均压固结条件下液化的孔压发展，开始时上升速率较缓慢，循环数一定后会出现孔压迅速增高的现象直至达到有效围压；应力-应变滞回特性随着振动次数的增加发生变化，塑性逐步增大；当轴向应变小于2%时，孔压增长缓慢；此后，孔压上升速率加大，3%应变可以出现在初始液化前；接近液化时偏应力为负值时的有效应力大于正值时的有效应力。

通过对突出危险煤渗透性试验研究，系统分析了不同围压、不同瓦斯压力和不同应力-应变状态条件下突出煤样的渗透特性，分别建立了突出危险煤的渗透性与围压、瓦斯压力和应力-应变等主要控制因素之间的定性和定量关系，探讨了不同载荷条件下突出危险煤渗透性的控制机制和变化规律。研究结果表明，载荷条件对突出危险煤的渗透性具有重要影响：(1) 在固定瓦斯压力条件下，突出危险煤样的渗透率随围压的增大而减小，且服从指数函数变化规律。(2) 在固定围压条件下，受Klinkenberg效应影响，渗透率与瓦斯压力之间大致呈“V”字型变化；Klikenberg效应发生在瓦斯压力p < 1 MPa的范围内。(3) 在三轴压缩下的应力-应变全过程中，不同载荷条件下突出危险煤样的渗透率-应变曲线变化趋势几乎一致，且都呈“V”字型走势；在微裂隙闭合和弹性变形阶段，煤样渗透率随应力增大而减小；进入屈服阶段后，渗透率达到最小值并在峰值强度到达之前完成反超过程；峰值强度之后渗透率持续增大直至试验结束；煤样渗透率反超后的变化要较反超前变化平缓。

由于土结构性的影响天然沉积土的结构是亚稳定的，屈服后的压缩变形阶段必然伴随着结构的破损。将附加孔隙比?e作为表征原状土的一个结构状态参数，基于扰动状态概念，引入定量分析附加孔隙比?e随固结压力变化关系的方法，得到一维扰动状态概念(DSC)压缩模型，以描述结构性土压缩损伤现象，并通过结构破损指数b来刻画压缩过程中的结构破损速率。根据该模型，对太湖湖沼相典型的天然沉积软黏土、粉质黏土和硬黏土不扰动试样的一维压缩试验结果进行模拟和分析，并结合试验数据提出了模型参数的测定方法。分析结果验证了该模型能够描述具有不同结构形式土样的压缩特性及其实际变形过程中表现出的非线性，这给结构性土非线性固结与沉降计算提供了一定的理论基础。

黄土边坡在开挖卸载过程中的稳定性分析及其防护在边坡工程中占有重要地位。采用西南交通大学土工离心机进行了1组非支护边坡和2组土钉支护边坡的离心模型试验，研究了开挖卸载过程中黄土边坡的变形特性、稳定性变化规律及土钉的加固效应。离心模型试验研究表明，土钉能够显著提高黄土边坡的稳定性。土钉支护的边坡土体，因土钉的锚固效应，边坡的变形范围更大，但变形量较小，最大变形量并不在坡面，而是发生在坡面下的锚固区域内，非支护黄土边坡的潜在滑移面产生于距坡顶约40 cm处，土钉支护后，黄土边坡基本不会发生破坏。对于抵抗边坡发生变形而言，不等长土钉支护的效果要优于等长土钉支护，研究成果为黄土边坡的开挖与防护提供了参考。

把岩石抽象为Kelvin-Voigt黏弹性体，应用复数理论建立了应力波在岩石中传播时的振动频率和波动频率的关系，在此基础上，研究了岩石和含有一组平行结构面的岩体中应力波幅值随时间和随空间衰减的关系。研究表明，应力波在岩石的传播过程中，频率是影响应力波幅值衰减的的主要因素；应力波在含有1组平行结构面岩体的传播过程中，由于结构面的存在，影响了应力波能量的传播，其幅值随时空衰减系数主要由结构面间距及其反射系数决定，结构面间距减小和反射系数增加，幅值随传播距离的衰减系数增加和随时间的衰减系数减小，而结构面的黏性系数增加，幅值随传播距离的衰减系数增加，但随时间的衰减系数变化很小。上述结论对岩体结构探测具有重要的指导意义。

对东莞软土进行了固结排水与固结不排水三轴蠕变试验、原状样与蠕变后试样水平测面微结构的扫描电镜试验，分析了不同排水条件的软土蠕变特性与微观孔隙变化规律。结果表明，不同排水条件对试样应变-时间、应变-偏应力关系产生较大影响，土样在不排水条件下屈服破坏，蠕变变形明显；在排水条件下则未有明显屈服，排水过程中的固结效应使其蠕变非线性弱化。蠕变后土样可见大孔隙减少、小孔隙数量增加、形状趋向圆状发展、定向性略有增加，不同排水条件下微观孔隙变化是土体蠕变表现差异的微观内因，孔隙特征的渐变过程揭示了软土蠕变变形的微观机制。

公路路基由于基底的柔性和荷载分布为梯形，路基地基的破坏模式和确定方法与刚性基础地基有所差异，对公路路基地基承载力的研究具有重要的理论意义和实用价值。通过柔性条形基础、梯形路基以及模拟沟谷地形的柔性条形基础等3组离心模型试验，对公路路基地基的破坏机制和极限承载力进行了研究，并采用关联流动的Mohr-Coulomb内切圆屈服准则对试验结果进行了数值模拟和对比分析，研究结果表明，公路路基地基由于基底的柔性和较高的离心加速度，很难产生理想的整体剪切破坏形式；与刚柔性条形基础相比，梯形路基作用下的基底中心点沉降更大；沟谷地形对柔性条形基础基底中心点的沉降有一定的影响，但并不明显影响地基极限承载力。

对不同温度和不同围压下的青藏冻结粉土进行了三轴压缩与加卸载试验，得到冻结粉土应力-应变关系曲线、抗压强度等力学参数随温度与围压变化的关系。结果表明，冻结粉土典型应力-应变曲线在低围压下大致可以分为线弹性、峰前塑性变形与峰后软化3个阶段。当? 3 < 3.0 MPa时，应力-应变曲线具有明显的峰后软化现象，随围压的增大，软化现象逐渐减弱，当? 3 达到14 MPa，应变软化现象重新变得明显；冻结粉土的强度与变形模量均随围压的增加先升后降；低围压作用下冻结粉土体积随轴向应变的增加先缩后胀，而高围压下体积变形只有体缩；低围压下冻结粉土体积塑性变形耗散能先是随着体积塑性变形增大而增大，之后由于剪胀而减少，高围压下体积塑性变形耗散能始终增加；剪切塑性变形耗散能与塑性剪应变之间近似成抛物线的关系。

采用美国MTS810电液伺服材料试验机，对200 ℃高温状态下的石灰岩试件进行了5级不同加载速率下的单轴压缩试验，考察了石灰岩的全应力-应变曲线，给出了其峰值强度、峰值应变、弹性模量E随加载速率的变化特征。研究结果表明，(1) 石灰岩的峰值强度、弹性模量在加载速率v = 0.000 5～0.005 mm/s内，随加载速率增大呈急剧上升现象；当v = 0.005 0～0.5 mm/s内，随加载速率增大呈下降趋势；当v >0.5 mm/s后，呈现上升趋势。(2) 石灰岩的峰值应变在v = 0.000 5～0.005 mm/s内，随加载速率增大呈下降趋势；在v = 0.005～5.0 mm/s加载速率区段，峰值应变呈现缓慢上升现象。研究结果可为相关岩体的爆破效应及评价岩石工程的稳定性提供参考。

基于对负温条件下青藏铁路高温不稳定多年冻土区桥梁桩基础的缩尺模型振动台试验，明确了动荷载作用下模型桩-土界面和两桩中间土体存在温度升高响应。在此基础上，考虑天然状态和地震荷载作用下地温升高两种条件，运用动力有限元方法，对青藏铁路清水河特大桥桩基础进行了地震响应分析。计算表明，在高温状态下（-1 ℃以上），多年冻土的地基及桩基础在地震荷载作用下的动态响应对温度的升高异常敏感；在50年超载概率2%的青藏人工波作用下，因桩基础的相对位移增大了地基与桩基础间的滑移、脱离现象，特别是高温状态下地基与桩基础间的变形出现了明显的不稳定滑移，影响了整个桩基础的稳定性。

利用三角级数叠加法，考虑到基岩场地的深度衰减效应，生成了大型地下洞室群非平稳人工地震动加速度时程。然后利用动力时程分析法，对大渡河某水电站大型地下洞室群进行了非线性地震动力响应分析，研究在不同频谱人工地震波作用下地应力特征、峰值加速度和频谱对大型地下洞室群位移特征的影响。分析结果表明，地下洞室群相对位移随着侧压力系数和峰值加速度的增加而略有增加，不同频谱的地震波有着截然不同的位移特征。研究成果对高地震烈度区地下洞室群抗震稳定性分析具有一定的借鉴意义。

2003年7月13日，三峡水库初期蓄水至135 m高程30 d之际，在三峡库区秭归县发生了三峡库区的第一个水库滑坡，滑坡方量达1 500万m3，最大滑速达16 m/s，最高涌浪达24.5 m。滑坡造成10人死亡，14人失踪，摧毁129间民房以及4个工厂，致1 200人无家可归。千将坪滑坡发生后，为了预测三峡库区及世界其它水库工程可能发生的同类高速滑坡，持续数年研究千将坪滑坡的高速滑动机制，通过理论分析及数值模拟，探索了千将坪滑坡的高速滑动机制，认为千将坪滑坡具有孕育高速滑坡的典型结构特征，滑坡滑带的峰残强降差是滑坡高速启动的根本原因，高陡边坡蕴藏的高势能及滑带液化是滑坡加速高速滑动的主要原因。

应用改进的岩石破裂过程分析系统(RFPA2D)，分析了煤层开采过程中上覆岩层发生离层、弯曲、端部和中部开裂直至冒落的全过程，再现了采动影响下冒落带、裂隙带、下沉带3带的形成过程以及裂隙拱的形成发展、整体覆岩的周期性运动模式。数值计算中，引入了冒落岩体的碎胀效应，使得计算结果更合理地反映了现场实际，主要表现在：冒落岩体的碎胀效应及拉伸、剪切破坏联合控制了覆岩的运动模式，随着工作面的不断推进，上覆岩层可呈现出周期性的运动特征；裂隙拱发展到一定高度后，工作面垂直方向上不再扩展，只在工作面推进方向向前扩展，此时裂隙拱拱顶为一近似水平线，冒落带、裂隙带和下沉带3带分明；覆岩运动引起的地表下沉范围和下沉量亦都更符合现场实际。

冶勒大坝为沥青混凝土心墙堆石坝，最大坝高124.5 m，坝址地震烈度高、地质条件复杂。该坝址距离“5.12”汶川大地震震中258 km，地震发生时坝区有强烈震感。坝上布置了由9台强震仪组成的强震监测台阵及埋设有较完整的大坝安全监测仪器，在此次汶川地震中获得了较完整的地震记录和其他监测资料。通过对强震监测资料及地震前后大坝变形、应力、应变及渗流渗压等方面的分析，考察汶川大地震对冶勒大坝工作性态产生的影响。分析结果表明，地震对大坝整体的应力、应变、渗流渗压并未造成明显的不利影响，但对大坝局部结构产生了一些不利的影响。总体而言，整个大坝在遭遇Ms8.0级大地震之后，外观无异常现象，总体运行性态基本稳定。

通过现场详细地调查，归纳总结了汶川地震液化导致的工程震害的现象、分布、规律和特征。结果表明，此次地震液化震害现象显著，位于德阳地区的3个液化区域震害严重，都江堰地区、绵阳游仙区以及江油市区的3个液化区域震害中等，其他地区轻微，液化震害分布与液化分布有一定关系，但二者有所不同；液化场地上房屋均不同程度受损，其中结构性差的房屋会直接倒塌，设有圈梁、构造柱的房屋，液化也会导致其整体倾斜、下沉、开裂；学校液化震害具有典型性，部分校区大面积液化，地裂缝纵横，地基不均匀沉降严重，主体结构开裂、倾斜，功能丧失。这次液化震害具有3个显著特征：（1）只要液化出现的地方，震害均比周围重，没有减震现象；（2）Ⅵ度区不仅有液化现象，而且有明显的液化震害；（3）液化伴随地裂缝，是构成此次地震液化震害的主因。

海港工程中防波堤地震残余变形的预测以及震损机制的分析是较复杂的问题。采用定义在应变空间中考虑土体动主应力轴方向偏转影响的多重剪切机构塑性模型，分别从砂性土的黏粒含量和标贯击数2个主要影响因素对防波堤地震变形的变化机制进行了有效应力分析，得出防波堤较大的残余变形是由于地震作用下土体中孔隙水压力的升高致使土体软化而产生的。然后，采用液化度单一指标从物理本质上来间接表征防波堤的残余变形，得到防波堤残余变形与液化度之间的函数预测关系，预测值与震害调查值以及数值分析值基本相符，表明所得液化度预测公式具有一定的可靠性。残余变形的液化度预测法可为类似防波堤地震灾害设计与评价提供参考依据。

选择水平盲沟、土工席垫及水平和竖向PVC渗管3种排水方案，在黄河山东东明某堤段淤背体冲填施工中进行排水效果试验。通过埋设在淤区内的地下水位观测点，得到淤区内地下水位与时间的变化规律。试验结果表明，采取一定的排水措施能加速淤区土体的固结，但排水效果与排水方案有关；土工席垫排水与水平盲沟排水效果相差不大，且排水效果与淤土厚度有关，3 m左右淤土厚度设置一层水平排水盲沟或土工席垫，其排水效果较好；淤土厚度增加，其排水效果变差；但两者均不能有效防止横向围堤坍塌。采用水平和竖向PVC渗管方案，其排水效果好，特别是设置了竖向PVC渗管，能有效防止横向围堤坍塌。试验成果为黄河放淤固堤工程加速淤背体排水固结设计及施工提供参考。

上下重叠隧道施工时，后挖隧道施工过程对先建隧道是一种“卸载”作用，受此影响，先建隧道的衬砌管片将朝后挖隧道方向变形，但这种影响作用是暂时的。以深圳地铁3号线老街站-晒布路站区间重叠隧道工程为背景，采用三维有限元数值计算和室内离心模型试验相结合的手段，对上部隧道（后挖隧道）施工引起的下方已建隧道纵向变位进行了研究。结果表明，后挖隧道施工引起的先建隧道不均匀沉降主要出现在约掌子面前方3.5D（D为隧道直径）到后方3D的范围内。基于此，探讨了应对这种暂时纵向效应的对策措施，主要包括临时压重和临时内撑。在先建隧道位于掌子面后方(0~1)D、(1~2)D、(2~3)D范围内分别设置20 t/3 m、20 t/6 m、20 t/9 m的临时压重，且在掌子面前方4D和后方4D范围内为先建隧道设置临时内撑，可以较好地减小由于后挖隧道施工引起的先建隧道附加不均匀变形。

挡土墙侧向土压力主要取决于墙体位移条件。在考虑土体平面应变简单加载条件下不同方向主应力的大小关系以及砂土剪胀特性的基础上，由砂土渐近状态公式得到挡土墙主动位移土压力区和被动位移土压力区任意墙体位移条件下侧向土压力系数K的计算公式。与已有方法相比，通过引入渐近状态准则，考虑了砂土剪胀特性对土压力大小的影响，计算参数确定方法试简单。通过与模型试验的对比，验证了该公式的合理性。

采用结构面统计与结构面结合特征识别相结合的方法，从结构面几何发育特征和结合特征两方面评价工程岩体完整性。用体积节理数评价结构面几何发育特征，并引入岩体几何完整性系数Ig来表征。根据结构面张开度和充填胶结特征将其结合程度分为5级，给出各级的定性特征描述，并引入结构面结合程度系数Ip对其量化。进而定义了岩体完整性指数将岩体完整性划分为完整、较完整、破碎、较破碎和极破碎5级，并给出对应的定性特征描述和Irm值区间。结合公路隧道工程实例，分别采用文中方法、声波测试法和体积节理数测量法对隧道围岩完整性进行了评价并对评价结果进行了比较。结果表明，文中方法得到的岩体完整性指数Irm与声波测试法得到的Kv基本一致，而体积节理数量测法的评价结果整体上大于声波测试方法。

基于极限平衡理论，综合考虑水力条件、坡顶超载、地震荷载效应和锚固效应对岩石边坡进行了全面的稳定性分析。计算给出了多影响因素条件下岩石边坡稳定性安全系数的表达式，并重点分析了几种相关参数组合对岩石边坡稳定性的影响。分析表明，坡顶张拉裂缝积水、地下水渗流作用、滑面出流缝被堵塞、地震影响效应不利于岩石边坡抗滑稳定性，而锚索锚固效应则对提高边坡抗滑稳定性有积极作用；坡顶张拉裂缝积水、滑面出流缝被堵塞、水平向地震影响效应都不利于岩石边坡抗倾覆稳定性，但锚索锚固效应、坡顶超载、与竖直方向地震效应则对提高边坡抗倾覆稳定性有益。最后针对工程实际，提出了相应的工程建议。

通过对顺层岩质边坡中地下水力作用进行分析，认为地下水力作用主要为沿结构面分布的裂隙水压力和拖拽力。分析了滑动破坏中的控稳优势结构面，认为该面上的张裂隙静水压力、滑动面扬压力以及拖拽力的大小均取决于后缘张裂隙的充水高度。将典型岩石边坡进行简化假设，利用简化后的边坡水力学分析模型，推导出边坡稳定系数和决定边坡稳定性的张裂隙充水临界高度的表达式。选取实际边坡进行分析和计算，验证了公式的合理性，结果表明地下水作用下边坡稳定系数的降低主要与静水压力有关，而渗透力的影响很小。

以方斗山隧道为研究对象，建立三维有限元数值分析模型，模拟分析了隧道支护结构的稳定性。以距离隧道洞口10 m处断面支护结构为例，分析了该断面初次支护和二次衬砌的水平应力、竖向应力、竖向位移、锚杆轴力及支护结构破坏域等随掌子面推进的变化规律，并对该断面支护结构特征点的稳定性进行追踪研究。研究结果表明，当掌子面与断面间距离小于30 m左右时，随着掌子面的推进，支护结构应力及位移等均有一定程度的增长，其后支护结构应力及位移基本收敛，且收敛值均较小，表明支护结构是稳定的。对隧道初次支护应力及锚杆轴力的现场监测结果及数值模拟结果进行对比分析，结果表明，数值模拟与现场监测结果基本一致。

探讨依据完备的量测信息开展弹性参数反演的可辨识性及量测的优化布置，对于指导岩土工程反演实践具有重要的实用价值。利用平面弹性复变函数方法和一般弹性理论，推导出任意形状隧洞的位移、应力解析表达式，基于隧洞围岩位移、应力的解析解，依据参数可辨识条件和量测优化布置的最灵敏原则，探讨了地下隧洞工程弹性反演参数的可辨识性及测点优化布置，并通过算例进行了验证。研究表明，依据完备的量测信息开展弹性反分析，只要测点布置方式适当、反演参数满足相应的限定条件，可同时惟一辨识出5个参数P、Q、M、E、? 。参数反演的可辨识性受隧洞形状复杂性的影响，随着隧洞复杂性的提高，参数可同时惟一辨识需满足的限制条件大为减少，对测点布置方式的要求也会降低。工程实践中，为避免量测数据的少量误差导致反演计算结果的大幅度波动，测点（线）应根据最灵敏原则优化选择各反演参数的灵敏系数最大的测点（线）组合进行量测布置。

利用双重Fourier变换方法，首先推导得到了黏弹性地基板在多个矩形变速移动荷载作用下的动力响应一般解。然后以实际刚性路面为算例，采用快速傅立叶变换(FFT)方法对匀变速荷载作用下的板的动挠度进行了数值求解。与经典解进行了比较，显示出了较好的一致性。利用数值结果重点分析了矩形移动荷载的加速度、减速度以及初速度对板的动态挠度的影响，发现移动荷载加速度、减速度及初速度对黏弹性地基板动力响应的影响十分明显，随着加速度（减速度）和初速度的增大，板的动挠度在关键速度时明显减小；板的动挠度出现峰值的位置对应着不同的加速度（减速度）和初速度，但却对应着相同的关键速度。

在现阶段工程运用中，卸荷岩体力学理论中还需完善和扩充的几个方面为①锚索施加前后卸荷效应对边坡水平位移的影响；②超前开挖锚固滞后的方案会对具体工程岩体水平位移产生的影响；③关键工程结构面连通率对卸荷岩体位移的影响；④地震作用下卸荷岩体的水平位移响应；⑤地震作用下不同连通率对水平向位移的影响。针对此，以大岗山坝肩边坡为对象展开研究。分析指出岩体开挖卸荷后回弹变形和压缩变形都会大于未考虑岩质劣化时的计算变形。同时指出，卸荷条件下两种施工方案对坡面的水平向位移造成的影响较小，为超挖多级而锚固措施相对滞后的现场施工过程的可行性提供依据。统计出各剖面在不同高程水平位移随地震加速度发展特征，建议水平位移随地震加速度呈非线性变化区域为防震抗震重点加固区域。研究发现，连通率的增大会导致卸荷裂隙XL9-15，XL316-1的塑性区发育明显增大，而裂隙范围内塑性区的加剧不会明显地反映在坡面关键点的变化上，开挖工况可能造成表观位移较小的突发性崩塌。

将强度折减技术与极限分析上限定理结合，利用安全系数Fs评定指标对层状岩体边坡进行稳定性上限分析，与已有研究成果进行了对比分析，并较为详细地分析了相关参数对层状岩体坡体安全系数和潜在破裂面的影响。分析结果表明，与同类计算方法的对比可以证明表明文中方法的正确性；边坡安全系数和破坏范围受边坡坡度、岩体重度、边坡高度、动载效应系数和岩层倾角的控制；当岩层倾角处于一定范围时，层状岩体边坡发生顺层失稳的可能性最大，工程中需特别注意。

基于朗肯土压力理论，假定填土的内摩擦角与该点土体位移呈非线性关系，进而提出挡土墙的主动和被动土压力的计算模式。该模式随位移变化是连续的，且能考虑墙土间的摩擦的影响。又将其与砂土模型试验结果进行了对比分析，吻合较好，从而证明用该计算模式计算其主动或被动土压力是合理的。此外，根据该计算模式，导出了一种有效估算其静止土压力系数的计算方法。

对于常常处于非饱和状态的路堤在降雨入渗条件下变形问题的数值模拟研究，由于涉及到非饱和土力学，一直是个热点和难点。现有的强度折减有限元法一般仅对强度指标进行折减，但折减后得到的路堤变形场与实际变形场存在一定差异。论文分析认为，在降雨入渗影响下非饱和路堤不仅强度参数会降低，而且变形参数也会随着应力水平和强度参数的变化而变化。采用基于变模量的弹塑性强度折减法，对不同降雨入渗深度下路堤的变形规律进行数值模拟，并与室内模型试验结果进行比较；同时采用强度折减法和极限平衡法中的Bishop法，分析了不同降雨入渗深度对非饱和路堤稳定性和滑弧变化特征的影响规律。

基于块体元离散思想，将三维边坡离散为块体-结构面组成的块体系统，假定块体为刚体，以结构面上的应力为未知量；从下限定理出发，构造满足平衡条件、边界条件和屈服条件的静力许可场，平衡方程严格满足3方向力平衡及绕3个主轴方向的力矩平衡条件，为避免非线性规划，对屈服条件进行线性化处理；最后，建立了下限法数学规划模型，通过线性及非线性规划获得边坡稳定严格的下限解。用几个典型算例验证了文中方法的正确性及可行性。

围岩的稳定性评价是一个复杂的不确定系统问题。结合投影寻踪方法、粒子群算法和逻辑斯谛曲线函数，建立了围岩稳定性评价的粒子群优化投影寻踪 (projection pursuit based on particle swarm optimization, PSO-PP) 模型。该模型一方面采用粒子群算法优化投影指标函数及逻辑斯谛曲线函数参数，确保了模型的准确性；另一方面利用逻辑斯谛曲线函数建立投影值与经验等级之间的非线性关系。模型的测试结果显示了良好的精度，实例分析结果与实际状态完全一致，表明该模型在围岩稳定性评价中的可行性和有效性。

采用Hoek-Brown准则，分析三维边坡在开挖扰动下的变形稳定性。以某露天矿边坡为工程背景，利用快速拉格朗日差分法(FLAC3D)建立三维数值分析模型，并在边坡中布置若干监测点，利用FISH语言编制相应位移插值程序，探讨边坡开挖引起的动静态位移响应，从宏观角度揭示出边坡开挖后，不同区域的变形，为工程实践提供指导；介绍了强度折减技术在Hoek-Brown准则中的实施方法，采用计算不收敛失稳判据，计算边坡安全系数，从而进一步推广Hoek-Brown强度折减法在三维边坡稳定性分析中的应用。

采用伺服控制单轴加载系统对预制多裂隙水泥砂浆试件进行加载试验，探索裂隙角度和分布密度对多裂隙类岩石材料断裂破坏强度的影响规律。对试验数据整理分析，应用FLAC3D建立应变软化模型，进行数值模拟。试验数据和数值分析结果表明，裂隙分布密度相同时，裂隙倾角对试件断裂破坏强度的影响比较显著，25°附近取得最小值；裂隙角度相同时，裂隙分布密度对试件断裂破坏强度的影响与裂隙倾角有关，角度较小时，影响比较显著，随着角度的增大，影响越来越弱。试验所得结论，对于预测地下工程中多裂隙情况下围岩强度变化规律提供了依据。

传统的以弹性理论和经验方法为基础的路面结构设计方法，对路面结构的安全性评价存在着不合理性。安定理论可为复杂荷载作用下的路面结构承载力分析提供理论依据，基于该定理发展了一种应用于路面结构的安定分析方法，并应用于2层路面结构的安定分析，计算给出了荷载作用方式、路面结构形式、材料性质变化对路面安定极限影响的定量分析结果，通过对比表明了安定分析应用于路面结构的可行性。安定极限可为路面结构的分析与设计提供一定的参考价值。

公路滑坡是常见的地质灾害，但对运营期公路边坡进行长期监测并成功预警的实例却很少。主要原因是公路边坡点多、线长、规模小、缺乏详细的地质勘探资料、监测费用高、预警难度大。利用拉索触发式位移计对滑坡表面位移进行监测，精度可达1 mm，通过电信的GPRS公网实时传送到远程监控中心，全程自动化，且费用低。同时，利用有限元商用软件 PLAXIS的强度折减模块和塑性分析模块对不同参数组合进行计算，在缺乏滑坡岩土体强度参数、渗透系数、土-水特征曲线等资料的情况下，建立滑坡安全系数与表面监测位移的关系, 从而通过表面位移量的变化进行阶段式预警，并制定相应的预防措施。提出的方法已在湘西某高速公路滑坡获得应用。

以非饱和土张力计原理为基础，制作了一种新型的基质吸力量测装置，并通过实测过程的不断总结与改进，得到了一种成本低廉、制作简单、操作便利、试验快速和结果可靠的非饱和土基质吸力量测装置，以此装置测定了不同体积含水率、不同压实度和干湿循环后粉土的基质吸力变化规律，得到了不同压实度粉土的土-水特征曲线，并通过Origin软件中的Boltzmann模型进行拟合对比分析，得到了与压实度相关的土-水特征曲线，比较了不同压实度粉土的含水率变化对基质吸力的不同影响特点。试验结果表明，干湿循环对粉土的基质吸力和强度有很大影响。

针对山区公路路基边坡点状分布、数量较多、规模相对较小且易受人类活动和环境变化影响的特点，确立了以位移和降雨量为主的监测原则，基于GPRS技术，集成触发式位移计、容栅式雨量计、数据采集传输模块和太阳能供电装置，形成了经济、节能、高效的单体边坡远程监测硬件系统。采用Visual C++网络编程技术，以SQL Server2005为数据库平台，开发了地质灾害远程监测预报软件系统，实现了数据的远程实时接收和可视化分析管理。由于公路边坡变形破坏模式多样，系统还集成了多种时间预测模型，建立了边坡变形预报模型库。通过在常吉高速公路的安装运行，系统成功地进行远程实时监控，保障了极端天气下公路的安全运营。