我国西部山区机场建设的迅猛发展导致高填方地基日益增多。填方体量大、高度高，且存在软弱原地基是此类填方地基的主要特点，这也增加了预测其工后沉降变形的难度。针对山区机场高填方地基的构成特点，将其工后沉降变形的计算分为软弱原地基和上部粗粒填料填方体两部分进行考虑。在分析比较已有简化算法的基础上，对软弱原地基的沉降变形提出了可以考虑施工加载过程的简化计算方法，并应用此法对实际工程进行了计算，所得结果与现场实测值吻合相对较好；通过对室内试验数据进行分析，发现双曲线模型亦能较好的预测粗粒料的蠕变变形，进而在此基础上提出了计算粗粒料填方体长期蠕变变形的简化算法。

土钉内力计算是土钉墙设计计算的关键指标，通过虚拟开挖应力模拟土钉墙开挖状态，假定面层受力为0，提出了钉土剪力在潜在滑动面两侧沿土钉方向呈双三角形分布的计算模型，推导了钉土剪力和土钉轴力的计算公式。利用Mindlin应变解，得到在虚拟开挖应力和钉土剪力共同作用下潜在滑动面位置土体及土钉端部土体侧向位移，根据钉土剪力分布模型计算得到土钉在潜在滑动面位置的弹性变形。根据钉土剪力在潜在滑动面位置等于0的特点，得到钉土相对位移在潜在滑动面位置为0的结论，结合潜在滑动面位置两侧土钉轴力大小、相等方向相反，可以得到钉土剪应力计算公式中未知系数，从而得到土钉轴力和钉土剪力。通过与法国CEBTP大型试验1号墙实测数据的对比分析，初步验证了基于Mindlin解的土钉内力计算方法的合理性和可行性。

岩土材料的强度往往表现出很强的各向异性，而已有的各向同性强度准则不能够描述这一特性。提出一个岩土材料的各向异性强度准则。为了描述材料的各向异性，引入了一个由应力张量和组构张量的联合不变量表达的各向异性参数。该参数可以描述加载方向和材料组构方向的夹角。强度准则是基于材料在子午面和偏平面上的破坏特性而建立的，这为描述广义的材料强度各向异性提供了方便。与原各向同性强度准则相比，各向异性强度准则只引入了两个新的模型参数，而且所有的模型参数都可以通过常规的室内试验结果确定。该准则的预测结果与砂土、黏土、天然黏土和岩石的试验结果比较表明，它能够很好地描述岩土材料强度的各向异性

场地液化实时监测和报警是减轻液化灾害的新途径，其核心技术是建立依据强震记录对液化场地进行反演识别的方法。采用统一样本，其中尽可能多地包含软土场地地震动记录，按场地类别对目前国内外现有的Suzuki法、Miyajima法、KY法和SY法等4种主要液化识别方法的可靠性进行了对比分析，提出评价结果及改进建议。分析表明：对全部样本，SY法、Suzuki法、KY法和Miyajima法识别成功率依次为98%、85%、77%和52%；Suzuki法、KY法和Miyajima法的成功率受场地类别影响显著，随场地变软而明显降低，对D类场地识别成功率均在55%以下；Suzuki法、Miyajima法和KY法均采用与绝对周期相关的参数作为判别指标，而软土与液化场地上存在明显交叉，极易导致误判；SY法选取地震动参数的相对变化作为识别指标，即使对D类场地成功率也达到92%，但其方法中仍有若干细节需要进一步探讨和改进

埋设的海底管线在高温、高压下较易发生竖直向屈曲大变形，保证足够的埋置深度是海洋工程中克服管线出现竖直向屈曲变形的有效手段之一。因此，研究土体能够提供给管线的抗力及在管线竖直向上拱起过程中土体抗力的变化规律，对管线的抗屈曲大变形设计具有重要的意义。结合渤海湾海底地表土质特点选取细砂进行了室内管-土相互作用试验，测量了不同直径、不同埋置率（上覆土厚与管线直径的比）的试验管段，在竖直向上运动过程中所受到的土抗力；采用数值方法有效地模拟了试验中管段的受力变化过程。进而将结果推广，得到了砂土中常用直径管线受到的土抗力大小及作用规律。试验及数值模拟结果表明，管线竖直向上运动时，土抗力的发挥随竖向位移增加而迅速增大达到峰值，峰值抗力所需要的位移随管径与埋置率的增加而增大；实际工程中峰值抗力对应的管线位移约为管径的0.1倍，计算结果可供管线设计时参考。

根据原状地基的载荷试验曲线，对于试验曲线为任意形式的情况下，提出了直接应用实测压板试验的P-S曲线，依据应力水平确定原状土切线模量的一般方法，建立了应力水平与原状土切线模量的关系。用该切线模量对地基沉降进行分层总和法计算，反映了原状地基土的特点和土的非线性，可以用于较准确地进行地基的沉降计算，且可以计算地基的非线性沉降过程，同时可以克服原切线模量法中假设压板试验曲线为双曲线方程的限制，使原状土切线模量法能应用于更广的范围。通过实例说明了方法的可行性

钱塘江两岸广泛分布着冲海积粉土。在对钱塘江饱和粉土三轴试验研究的基础上，采用常规三轴仪，通过对不同饱和度系列粉土的固结排水CD试验，探讨钱塘江非饱和粉土的应力-应变性状和剪胀特性。对稍密状态（e = 0.871～0.969）粉土的试验表明：钱塘江冲海积非饱和粉土显著的特性之一是剪胀性，剪胀主要与粉土的饱和度和围压有关；饱和度对应力­应变曲线的一般形状影响不大；应力-应变曲线呈微软化型，残余强度qr与峰值强度qmax之比大多在0.9～1.0之间；粉土的剪胀随饱和度增高而增大，随围压增高而减小。临界状态体应变与中主应力随饱和度的变化有明显规律，围压800 kPa下，稍密状态钱塘江非饱和粉土体应变在 =12.020 2 – 4.939 2lnp和 =15.771 7 – 5.775 1lnp两条线所围的范围内，剪胀的最大体应变小于5%。

加筋土中筋材与土的关系与钢筋混凝土中钢筋与混凝土的关系类似。两者的计算方法也具有相似性。等效附加应力法根据附加节点力计算方法的不同分别对应整体式和组合式方法。钢筋混凝土中经典的整体式和组合式方法构成了等效附加应力法的理论基础。反过来，从等效附加应力的角度分析，虽然分离式、整体式、组合式3种方法的单元刚度矩阵不同，但在本质上其实是一致的，区别主要在于边界上等效附加节点力的分配有所不同。（整体式和分离式可看作是特殊的组合式。）等效附加应力法的思想揭示了3种方法内在的处理原理，并且能够用于解释3种方法计算结果异同的原因。借鉴接触面的研究成果，选择合适的应变比例系数计算方法，也能在整体式和组合式方法中考虑筋材和土的滑移情况

膨润土系竖向隔离墙作为阻滞污染物的工程屏障有效且经济。采用沸石改性传统的土-膨润土竖向隔离墙存在抗腐蚀性弱等耐久性不足的同时，必须考虑其压缩、渗透等工程性质的变化。通过一维压缩固结试验，研究了不同沸石及膨润土掺量下膨润土系隔离墙材料的压缩固结和渗透特性。引入评价天然重塑黏土的压缩、渗透特性的归一化孔隙比e/eL和评价天然重塑黏土固有压缩特性的孔隙指数Iv两种归一化评价体系，进一步探讨了添加沸石改性前后膨润土系竖向隔离墙混合土的压缩和渗透特性。

以宁波轨道交通1号线②、③和④层海相沉积软土为对象，进行GDS单向振动三轴试验，研究了不同动应力幅值和频率作用下软土的动强度与孔压特性。结果表明：相同动应力状态下，等向固结时的强度要比K0固结时的强度大；在相同动应力幅值条件下，频率越高，强度越高；动应力越大，试样强度越大，发生硬化现象。随着振动次数的增加，孔隙水压力也不断增大，仅③层粉质黏土夹砂层在应力幅值为5 kPa时孔压有稳定趋势。最后，通过对动三轴试验数据进行拟合，得到了模型参数，其结果可以用来预测循环荷载作用下土体的累计孔压。

针对刚性筏板下群桩基础优化设计问题进行分析，通过改变桩长分布来调整各桩的荷载分担，群桩分析采用基于弹性理论的积分方程方法，并通过cut-off方法来反映桩的弹塑性特性，实现群桩基础的弹塑性优化分析，改进了常规弹性分析方法的缺陷。算例分析表明，随着外荷载的不断增加，角桩首先达到极限荷载，对角桩超出极限荷载的部分进行重新分布，继而使得边桩逐渐达到极限承载状态，继续加载直至内桩也达到极限承载状态，从而引起桩筏基础的整体破坏。采用cut-off方法可以改进基础变刚度优化设计，使之与实际情况更为吻合。

对大尺寸土工格栅筋土拉拔试验进行颗粒流数值模拟，从细观角度研究了筋土界面特性。分析结果表明，利用颗粒流理论及程序中的“clump”方法开发的类三角形砂土颗粒与实际砂土颗粒性状较一致；拉拔过程中筋土上下界面并不对称，下界面扰动范围比上界面大；在砂土密实度及法向应力较低情况下，筋土界面厚度随法向应力的增大而减小，两者呈一负相关的线性关系。

临空面的几何形状在边坡破坏模式与稳定性分析中起着举足轻重的作用。运动学分析是确定边坡破坏模式与评价边坡稳定性的一种有效方法。目前基于运动学分析的边坡稳定性研究主要集中于单临空面边坡的破坏模式与最大安全开挖边坡角的确定。本文将此项研究扩展至双临空面边坡，将其破坏模式细分为4种，分别为沿结构面发生单平面滑动、沿结构面发生楔形体滑动、沿两个结构面的交线发生楔形体滑动以及倾倒破坏。在立体投影中得出，平滑滑动与楔形体滑动的滑动区为双临空面真倾向线与摩擦圆所组成的区域，单个结构面倾角矢量与两个结构面交线矢量位于该区城内；倾倒破坏区为双临空面真倾向线、摩擦圆与基圆所组成的区域，结构面的法向矢量位于该区城内。提出了双临空面边坡最大安全开挖边坡角的确定方法及边坡设计原则。最后将上述方法应用于三峡库区湖北省秭归县郭家坝镇郭家坝村生基坡高边坡，研究了该双临空面边坡的破坏模式并给出了最大安全边坡角的建议值

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中俄原油管道原油泄漏造成的环境污染和环境岩土工程问题是目前迫切需要解决的重要问题。通过淋滤作用下的石油污染物迁移过程室内模拟试验，研究了石油污染物在冻土区的迁移过程和迁移特征，研究发现：石油污染物在迁移过程中，油、水、气三相流体存在一个动态的平衡过程，其三者共同占据土样中的孔隙空间；石油污染物在冻土区迁移主要经历3个过程：吸附、迁移和聚集；石油污染物在迁移过程中，其各个成分和各烃类化合物迁移能力都有所不同，烃类化合物中碳数和烃类结构影响其迁移速度；冻土层对石油污染物的迁移具有明显的阻碍作用，可有效防治土壤深层次污染。研究成果为冻土区石油污染物多相流（油、水、气）水热质迁移动力学模型的建立以及石油污染引起的岩土工程特性变化等研究奠定了重要的基础

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为了研究黏土体积变形的微观结构变化特征，选取上海第4层淤泥质黏土为研究对象，分别采用各向等压和K0压缩两种方法制备体积变化率相同的土样，经冷冻真空干燥后对土样进行压汞试验并测定土中孔隙大小分布状况。压汞试验结果表明：试验黏土中孔隙可分为大孔隙、中孔隙、小孔隙和微孔隙，小孔隙占据土中孔隙的大部分空间，且其变化能够反映微观结构的主要特性；在各向等压应力状态下，随着压应力增高、体积压缩量增大，黏土颗粒发生空间平移使颗粒间变得更为紧密，孔隙分布曲线变化以孔隙波峰往孔隙变小方向偏移为主要特征，孔隙尺寸变小而孔隙形态基本不变；在K0压缩应力状态下，随着压应力增高，黏土颗粒发生旋转使孔隙变得扁平，表现为孔隙波峰位置基本不发生偏移，而以峰值降低为主要特征，孔隙结构形态明显改变

当土体总应力状态保持不变时，基质吸力的提高是导致孔隙水排出、土样收缩、孔隙结构改变的主要原因。对于特定吸力下的土样，其微观孔隙结构决定了土壤孔隙比；而土壤孔隙结构，土壤基质吸力共同决定了土壤的含水率。假定在失水过程中，当孔隙水尚未排出时，其土壤孔隙孔径不会收缩，孔隙体积保持不变。可通过吸力建立起变化的土壤孔隙体积曲线和土-水特征曲线、土壤收缩曲线之间的对应关系：（1）累计孔隙体积曲线的包络线即为实际发生的土水特征曲线；（2）基于累计孔隙体积曲线，能够有效确定土样收缩曲线的上下限范围

相似材料模型试验是研究岩土工程的重要手段之一。基于相似理论，应用量纲分析法，推导考虑盐岩蠕变特性的相似模型，得到相关参数的相似判据，并以不同粒径的工业盐、精铁粉为骨料，环氧树脂、乙二胺为黏合剂构成相似材料，经过大量的材料配比力学试验，得到了一种基本满足金坛盐岩蠕变相似模型要求的材料配比，为开展盐岩地下油气储库建造及运营期的变形、破坏相似材料模型试验打下了坚实的基础

通过GDS循环三轴试验系统，对循环荷载作用下饱和软黏土的孔压变化规律进行了研究，分析了循环应力比，初始剪应力与振动频率对孔隙水压力的影响。研究结果表明：随着循环应力比的增加，孔压发展速度增快。循环荷载作用下饱和软黏土存在临界循环应力比，通过孔压也可以确定其值大小。在循环初期，孔压率较大，随着循环时间的增加，孔压率逐渐减小。随着循环应力比的增加，孔压率增加。振动频率对孔压比-循环次数关系影响明显，随着频率的增加，孔压比减小；然而，当振动频率大于1 Hz时，振动频率对孔压比-时间与孔压率-时间关系影响不明显。随着初始剪应力的增大，孔压增加。初始剪应力对应变率具有显著影响；随着初始剪应力的增加，应变率增加。在对数坐标下，孔压率与时间呈线性关系。在上述试验基础上建立了孔压率与时间关系表达式，通过积分得到了循环荷载作用下饱和软黏土的动孔压模型

主应力轴方向旋转变化是地基在波浪、车辆等荷载作用下经受的一种复杂而典型动力路径特征，为研究粉土在不同主应力轴方向变换条件下的强度特性差异，以初始密实度为70％的长江入海口饱和粉土空心试样为对象开展主应力轴旋转、拉压交变动三轴和双幅扭剪三轴试验。试验发现，等压固结条件下3种路径均使试样出现小应变崩塌液化破坏，且崩塌应力状态，可在p’-q空间中用近似平行的一组准不稳定相态线归一。而在液化和崩塌振次上，以同剪应力峰值的动扭剪下最高，动三轴次之，主应力轴旋转最低。在此基础上，提出采用崩塌损耗能对不同路径下土体动强度进行评价，结果表明，崩塌损耗能与剪应力幅值无显著关系，而在上述3种动力路径中，试样崩塌损耗能依次降低，这与3种路径下得到崩塌时刻递增的有效围压特征相匹配。崩塌能强度标准的采用，克服了复杂动力路径下由于剪应力恒定或循环变化造成应力水平无法统一而干扰强度评价的不足

土钉的抗拔强度是土钉支护结构设计需要用到的重要参数。抗拔强度的大小取决于拔出过程中作用于土钉表面的法向应力的大小。通过室内模型抗拔试验以及三维有限元分析，研究了钻孔灌注型土钉在钻孔、注浆及拔出过程中土钉杆周围土体中的应力变化情况。研究发现，对于钻孔灌注型土钉，孔周土体中的应力在钻孔结束时几乎全部释放掉；对于低压灌浆土钉，灌浆结束到浆体硬化的过程中土钉杆周围土体中的应力没有得到有效恢复；拔出过程中，由于土体的剪胀变形受到约束，土钉周围土体中的应力随着拔出位移的增加逐渐增加，从而导致抗拔应力的增加，说明土的剪胀性对钻孔灌注型土钉来说非常重要，对于低剪胀性土，需要通过增加灌浆压力等方法对钻孔过程中释放掉的应力进行补偿

弹性抗力法是目前实际工程中基坑支护结构变形内力计算的一种主要方法，该方法借鉴的是计算水平荷载作用下竖直放置弹性桩的地基反力系数法，但没有考虑开挖卸载对土抗力系数和坑内土体的变形影响，因而导致变形计算值通常小于实测值。首先在开挖面施加反向自重应力模拟基坑的开挖卸荷，利用Mindlin解得到坑内土体的卸荷应力分布；在前人的实验研究基础上，推导了不同卸荷比下考虑卸荷影响的土体水平抗力系数；将支护结构的变形分解为开挖瞬时的卸载作用和基坑内外水土压力差作用2个阶段，考虑卸载应力路径对坑内土体水平抗力系数以及开挖瞬时变形的影响，对传统的弹性抗力法进行了改进，最后将该方法应用于典型三维基坑算例。研究发现，改进法得到的支护结构水平变形大于传统方法，而对内力结果影响不大；基坑平面尺寸越大，两者的变形结果差别越明显，改进法更能反映平面尺寸对基坑变形的影响

格形地下连续墙（GCRW）是一种常用于软土地区的基坑开挖的新型支护结构，该结构与软土的相互作用是必须深入研究的关键问题。结合背景工程，首先进行了格形地连墙模型的设计和试验方案的制定，通过离心模型试验模拟了分步开挖基坑时格形地连墙和软土的相互作用，并把测定结果与朗肯土压力进行了比较。试验结果表明，土压力基本上呈现线性变化特征，格形地连墙因基坑开挖引起的前墙内侧土压力而产生变形和位移；格形地连墙和格子内的土体作为一个整体在土压力的作用下保持平衡，受力特征与重力式支护结构相似。支护结构处于最不利状态时，主动区土压力介于朗肯静止土压力和主动土压力之间，而被动区土压力大于朗肯被动土压力，前墙没有倾覆是因为受到了隔墙拉力

利用相似材料模拟方法，借助数字散斑观测技术，对深埋隧道围岩岩爆倾向进行试验研究。分析考虑材料强度、开挖速度和支护作用影响下的岩爆发生和破坏规律，寻求岩爆发生与深埋隧道变形破坏之间内在的联系。试验结果与现场实际发生岩爆强度较高的岩石类型花岗岩、闪长岩等相比，破坏特征相似，且围岩强度越高，岩爆发生可能性越大；在高地应力状态和完整岩体中开挖速度对岩爆的发生影响较大；锚网支护对隧道围岩变形有一定的控制作用，也可一定程度上避免岩爆发生。支护试验结果与现场实际支护效果一致，随支护强度提高，隧道抵抗力增加，整体变形减小、稳定性提高。所得试验结论为深埋隧道的合理设计和安全开挖提供技术指导和理论依据，对革新深埋隧道开挖技术和支护技术具有重要的意义

考虑真空度的衰减情况，对真空预压加固软基的变形和固结度计算方法进行了研究。先根据真空预压时砂井的真空压力状态建立了真空预压的空间轴对称变形模型，用位移法推导该模型在等应变条件下的变形及体积应变计算公式。在此基础之上结合Hansbo砂井地基固结理论和真空预压的边界条件，推导了忽略竖向渗流情况下的真空预压加固软土地基的固结解析解。比较文中计算方法与已有计算理论和现场试验实测资料结果表明，体积应变的计算对真空预压的孔压和固结度的计算有较大的影响，而直接引用传统堆载预压的体积应变计算公式计算会导致较大误差。在固结度计算中，采用Hansbo的近似方法能满足计算精度的要求，所得计算结果与实测结果吻合较好

通过不同次数的冻融循环试验，对蒙库铁矿边坡4种典型的岩石样本——变粒岩、角闪变粒岩、层理状变粒岩与黑云角闪斜长片麻岩的物理力学特性，包括外观特征、质量损失率、强度损失率、冻融系数与冻融风化系数的变化进行研究。试验结果表明：自身强度较高且呈致密状的变粒岩和角闪变粒岩物理力学特性劣化不明显；层理状变粒岩和角闪片麻岩则变化显著，考虑到矿山开采爆破振动影响，将加剧这两种岩质所组成的边坡在冻融循环作用下的破坏，必须在设计与施工时予以充分重视

为了把电阻率法引入水泥土的损伤研究中，首先把水泥土试块浸泡在清水、生活污水和造纸厂污水中，待龄期为90 d时进行无侧限抗压强度试验，并结合照片将试验过程得到的电流-应变曲线和应力-应变曲线进行了对比分析，然后以“有效电流”作为度量损伤的基准，通过统计得到了水泥土损伤模型，最后进行了归一化。研究表明，电流的变化易于测量，电流随着应变的增加而有规律的变化；电流-应变曲线与应力-应变曲线相互对应，都可以划分为4个阶段，这4个阶段很好地描述了水泥土损伤发展的全过程；本模型将全应变范围都统一成一个4次多项式方程，且方程形式与水泥类型、污染类型无关；这充分说明借助电流的变化来反映水泥土的结构损伤过程完全可行

城市固体垃圾（MSW）的力学行为是环境岩土工程研究中的一个主要课题。进行了1、4、7 d共3组短龄期的MSW试验室直剪试验，每组试验分别考虑3种不同密度。试验结果表明，MSW试样的直剪破坏仍遵循摩尔-库仑破坏准则。密度较大试样的抗剪强度在1～7 d龄期内持续增长；密度较小试样的抗剪强度在1～4 d龄期内增长，在4～7 d龄期内降低。MSW试样的摩擦角随龄期的发展单调增加，但黏聚力随龄期先增大而后减小。分析了传统剪应力-位移模型的不足，提出了一个新的复合正切-指数曲线模型，该模型具有良好的数学性质，较传统模型有更广泛的适用性。试验数据拟合表明，新模型能很好地描述MSW的剪应力-位移过程，相关系数均大于0.99。其结果可供相关填埋场设计及工程数值分析参考

理想点法是一种多目标决策分析法，其基本思路是通过构造多指标问题的理想解和反理想解，并以靠近理想解和远离反理想解的程度作为各评价对象的判断依据，基于此原理建立了隧道围岩分类的理想点法评价模型。理想点法各指标权重的取值是否合理对最终的评判结果有着很大的影响，采用粗糙集理论把权重问题转化为粗糙集中属性重要性评价问题，以此来确定各指标权重。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。建立了基于粗糙集和理想点法的隧道围岩分类模型，并应用于实际工程，结果表明，该方法的分类结果与实际相符，基于粗糙集和理想点法为隧洞围岩分类提供了一种新思路

采用状态空间法求解层状可压缩岩基的三维固结问题。首先从直角坐标系下考虑可压缩性的三维Biot固结问题的控制方程出发，通过Laplace-Fourier变换得到状态空间方程，解此方程并通过Cayley-Hamilton定理，得到单层可压缩岩基三维固结问题的传递矩阵；然后利用传递矩阵法，结合层间连续性条件和边界条件，得到了层状可压缩岩基三维固结问题在积分变换域内的解答；最后应用Laplace-Fourier逆变换技术，得到层状可压缩岩基三维固结问题在物理域内的理论解答。编制了相应的计算程序，进行了数值计算与分析，证明了压缩性对岩基固结问题的影响

对重庆路基黏土采用压力膜仪量测了不同压实度重塑土样脱湿过程的土-水特征曲线（SWCCs）、采用体积压力板仪量测了不同压实度、不同级配重塑土样脱-吸湿过程的土-水特征曲线。试验结果表明：（1）压实度超过90%以后，不同压实度的SWCCs在其直线段范围相互靠近，即在路基土基质吸力平常变化范围的SWCCs逐渐趋于稳定；（2）随着压实度的增大，脱-吸湿循环滞回圈逐渐上移，曲线由陡变缓。表明随着压实度的增大，土体的储水系数逐渐减小，土中的水分更不易吸入和排出，对路基的稳定有利；（3）相同含水率下，大约以压实度85%为界，压实度小于85%的黏土样和大于85%的黏土样的基质吸力基本上不随压实度（干密度）的变化而变化；（4）相同压实度和含水率状态下，粗粒含量多的土吸力更小，SWCCs的滞回圈更小，即干湿循环的影响更小。因此，粗粒土较细粒土更适合用作路堤填料

工程中经常遇到边坡中含有夹层的情况，对含夹层边坡的稳定性研究很有意义。目前的研究多着重于含夹层岩质边坡的稳定性，对土质边坡涉及较少，尚无系统的试验分析。开挖条件下含夹层土质边坡更容易发生破坏，对其破坏模式的正确认知有助于对其稳定性进行合理的安全评价。进行了含水平砂土夹层边坡开挖的离心模型试验，夹层位于边坡中部。通过与边界和试验条件相同的素土边坡进行对比，分析了中部夹砂层边坡开挖后的破坏模式。试验结果表明，中部砂土夹层的存在降低了边坡在开挖后的稳定性，且其下边界是边坡破坏的薄弱控制面

砂作为一种特殊的散体材料，其宏观物理力学性质，如密实度、剪切特性（临界状态角，剪胀角）、压缩性及颗粒破碎特征等均受到颗粒形状的影响，目前为止，对于砂粒土颗粒形状的量化工作，未到达成熟阶段。试验采用普通光学显微镜获取3种不同砂颗粒及一种相似材料（玻璃球）数字图像，利用ImageJ图形软件对其进行黑白二值化处理，获取颗粒形状轮廓边界；从3个层次定义颗粒形状参数，并利用java语言编制形状量化插件程序，计算砂粒各形状参数值，最后通过相对密度试验、直剪试验测试不同砂样的极限孔隙比、剪切强度指标。试验结果表明：整体轮廓系数、球形度、棱角度3项形状参数可作为不同砂粒形状鉴别和量化的关键参数，且与剪胀角、临界状态摩擦角均具有良好的相关性，试验提供了一种量化砂颗粒形状的有效方法，并可将得到的关键量化参数应用到宏观力学性质分析与数值模拟工作中

在Wheeler本构模型框架的基础上，提出了一个水力与力学耦合的本构模型。该模型中的土-水特征曲线采用毛细滞回内变量模型，能够更好地描述水力历史变化下毛细滞回现象对非饱和多孔介质变形的影响，同时也可描述非饱和多孔介质变形对渗流的影响。非饱和土的强度不仅与吸力有关，而且受到饱和度的影响。相同的吸力下，土样经过吸湿和脱湿路径的饱和度不同，因此，非饱和土的强度也不同。此模型以体积含水率的塑性变化和体变的塑性变化为硬化参数，不仅能描述基质吸力对非饱和土的强化作用，而且考虑了饱和度对强度及变形的影响。试验结果与模型预测基本吻合，证明该模型能够模拟非饱和土的主要特性。为了简化，此模型是在各向同性荷载下推得的，有待于推广到一般的应力状态

钻井液井底压力与地层孔隙压力是影响岩石破碎的重要因素，由于岩石具有一定的渗透率，在压力差的作用下钻井流体与地层流体之间会相互影响，导致靠近井底的地层孔隙压力发生变化。实际的地层孔隙压力随时间与距离变化的规律可以使用一维不稳定渗流模型来描述和计算。在此分析基础上，综合分析地应力、井底压力及钻头牙齿吃入地层产生的应力，计算出任意平面上所受的剪应力和正应力，然后使用摩尔–库仑准则来判定岩石的破坏。建立这样一个综合各种因素的井底岩石破碎模型，可以将各种因素尤其是实际井底压力差的作用清楚地表达出来。该模型可以较好地解释欠平衡钻井提高钻速的力学机制，并为随钻地层孔隙压力监测dc指数法的适用范围提供明确的计算方法

采用常规三轴试验数据，以最小平均拟合差为评价指标定量地对比分析5种强度准则描述岩石非线性强度特征的适用性。结果表明：直线型Mohr-Coulomb准则不能描述岩石强度的非线性特征；抛物线型Mohr-Coulomb虽能描述岩石强度的非线性特征，但拟合误差较大，计算所得强度参数与事实不符，不宜使用；对于中低围压（ ）下岩石强度的非线性特征，单参数Bieniawski准则拟合精度与Hoek-Brown准则相当或稍好，拟合精度接近于指数强度准则，均优于双参数Bieniawski准则；在高围压下岩石强度非线性特征较为显著，应用单参数Bieniawski 准则或Hoek-Brown准则描述误差较大，三参数Bieniawski准则和指数强度准则拟合误差较小，可用于评价深部或特深部高应力状态下岩石的强度特征。

对于涉及需要单独考虑岩体结构面的工程岩体结构分析，采用能反映岩体结构面主要力学特性的合理的本构模型是取得合理解答的关键问题之一。针对在经典连续介质力学理论框架内建立岩体结构面本构模型的缺点，基于岩体结构面的实际受力变形特性，采用直接法建立了一种新型岩体结构面本构模型。所建立的模型依据岩体结构面切向应力变形曲线及剪胀曲线的实际特征，将其分为峰前线性段、峰前非线性段以及峰后软化段，并分别给出了用于描述岩体结构面变形和强度等主要力学特性的数学模型，进而推导建立了结构面各变形阶段的增量型本构模型。最后，编写相关计算程序，采用所建立的新型本构模型以及被广泛采用的Plesha模型对经典的岩体结构面直剪试验成果进行拟合分析。结果表明，所建立的新型本构模型能更为合理的描述岩体结构面的主要力学特性，且模拟能力优于Plesha模型

预变形过程可以认为是应力历史的作用，为了探明预变形对兰州黄土应力松弛特性的影响，开展了一系列室内侧限松弛试验，研究了不同预变形量条件下黄土的应力松弛过程曲线。试验结果表明：预变形量愈大，起始松弛应力愈大，在试验历时内的应力松弛量也较大。根据松弛曲线特征，提出松弛程度的概念，试验发现，预变形量愈大，达到同一松弛程度所需时间较短；随应力松弛进一步发展，这种时间差别愈明显。从试验出发，探讨了松弛过程的阶段性，将全过程分为瞬时松弛阶段、衰减松弛阶段和稳定松弛阶段3个阶段。预变形选择恒变形速率加载过程，研究了不同变形速率对松弛过程的影响。在分析松弛试验数据基础上，获得了一种能够描述卸载过程的流变关系，并对其可靠性进行了验证

传统的砂土本构理论隐含了应力和塑性应变率的共轴条件，无法客观描述主应力轴旋转试验中的非共轴现象，并且当密度和围压变化较大时也不适用。基于材料状态相关砂土临界状态概念，将Pietruszczak和Stolle所提出的砂土本构模型进行了改进，并在模型中引入非共轴塑性流动理论来描述非共轴现象。通过对单剪试验和空心圆柱试验进行数值模拟，表明基于临界状态理论的非共轴模型能够合理描述主应力轴旋转过程中砂土的非共轴变形特性

基于具有抛物线型强度包络线的统一强度准则，即对双剪双参数统一强度准则进行相应的非线性化处理，考虑了中间主应力影响，分析在渗流作用下压力隧洞弹塑性力学行为。通过分析中间主应力对压力隧洞的塑性区半径影响可知，随着中间主应力的参数的增大，塑性区半径也相应减小。通过考虑和不考虑渗流场影响的实例对比分析表明，考虑渗流场时所得塑性区半径要比不考虑时大，而且随着孔隙水压力的增大，渗流场的影响越显著。隧洞径向应力和切向应力也与中间主应力参数b和渗流场密切相关。通过与直线型统一强度准则对比分析可知，采用两种不同准则时所得结果相差较大。隧洞设计时应根据岩石强度特性合理地选择数b，为强度包络线近似于二次抛物线的围岩隧洞设计提供理论依据

人为控制性放气是杭州地铁工程施工前防治浅层气地质灾害的必要措施。通过对浅层气藏形成中的水气运移过程分析可知，气藏原始包气带内的水压力和吸力沿厚度呈线性分布，孔隙水压力的大小与其相同位置处的静水压力相当；借助储层土体的室内土-水特征曲线并结合现场勘探资料，能够获得气藏初始饱和度分布。在分析有控放气措施下气藏内部水气运移基础上，利用GDS非饱和应力路径三轴系统地研究了气体释放过程中储气砂土的湿化变形，并给出了气体释放引起的含气地层沉降变形的预测方法。结果表明，在经历了形成过程中的自然脱湿后，储集层砂土被进一步压密，而工程放气措施引起的水浸或再吸湿过程中，单由饱和度或吸力减小所引起的砂土湿化变形量很小，可忽略其工程影响；有控放气措施下，由气体释放引起的浅层含气地层沉降沿气藏厚度自上而下依次递减，总沉降量约为气藏总厚度的1‰～5‰。

应变局部化问题已经成为岩土力学研究的一个重要课题，边坡的稳定性分析必然要考虑这种应变局部化对边坡的稳定性影响。结合Bazant等的非局部化模型方法，将其推广应用到弹黏塑性本构模型中去，考虑两种正则化机制的耦合作用，并采用有限元方法结合滑面应力法对边坡的稳定性进行分析。将数值分析结果与极限平衡法和基于线弹性本构的滑面应力法结果进行了对比，从分析结果来看文中的计算结果是合理的，对实际工程具有一定的指导意义。

土体的渗透稳定性是指在渗流条件下宽级配土体内粗颗粒阻止细颗粒流失的能力，土体的渗透稳定性受几何条件、水力条件和物理条件的影响。从几何条件出发，通过对收集的167种土的室内渗透侵蚀试验结果的分析，基于对土体渗透稳定性控制变量地研究，将土分成良好级配土和间断级配土两大类；基于细粒（小于0.063 mm）含量的不同，将每类土又细分为3类，针对不同细类土提出了不同的渗透稳定性几何判定准则。从水力条件出发，研究了应力状态对土体渗透侵蚀起动及破坏水力梯度的影响。试验结果表明，起动水力梯度和破坏水力梯度都随着围压的增大而增大，是由于增大围压使得颗粒间的摩擦力增大的结果。

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非饱和黄土是典型的结构性土，对4种含水率的原状非饱和黄土和重塑非饱和黄土进行了3种围压下的三轴剪切试验。基于二元介质理论，通过原状非饱和黄土和重塑非饱和黄土的应力-应变曲线对比，定义了结构性参数结构应力分担比。考察了不同围压和含水率对结构应力分担比随应变变化的影响，并给出了其定量表达式。试验结果表明，围压和含水率是影响结构性的两个主要因素；随着应变增长，结构应力分担比分先线性增长后指数形式减低，其最大值可以表示成围压和含水率的函数。最后给出了考虑结构性的原状非饱和黄土本构模型的建模思路。

以固定轴向应变条件下的轴向应力和径向应变为研究参数，对含瓦斯煤卸围压条件下的力学性质演化规律进行了试验研究，并对各参数的演化规律进行了数学拟合。结果表明，固定轴向应变被逐渐卸除含瓦斯煤的围压后，含瓦斯煤的轴向应力呈分2个阶段逐渐减小的趋势，其减小率与围压、瓦斯压力之差呈正向关系；瓦斯压力越大，卸除单位围压后轴向应力降低越大，轴向应力对卸围压效应越敏感，轴向应力与围压卸除量关系可用二次函数形式表征；固定轴压而逐渐卸除围压时，含瓦斯煤的径向应变呈逐渐增大趋势，瓦斯压力越大卸除单位围压后产生的径向应变越大，径向应变的变化是卸除围压量和瓦斯压力之和的综合作用，径向应变与卸除后的围压关系可用修正对数函数表征

运用旁压仪在长江入海口进行原位试验，获得了旁压试验各参数的变化规律。旁压试验结果表明：初始压力P0与土层随深度而线性增加；而临塑压力Pf、极限压力Pl 和旁压模量Em等试验参数受到土层性质影响十分显著，各参数在土层中变化趋势基本相同，总体趋势为：淤泥质黏土<黏土<粉质黏土<黏质粉土<粉砂；但同一土层中，各试验参数随深度呈线性增大。旁压试验在确定侧向基床反力系数Kh时土体处于似弹性阶段，水平变形约5～8 mm，同时受到排水条件的影响，导致计算的Kh值与规范参考值存在一定差异，在使用中应根据实际情况作适当修正。

疏浚淤泥由于含水率高、强度低、渗透性低等特性，在工程上难以直接利用而往往作废弃处理，造成了资源的浪费和土地的占用。针对我国疏浚施工的特点，基于传统固化方法，提出了将高含水率疏浚淤泥进行流动固化处理，并进行了流动性试验研究。结果表明，固化淤泥拌合物的流动值与初始含水率及固化材料掺量之间均具有良好的线性关系，初始含水率2.5wL是能否进行流动固化处理的临界值。基于影响流动性的两个重要因素，即初始含水率和固化材料掺量，提出了广义水灰比的概念，建立了流动值的预测方法，并对预测公式进行了验证

通过在试验砂槽中进行灌浆试验，研究了渗流作用对砂砾石层灌浆的影响。首先，在选定水泥浆作为灌浆材料的前提下，验证了砂砾石材料的可灌性，确定了灌浆的有关参数，包括浆液水灰比、灌浆时间、灌浆压力、灌浆深度等；其次，在无渗流作用下，研究了灌浆压力、浆液水灰比与浆液扩散范围之间的关系；最后，在有渗流作用下，通过调整上下游水位差，研究了灌浆压力、渗流强度与浆液扩散范围之间的关系。研究结果表明，渗流作用对灌浆压力与浆液扩散范围所呈的线性关系无明显影响，不同灌浆压力条件下，渗流强度与浆液扩散范围之间呈明显的非线性关系

为研究波浪循环荷载作用过程中，细粒土沉积物抗侵蚀性特征的演化及其发生机制，在现代黄河三角洲北部及东北部选择两个典型研究区（遭受严峻侵蚀的车子沟渔村试验区及基本处于侵淤平衡的黄河海港试验区）进行了一系列波浪荷载模拟试验、侵蚀水槽试验及沉积物物理力学性质测试。试验结果发现：原车子沟渔村试验区沉积物抗侵蚀性在无波浪荷载作用或较短的波浪荷载作用条件下，普遍高于黄河海港研究区，但由于其更显著的液化特性，该区沉积物抗侵蚀性更容易被波浪荷载作用降低，这是造成车子沟渔村研究区遭受严峻潮滩侵蚀的重要原因。另外，结合试验结果，对两个研究区沉积年代及沉积物粒度成分特征的分析可知，波浪荷载作用导致海床下部细粒物质向上输运这一次生改造作用加速了海床沉积物的“粗化”进程，从而推进海岸带地区细粒沉积物抗侵蚀性特征的演化

在库水位大幅度升、降变化时，容易导致岩体内增量裂隙压力的集中，使断裂面上有效应力降低，裂纹面尖端的应力强度因子增加。当达到临界强度因子时，可能使岩体内裂纹、裂隙贯通、扩展，形成连续的复式破坏面，从而使边坡稳定性降低，造成边坡的失稳。基于此，从断裂力学角度分析了裂隙水压力对裂纹强度因子的影响，对考虑裂隙水压力作用的Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹扩展规律进行了研究，结果表明：Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹的裂纹扩展角的变化，不仅与裂纹的闭合程度、斜裂纹倾角、双向应力大小有关，还与裂隙水压力的大小、裂纹面的摩擦系数有关；并且在相同情况下，未闭合裂纹的扩展角要大于闭合裂纹的扩展角；对于闭合裂纹，裂纹面摩擦系数越小，扩展角越大；最后，推导了基于摩尔-库仑准则考虑裂隙水压力的岩体断裂韧度KIc、KIIc和压剪状态下Ⅰ、Ⅱ型复合断裂判据。研究成果为分析水岩作用下裂隙岩体的失稳破坏提供了重要的参考。

利用研制的天然气水合物沉积物合成与力学性质测试一体化试验设备，以粉细砂土和蒙古砂土作为沉积物骨架，对四氢呋喃(THF)水合物沉积物进行了静动三轴试验，获得了水合物分解前后沉积物样品的应力-应变关系、强度和液化特性，对两种骨架的水合物沉积物的性质进行了对比，同时将水合物分解后的沉积物与对应的饱和土的动三轴试验结果进行了对比。结果表明：水合物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；水合物分解导致沉积物的强度大幅降低；水合物分解后沉积物液化所需的时间较饱和水沉积物缩短

针对土体的一维冻结过程，采用考虑土体冻结状态下未冻水存在的等效热容模型，建立了其温度场计算的半解析方法, 并与相关文献中的数值解进行了对比，验证了方法的正确性。对等效热容模型与显热容模型进行了对比, 计算结果表明：在瞬态阶段，显热容模型计算的冻结锋面推进速度较等效热容模型慢；而在接近稳态阶段，显热容模型计算的冻土区厚度较等效热容模型厚。在冻结诱导水流较弱的情形下，土体冻结状态下的持水特性越好，采用显热容模型进行温度场计算产生的误差越显著，并且其计算结果应用于人工冻结设计是偏于不安全的

为了研究粒状材料的各向异性力学行为与细观组构演化之间的关系，采用自主研发的双轴压缩试验系统，以圆形和椭圆形截面的金属棒状材料组成的二维堆积体为试验对象，对不同大主应力方向角?（沉积面与大主应力作用面的夹角）的试样进行了各向等压、常侧向压力、等p剪切3种应力路径试验，并通过分析试样在不同变形阶段的数字照片得到了其细观组构演化规律。发现对于椭圆形截面的试样存在一个卓越剪切方向，随剪应变增大，颗粒长轴呈现出向该方向偏转的趋势，并且在大变形条件下沿该方向形成剪切带；卓越剪切方向与沉积面方向关系不大，而与大主应力作用面方向夹角约为45°+ /2， 为残余内摩擦角；随卓越剪切方向与沉降方向夹角的不同，颗粒偏转程度的不同是导致剪胀特性和峰值强度各向异性的主要原因

基于传统水泥固化处理方法，提出了水泥-生石灰-高分子添加剂新型复合固化材料处理高含水率疏浚淤泥的新方法，以期快速降低淤泥含水率并提高固化淤泥的无侧限抗压强度，拓展水泥固化淤泥的含水率范围，达到高效廉价固化处理高含水率疏浚淤泥的目的。通过系列室内试验，探讨了该方法处理后高含水率淤泥的无侧限抗压强度变化规律以及各材料掺入比对强度的影响规律。研究结果表明，水泥掺入比低于7%的新型固化材料处理初始含水率2倍液限的高液限淤泥，早期强度大于0.5 MPa，28 d强度大于1 MPa；固化淤泥强度随龄期、水泥和生石灰掺入比的增大而增大；给出了考虑多因素多水平的无侧限抗压强度预测公式，预测值与实测值基本一致

采用MP406水分传感器、WM-1负压计和DT80数据记录仪等设备，开发了一套毛细上升试验系统，对非饱和含黏土砂做了3个不同初始含水率的毛细上升试验，得到了试样各个断面的含水率和吸力随时间的变化规律。研究表明：初始含水率对毛细上升高度和上升速度有显著影响，本套系统可测定毛细上升的实际高度，在土样渗透系数未知的情况下可对不同土样测定其毛细上升的最大高度；可根据湿润锋运动速度、土样含水率变化和吸力变化数值，确定非饱和土渗水系数，从而避免了渗透系数确定费时、费力的困难；可由吸力预测试样的渗水系数，只需测定该土的土-水特征曲线或进行吸力量测即可确定出该土在这一吸力下的渗水系数；并拟合出不同初始含水率试样的湿润锋随时间变化规律

了解压实红黏土的持水性能是预防路基土体开裂和失稳的基础。首先，利用15 bar压力板仪研究了4种干密度压实试样脱湿路径下的土体持水特征曲线。发现持水曲线随着干密度减小，曲线中间部分呈现水平台阶状，且干密度越小水平台阶的长度越长。然后，结合相同干密度试样的孔隙分布特征曲线，从微观结构的角度分析了压实土体不同持水性能的原因。最后，通过数据拟合的方法建立了不同压实度土体的持水特征曲线方程

为了解小湾水电站枢纽区角闪斜长片麻岩的流变力学特性，采用岩石全自动三轴流变伺服仪对角闪斜长片麻岩进行三轴流变力学试验。试验结果表明，强度较高的角闪斜长片麻岩会发生流变现象，尤其在高应力水平条件下，其流变特性明显；外荷载超过岩样的长期强度时，随着时间的逐渐增加试样变形经历典型流变3个阶段，并最终加速流变破裂。依据岩样稳态流变阶段的流变速率与应力水平的关系，提出了一种确定长期强度的方法。在Burgers流变模型中加入统计损伤，并用Mohr-Coulomb准则确定的岩石长期强度作为开始进入非线性加速流变阶段的阀值，得到相应的非线性损伤流变模型。利用岩石全程三轴流变试验结果，采用优化后的算法，对非线性损伤流变模型相应的参数进行了辨识，结果表明，建立的岩石统计损伤非线性流变变模型与流变试验结果吻合较为理想，可以较为准确地反映角闪斜长片麻岩的流变力学特征

利用空心圆柱扭剪（HCA）仪，针对原状海洋粉质黏土，通过循环三轴及循环扭剪试验，得出相应的杨氏模量、剪切模量和动泊松比，探讨了有效固结围压、固结应力比对动泊松比的影响。试验结果表明：土体的动泊松比随着广义剪应变的增大而增大；有效固结围压、固结应力比均对动泊松比有显著的影响，动泊松比随着有效固结围压、固结应力的增大而逐渐减少；且随着广义剪应变的增大，两者对动泊松比的影响减小，当广义剪应变增大到1.8×10-2左右，试验终止，此时土体动泊松比约为0.48。试验中未出现动泊松比大于0.5的现象，说明土体未出现剪胀现象，试验所采用的粉质黏土在循环荷载作用下具有较好的稳定性

基坑支护桩桩间距设计通常基于经验取值，并不考虑土拱的作用和桩间土的稳定性。基于Hewlett理论分析了基坑支护桩桩间土拱效应，并开展了对桩间土整体稳定性的研究，分别得出了满足两种稳定条件的桩身荷载分担比公式和桩间距公式。通过对设置在四种土质中的支护桩桩间土拱的计算分析发现：对于强度指标较高的黏土、粉土，桩宽比为0.5时，荷载分担比即达到100%，而对于强度指标较低的淤泥质黏土，桩宽比为0.8时，荷载分担比方达到100%；桩间土整体稳定性对于桩间距的要求较为宽松。对于常规桩径的支护桩，桩间距的设计应按土拱稳定为控制准则，但对于设置在内摩擦角较大而黏聚力较小土层中的大直径桩，应按桩间土整体稳定为控制准则

非饱和土中由于有孔隙气的存在而使得非饱和土的力学性质变得非常复杂。气体对非饱和土体强度和变形会产生重要影响。根据12组不同饱和度、不同干密度云南红黏土土样的三轴不排气、不排水剪切试验结果，讨论了气体对非饱和土土体强度和变形的影响。黏聚力在不排气剪切情况下随着饱和度的变化不是单调的，内摩擦角则随着饱和度的增大而减小。干密度增大则黏聚力和内摩擦角都增大。在三轴不排气剪切过程中，试样出现了明显了的剪胀性，且随着干密度的减小，饱和度的增大剪胀性逐渐消失。试样最后的破坏形态与是否发生剪胀可能也有联系

土体抗剪强度是边坡稳定性分析的重要力学参数，而大型直剪试验是确定粗粒土抗剪强度指标较为有效的方法，但获取所需原状土样较为困难。通过现场挖取边坡残坡积原状土样，开展原状土样和击实土样的室内常规小型直剪对比试验，证明在有效控制密度、干密度和含水率条件下采用击实土样获取的直剪强度指标可替代原状土样试验结果。击实土样的大型直剪与原状土样的常规直剪试验结果对比分析表明，由常规小型直剪试验获得残坡积土的抗剪强度略高于大型直剪试验结果。由于室内常规小型直剪试验获取的抗剪强度指标往往比边坡实际发生滑动时的抗剪强度指标稍大，建议在边坡稳定性分析中对抗剪强度指标选取时，采用以大型直剪试验获得的有效控制密度、干密度和含水率条件下击实土样的峰值强度和残余强度，由此进行的边坡稳定性计算将更为科学合理

为研究坡顶加载条件下黏性土坡的承载特性和变形规律，进行了素土坡和土钉加固土坡的加载离心模型试验。测量了土坡的承载和变形过程。通过对比两种土坡的承载特性和变性规律，土钉的加固作用体现在：限制了土坡向坡面方向的位移，使土坡的承载能力得到了明显提高；在加固土坡内形成的土钉影响区域改善了加载底板边缘处的薄弱程度；增大了土坡中上部土体的竖向压缩变形，减小了剪切变形，增强了土坡的稳定性。土坡上部土钉的加固效果随着坡顶荷载的增大而越明显；土坡中下部土与土钉的相互作用越靠近坡面越强

改进了水平层分析法，用于计算任意位移模式的土压力分布。对不同位移模式下水平微分单元进行受力分析，认为位移模式只影响了层间等效内摩擦角。根据前人提出的内摩擦角逐渐发挥的概念，将层间等效内摩擦角与挡土墙位移模式联系起来，并应用到水平层分析法中，实现了能够定量反映位移模式的土压力计算方法。分析表明：随位移模式变化，土压力合力大小始终保持不变且与库仑理论计算结果相一致，土压力分布和合力作用点则变化显著。试验数据验证了方法的合理性和可靠性。研究成果可供刚性挡土墙土压力计算参考

在黄河口潮滩和室内环形土槽模拟新沉积的海床土体，观测固结过程中沉积物临界起动切应力的变化及对应的土体重度、含水率、贯入阻力、剪切强度指标值的变化，分析黄河三角洲粉质类土临界起动切应力的影响因素与变化规律。研究发现：黄河三角洲粉土的临界起动切应力与重度、贯入阻力和抗剪强度之间呈正相关关系，而与含水率呈负相关关系，并且与干密度、抗剪强度之间具有非常好的定量关系。将黄河三角洲粉土临界侵蚀切应力的试验结果与其他学者建立的计算公式进行了比较，发现在固结开始试验与计算结果间的吻合性较好，随着固结时间差异性变大，表现出黄河口粉质土的独特性。

利用比强度方法分析水泥土及石灰水泥土无侧限抗压强度，对石灰水泥土的增强机制进行了研究。采用内蒙古河套粉质黏土拌制水泥土及石灰水泥土试件，水泥土和石灰水泥土掺入不同量的氢氧化钙、碳酸钙和水泥，并按标准养护28 d，进行单轴抗压试验，测得水泥土及石灰水泥土的无侧限抗压强度值。研究结果表明：石灰水泥土和水泥土中存在化学胶凝和物理填充两大类作用。其中石灰水泥土中存在水化作用、硬凝作用、离子交换及团粒化作用和复合作用等4类化学增强作用；水化作用是水泥土和石灰水泥土强度增长的最主要来源；熟石灰能够抑制水化作用。

采用风干法、烘干法和冻干法分别对不同含水率的重塑膨润土进行干燥制样，利用压汞试验得到的累积进汞量曲线，对重塑膨润土进行了孔隙尺度划分，根据测试结果对土样孔隙尺度分布特征进行了定量分析。试验结果表明：采用风干法、烘干法和冻干法干燥制样后土体孔隙分布存在较大的差异性，土样的含水率越高，差异越明显；风干法、烘干法干燥土样会引起孔隙收缩，导致土体微孔隙特征的变化，冻干法不会引起孔隙收缩，因而不会导致土体微孔隙特征的变化。由此得出了干燥重塑膨润土制备压汞试验用土样最好的干燥方法是冻干法这一结论

通过室内掺砂水泥土的无侧限抗压强度试验，探讨在不同掺砂量、不同龄期条件下，其无侧限抗压强度发展规律。试验研究表明：在水泥掺量一定的条件下，掺入一定量的砂，可以明显地提高水泥土的强度。当水泥掺量为10%时，掺砂量为50%的水泥土强度达到最佳。而且根据实测的应力-应变曲线，详细地分析了掺砂水泥土的破坏形式为脆性剪切破坏，且随着掺砂量的增加，掺砂水泥土的剪切角逐渐增大。与此同时，还从不同的角度分析了掺砂水泥土无侧限抗压强度增长的原因，从而为工程应用提供了试验数据和理论依据。

以邯郸强膨胀土为研究对象，通过室内K0应力状态膨胀试验，研究了膨胀土的膨胀率与压实度、初始含水率、上覆荷载之间的关系，进而建立了考虑上述3种影响因素的膨胀率公式。同时，建立了终了含水率与初始含水率、压实度、上覆荷载之间的关系，从而得到了膨胀土线膨胀系数表达式。利用提出的膨胀模型可以得出任一含水率状态下膨胀土的膨胀本构关系。该试验操作简单，模型表达式简洁，具有较强的实用性，可为膨胀土工程的设计施工提供理论依据和参考

以FLAC中的Mohr-Coulomb（M-C）本构模型为基础，在C++环境下实现了考虑拉伸截断的非线性本构模型的二次开发。针对应力及位移的分布规律，将理想弹塑性的Hoek-Brown（H-B）本构模型、M-C本构模型及自定义本构模型的数值解及H-B本构模型的理论解进行了比较，验证了自定义本构模型的正确性。采用弹-脆-塑性的自定义本构模型，以先加载，后挖洞的方式模拟了圆形巷道围岩的应变局部化过程，在计算模型的边界条件对称及均质本构参数的条件下，模拟出了4个对称的V型坑，模拟结果与静水压力条件下岩爆的现场观测及试验结果吻合，而采用接近脆性的H-B应变软化模型所得结果的对称性较差

地埋管线在市政建设中容易损坏，基于Winkler地基模型，将地埋管线简化为变刚度Euler-Bernoulli梁，根据梁单元微分方程，采用传递矩阵法求解梁截面处位移、转角、弯矩及剪力，给出变刚度梁的一般分析方法。通过算例验证方法的合理性和适用性，分析了接头刚度变化对管线位移、内力的影响，为市政建设中地埋管线保护提供理论指导。

为了解砂岩在库水压力作用下的破坏形态特征，选取三峡库区秭归某滑坡区域砂岩为研究对象进行浸泡试验。试验采用自主设计的YRK-1型岩石溶解试验仪，设定0、0.4、0.8 MPa三种不同浸泡水压，并进行对比。对不同水压力下浸泡的砂岩在不同浸泡周期进行单轴和三轴压缩试验，得出了砂岩试样在不同情况下的宏观破坏形态特征。研究表明，随着浸泡时间增长，砂岩试样试验破坏时呈现如下规律：（1）砂岩试样在不同围压时都表现出破坏角逐渐减小并趋近于某一稳定值的规律，而且浸泡压力越大，减小的趋势越明显；（2）单轴压缩破坏时砂岩试样表面剪切裂纹逐渐变短，张拉裂纹逐渐变长，而且浸泡压力越大，变化趋势越明显

在动三轴试验过程中，加载频率对动模量和阻尼比的影响目前还没有定论。基于室内动三轴试验结果，采用二维颗粒流程序PFC2D模拟了筑坝反滤料在不同加载频率（f = 1.0、0.5、0.1、0.05 Hz）条件下的室内动三轴试验。数值模拟结果与试验结果基本吻合，试验结果表明，（1）当 f ≥ 0.1 Hz时，频率对动模量和阻尼比的影响可以忽略；当 f < 0.1 Hz时，模量在小应变情况下会有所降低，但随着应变的增大会趋于一致。（2）阻尼比在f = 0.05 Hz时波动比较大，但与其他频率条件下的阻尼比相比都在一个较小的区域内，可以认为频率对阻尼比基本没有影响

伯格斯（Burgers）模型适合用来描述岩石第三期以前的蠕变曲线。为了描述整个蠕变过程，可以考虑力学参数的时间效应，用非定常黏壶替换Burgers模型中的定常黏壶，给出一种非定常Burgers模型，并推导出它的蠕变柔量，实验数据拟合表明该模型能较好地反映岩石的试验曲线

为研究应变率对砾石土应力、应变、强度特性的影响和应变率效应产生机制，对砾石和黏土混合备制的饱和砾石土心墙料，在应变率0.028～0.690 %/min范围内进行了不同围压下的固结不排水三轴压缩试验，定量地分析了三轴不排水抗剪强度的应变率效应。试验结果表明，不同的应变率下砾石土应力-应变曲线具有相似性；应变率增大10倍，不排水抗剪强度增大7.4%～29.9%；砾石土的应变率效应是剪切产生的孔隙水压力和土料本身黏滞性共同作用的结果，在不同的围压下二者发挥的程度不同

根据地质资料，分析了下沟煤矿泾河下特厚煤层大面积综放开采的地质特点，为实现水体下安全回采，确定了在各工作面间留设一定宽度隔离煤柱的开采方案。通过相似材料模拟试验，分析了改本区地质条件下各综放工作面间留设一定宽度隔离煤柱对覆岩破坏的影响。研究证实，隔离煤柱对覆岩破坏起到有效的控制作用。根据试验得出的单工作面最大裂采比，通过最小防水安全煤岩柱垂高的计算，认为地质条件满足泾河下安全回采的要求。且研究成果成功指导了5个工作面安全回采，可为该区及类似条件其他矿井的开采提供参考

针对深基坑支护方案决策影响因素的信息不完全性以及影响因素间与评价指标的灰色关联性，综合应用灰色系统理论、矢量投影原理和模糊数学理论，在灰色关联投影法的基础上，提出了深基坑支护方案优选的模糊灰关联投影法；采用组合赋权方法，使权重能更合理地诠释各指标因素的影响；提出了一种基于最优方案区分度的灵敏度分析方法。工程实例分析表明，采用该方法具有科学实用、操作简便、易于实现程序化、决策灵敏度高等特性，能够为方案的决策提供更为可靠的依据，具有一定的推广和实用价值

以西安地铁2号线区间隧道下穿南门古城墙工程为依托，通过建立FLAC3D数值模型对可能的3种施工方案进行了对比分析，建议将管片支护及壁后注浆、城门基础范围内土体化学注浆加固和城墙南面基础附近施工钻孔灌注桩的联合变形控制方案作为最优的可行性方案，并对该方案引起的古城墙变形规律进行了预测研究，根据预测结果制定了监测方案。工程实践表明，建议的古城墙变形控制施工技术是合理的，隧道施工时引起的城墙和地表变形值处于安全值范围内。得到的地铁隧道盾构施工引起的古城墙变形规律及其控制技术对西安地铁1号线下穿东西古城墙的安全施工具有借鉴价值。

将支持向量机（support vector machine，SVM）方法与信号分析中的经验模态分解（empirical mode decomposition， EMD）方法相匹配，提出了一种通过多模态支持向量机函数回归分析建模预测滑坡位移的理论方法。以边坡位移历史观测数据为基础，应用EMD方法获得滑坡形成过程中位移演化的几个特征时间模态，构成了多模态信息统计学习样本，确定了边坡位移演化的自适应多尺度变化信息。对应于每个经验模态的位移变化信息，引入了多模态SVM建模方法，然后合成不同经验模态下边坡位移的计算结果，得到滑坡位移的预测值。以卧龙寺新滑坡和新滩滑坡的监测数据为基础的理论预测结果表明，与采用遗传算法的神经网络方法的预测结果相比，支持向量机经验模态方法具有更强的预测能力，理论预测结果与实际监测值具有很好的一致性

根据浅埋煤层顶板岩层的赋存特点和长壁开采时基岩老顶的断裂下沉特征，应用初始后屈曲理论和突变理论探讨了初次来压期间基岩老顶的灾害机制和灾害控制，补充了基岩老顶破断后控制岩块滑落失稳的充分条件和岩块触矸前后台阶下沉的判据，确定了台阶下沉量，给出了控制台阶下沉和维持顶板稳定的支护力计算公式，并以神东矿区大柳塔1203工作面为例给出了工程实例。研究发现，顶板破断后岩块处于不平衡状态，台阶下沉的机制是结构的滑落失稳；岩块触矸前后的台阶下沉分别与断裂下沉和开采高度之间存在着确定的关系；顶板强烈来压主要是由结构滑落失稳造成的，控制台阶下沉的实质是控制岩块沿煤壁的滑落失稳。研究结果表明，综合应用初始后屈曲理论和突变理论，可根据顶板结构的赋存状况和结构特征，确定基岩老顶触矸前是否会出现全厚度切落；根据工作面的开采高度和采空区有效充填厚度等，可确定基岩老顶触矸后岩块的运动形式；根据顶板的破断步距、断裂下沉量和岩块摩擦因数等，可确定岩块触矸前后控制台阶下沉的支护力

由现场试验结合Fredlund和Xing方法确定了堆积体的非饱和渗透性函数分布曲线。根据概化的地质模型，建立了非饱和渗流分析的有限元模型，模拟得到蓄水过程中不同时刻坡体中孔隙水压力的分布。把暂态孔隙水压力的分布和非饱和土强度理论应用到普遍极限平衡法（GLE）中，进行了库水上升过程中边坡瞬态稳定性分析。结果表明，库水上升过程中，坡体整体稳定性是下降的，而在受库水变动影响的局部区域，其稳定性系数随着库水位的上升表现出先减小后增大的趋势，即存在一个危险水位，在一定条件下，可能会诱发坡体下部局部区域失稳。

详细介绍了锦屏一级水电站工程地下厂房岩锚梁试验过程、安全监测方法及结果。试验结果表明，岩锚梁锚杆应力、接缝开度、围岩变形及锚索荷载变化主要由围岩二次应力调整引起的，试验荷载引起的增量远远小于各监测物理量，岩锚梁大多数锚杆承受拉应力，C锚杆的应力增量比A、B锚杆的应力增量反应更敏感；锚杆应力增量随着埋深增加迅速减小，岩锚梁荷载试验全过程中各监测物理量变化均小于设计控制标准值。建议在围岩变形较大的条件下，岩锚梁的设计、施工应考虑围岩和岩锚梁共同作用的影响

针对三峡库区库水位调控方案和极端降雨情况，对秭归县八字门滑坡稳定性分析设置了10种计算工况，采用SEEP/W软件模拟该滑坡在降雨入渗及库水位联合作用下的暂态渗流场，并利用SLOPE/W软件，将暂态孔隙水压力分布用于该滑坡的极限平衡分析中，确定不同工况下（不同降雨强度）的滑坡稳定性系数，据此采用降雨量对该滑坡进行失稳预测。研究认为：150 mm/d以上的降雨量对该滑坡影响较大，降雨入渗具有滞后性；在相同的降雨量情况下，1 d的降雨强度比5 d的连续降雨对滑坡体的稳定性影响更明显；在水位从175 m降至145 m的过程中，临界雨量为100 mm/d时，滑坡就可能失稳；水位从145 m升至175 m的过程中和175 mm稳定水位时，当临界雨量为200 mm/d时，滑坡才可能失稳，即水位骤降过程中滑坡失稳概率大。不同工况下的滑坡土体含水率分析结果表明，降雨影响的主要是上部土体，下部土体含水率受控于地下水位，即降雨更容易引起浅层滑坡与局部滑坡

地震工况下的坝坡抗滑稳定性核算一直是大坝安全性评价的重要环节，采用科学合理的计算方法是评价坝坡安全性的基本保证。本文从概率极限分析的角度探讨了坝坡稳定性可靠度分析的概率意义，提出了将地震发生当做概率事件的坝坡可靠度计算方法。为验证将地震超越概率纳入坝坡稳定分析中的合理性，本文通过两个典型算例和小浪底坝坡典型剖面的抗滑稳定性分析研究了坝坡在地震工况下的单一安全系数与可靠指标的变化规律。研究结果表明在坝坡稳定分析中引入超越概率计算所得结果与工程实际相符，与以往的将地震发生当做确定性事件计算方法相比，该方法显著提高了坝坡的可靠指标值；比较可靠指标与单一安全系数的取值标准显示出在坝坡稳定分析中合理地引入地震概率分析方法能够保证坝坡在地震和正常工况下有相近的可靠指标值

为了避免基坑工程设计和施工中因没有处理好承压水影响而产生的基坑工程事故，以杭州庆春路过江隧道江南工作井为例，对墙体水平位移、地表沉降、地下水位及混凝土支撑轴力进行监测分析，并提出高承压水控制和防治对策。基坑开挖过程监测数据表明：墙体水平位移与基坑平面尺寸密切相关，可通过加强中部支撑刚度，将大尺寸基坑“分隔”成数个较小的基坑，以控制墙体水平位移；地表沉降最大点发生在距离围护结构0.5倍开挖深度处；止水帷幕结合减压降水的措施，可较好地处理承压水问题，基坑下层开挖施工期间，必须保证抽水井持续降水，非正常断电会影响基坑施工安全；第1道支撑的轴力逐渐变小，甚至有可能出现拉力

锦屏一级水电站左岸边坡地质结构复杂，岩体存在大量深部裂隙、低波速松弛岩体、煌斑岩脉X及f2、f5断层，严重影响边坡的稳定性。采用基于强度折减法的岩石破裂过程分析RFPA方法对边坡典型部位在开挖后以及其对应弱层置换工况下的破坏全过程进行计算和分析，计算结果表明，f5断层在进行置换加固处理后，边坡安全系数较未置换弱层前提高了0.403，说明在岩质边坡开挖和支护前优先进行深部软弱结构置换处理，可以大大提高工程结构的安全储备。同时，RFPA强度折减法不仅能直观再现边坡潜在滑裂面从萌生到扩展直至贯通导致边坡整体失稳的全过程，而且可以得出边坡安全系数。研究结果对于边坡工程实施前稳定性评价和施工工序具有一定的参考价值。

20世纪60年代以来，流动地基中的桩基础的震害现象和抗震设计受到了工程师和研究者的广泛关注。对侧向流动地基中桩基础的一些典型震害现象和其可能震害原因的归纳和分析，显示目前研究仍不能完全解释侧向流动地基中桩基础的震害现象。选取新泻地震中昭和大桥桩基础破坏案例采用p-y方法进行计算，分析地基侧向流动引起的桩基础破坏的影响因素。计算结果显示，合理地描述液化砂土的p-y曲线模型在侧向流动地基桩基础分析中起到关键作用。对于侧向流动地基中桩基础的震害机制的进一步理解和抗震设计，有赖于更为合理和有效地液化砂土中的p-y模型的发展。

采用等效线性方法考虑土的动力非线性特性，利用一维波动模型分析了深软场地的地震反应特性，结果表明，与输入苏州人工地震波时的计算结果相比，大地震远场地震动作用时，深软场地的地表水平向峰值加速度明显增大，规准反应谱的特征周期值显著增大，地表设计地震动的水平地震影响系数值明显增大，且两者的差异随输入地震动峰值加速度的增大而增大；当土层剪切波速的变异性由+10%变化到-10%时，地表水平地震影响系数曲线平台值有降低的趋势，规准反应谱的特征周期略有增大，且-10%的变异性对水平地震影响系数的影响要比+10%的变异性的影响显著；土体动剪切模量比和阻尼比均有变异时对地表设计地震动参数的影响较大，且土的阻尼比由-2δ到+2δ变异时，地表水平向峰值加速度和地震影响系数平台值有减小趋势。

为了建立公路隧道在各围岩亚级条件下的支护体系，指导隧道的安全施工，在亚级分级方法、分级标准、物理力学参数等研究基础上，结合双车道公路隧道特点，通过理论分析、实例统计、数值分析等方法，研究了各亚级围岩下隧道开挖方法、预加固参数、支护类型、结构型式和初期支护参数。结果表明，Ⅲ1级围岩可采用全断面法、轻型承载型支护，Ⅲ2级采用台阶法、中型承载型支护；Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3级采用台阶法、重型承载型支护，但Ⅳ2、Ⅳ3级需通过预加固措施使加固区围岩强度提高到相当于Ⅳ1水平；Ⅴ1级采用台阶法和使加固区围岩强度提高到相当于Ⅳ1水平的预加固措施，Ⅴ2级采用CRD法和使加固区围岩强度提高到相当于Ⅳ3水平的预加固措施，Ⅴ1、Ⅴ2级也都可采用CD法和使加固区围岩强度提高到相当于Ⅳ1水平的预加固措施，且都采用特殊承载型支护；Ⅳ1、Ⅳ2、Ⅳ3、Ⅴ1、Ⅴ2级均需设置仰拱。

土工结构在地震荷载下的滑动位移是评估结构安全性能的重要参数。采用一种新型的地震波选择方法，在强震数据库中选择修改地震波，以有效地在结构动力分析中引入不同特征地震波的影响。通过一个简单的土工结构地震滑移模型，系统地分析了结构基本周期和滑动面屈服系数对地震滑移概率及相应滑移距离的影响，并提出了滑动体在不同地震场景和基本周期条件下的滑移概率和累积滑动位移的统计模型，对基于性能的土工结构抗震设计具有重要的参考意义。

在软土地基上修建道路，变形是控制道路质量和正常使用的主要因素。天津东疆港道路建立在经真空预压加固后的吹填土地基上，道路使用3 a后产生了严重的“波浪型”不均匀沉降，严重影响了车辆的行驶及人的生命安全。通过分析软土路基产生波浪变形的机制，提出了道路在建成后产生初始波浪变形，在车辆荷载作用下加剧了这种不均匀沉降的理念；建立了软土路基在波浪变形初值缺陷条件下的力学模型，通过力学分析与计算得出，在初始波浪变形条件下路基波谷受到比波峰大的车辆荷载；路基波峰与波谷处车辆动载大小的不同是加剧地基不均匀沉降变形的原因。提出利用土工格栅的加筋作用可减小不均匀沉降，通过有限元方法分析了该措施的加固效果

针对多年冻土区路基路面病害多发的现状，从路面材料入手，对水泥混凝土和沥青两种路面下路基温度场的变化规律进行研究。研究结果表明，在计算高度范围内，对于8.5 m路面宽幅的路基来说，沥青路面下的最大融深大于混凝土路面下的最大融深，尤其在路基高度较低时两种路面下的融深差异更大。最大融化深度和最大融化深度发展速率均与路基高度和路面宽幅有紧密关系，通过研究可以提出有效的措施来保持路基热稳定性，从而减少路基路面病害的发生和公路的运营成本，为今后类似工程提供参考

以西安地铁2号线为背景，利用3种预测公式对实测地表沉降值进行拟合，得到了沉降槽形态参数。利用拟合参数，借鉴“刚度修正法”原理对地铁下穿城墙施工诱发其基础的沉降进行预测，并建立城墙的三维有限元模型，对城墙所能承受的极限变形能力和承载力进行量化分析，分析结果表明：Peck公式能较好地描述地表沉降特征；考虑后期蠕变和固结作用，盾构施工所诱发的城墙基础最大沉降量不得超过20 mm，期望对后期地铁施工引起地表沉降及其对建筑物的响应提供科学参考。

选择开挖卸荷、爆破振动、岩体流变以及降雨作为影响边坡施工期变形的4个主要因素，深入分析不同影响因素对边坡变形的作用机制，结合边坡位移实测资料，建立了考虑变形机制的边坡稳定预测模型。在弹性理论的简化下推导边坡回弹变形公式计算开挖卸荷分量，基于Burger模型的蠕变本构方程计算流变分量，采用已有的经验公式计算爆破分量和降雨分量；综合4个变形分量形成考虑变形机制的边坡稳定预测模型，该模型可体现各影响因素对边坡变形的作用和相关程度，更加科学合理地解释边坡变形产生的力学机制。通过对锦屏一级水电站左岸边坡外观测点TP5变形监测资料的统计回归分析表明：相对于传统的统计模型，该模型的回归方程显著，方差比和复相关系数较大，预测误差较小，具有工程应用价值。

从理论上论证了探地雷达探测时模型边界对数据采集的影响，并以此为依据设计了隧道衬砌内空洞的物理模型，对模型进行了三维探测，实现了探地雷达三维探测数据的可视化；分析了方形空洞在不同显示剖面上的图谱特征，在分析CL4多小波理论的基础上，探讨了多小波预处理的必要性及对CL4多小波进行了平衡化处理，运用Matlab编程实现了CL4平衡多小波阈值滤波算法，并与传统的基于傅立叶变换基础上的滤波效果进行比较。试验和滤波对比结果表明，三维探测能确定空洞大小、形态和位置，更加全面而细致地了解空洞的准确信息，提高雷达探测图谱解释的可靠性和准确性，并可根据缺陷的分布位置及大小评估衬砌内空洞病害的危害程度。常规滤波和CL4平衡多小波滤波均可清晰地分辨出异常目标，但经多小波变换后目标特征得到了加强，同相轴更加清晰，噪声去除更彻底，信号保留更完整，图像变得更“干净”。三维探测的实现为隧道衬砌检测自动识别技术提供了可靠的理论依据和方法，对隧道质量检测工程及质量司法鉴定具有重要的意义

以福清核电站二期详细勘察为依托，采用现场原位测试的方法获取岩体的动、静参数，研究其空间分布特征和相关性。结果表明，中等～微风化岩体的动态参数随深度变化具有一定的规律性，而静态参数随深度的变化规律性不强，但裂隙的发育程度对岩体动、静弹性模量均有明显的影响；在动、静弹性模量关系方面，回归分析结果表明，动、静弹性模量之间具有较好的相关性，动、静弹模的比值不随深度而变化，Ed/Es比值分布在0.9～2.19之间。系统地总结岩体动、静参数的分布规律和其相互关系，对岩土工程设计具有重要意义

针对目前隧道健康诊断指标判据不统一的现状，采用室内相似模型试验，结合实际工程实例，研究了隧道支护结构衬砌减薄状态下围岩与支护结构破坏规律与极限承载能力，得出了隧道支护结构在相应的受力状态下健康状态判据。结果表明：隧道衬砌支护结构的位移特征以拱肩的压入和拱顶的挤出为主，随着拱顶衬砌支护结构减薄量的增加，支护结构衬砌与围岩之间的接触应力逐渐减小，结构的承载能力逐渐下降，隧道拱顶部位的位移增加，其柔性逐渐增大，隧道拱顶内侧被压溃，外侧受到拉力作用而开裂，随后隧道拱腰和边墙出现裂纹，最后逐渐扩展贯通；隧道承载力曲线呈现明显的“S”型，据此可以划分为承载力缓慢退化阶段、快速退化阶段和退化完成阶段，相对应的阶段可以划分为隧道结构的健康等级与级别，为工程应用提供了参考依据

20世纪90年代上海中心城区的地面沉降在地下水开采量没有增加的情况下出现了新一轮的增长。与此同时，上海进行了大规模的城市化建设。通过对中心城区地面沉降量与工程建设进行相关性分析发现，近年来中心城区的地面沉降量与工程建设具有相关性。目前城市化建设引起地面沉降的现象已受到关注，但尚缺乏对城市化进程引起地面沉降机制的系统研究。针对上海市城市化进程引起地面沉降的因素进行分析探讨，城市化进程引起的沉降包括建筑物荷载及交通荷载等外荷载引起的沉降，基坑开挖、降水及隧道施工等工程施工引起的土体压缩，以及隧道渗漏，周边地区对地下水补给量的减小，地下构筑物挡水效应等引起的地下水位持续下降而诱发的沉降

还原深部破裂岩体赋存地应力场演化过程，研究深部破裂岩体成因、形成年代及发展演化趋势。以岩体深部破裂特征为基础，结合构造演化、河谷演化及浅生改造理论，采用数值模拟方法，从地应力场变化及应变能释放角度解释深部破裂形成演化过程。研究表明，宽谷期大规模夷平作用使深部破裂赋存应力场发生根本性改变，与现今应力场趋于一致，但并未导致深部破裂形成；侧向卸荷是深部破裂形成的主要原因，侧向卸荷导致主应力减小，但方向维持不变，当侧向临空面出现，伴随应变能释放，NW向结构面拉张形成具有继承性的NW向深部破裂；错动带的差异回弹形成残余拉应力，导致NE向新生性深部破裂形成；深部破裂形成地质年代应大致对应于Ⅲ级阶地形成初期，即Q2晚期～Q3早期阶段

以金川龙首矿为例，基于2003―2008年长达12期的GPS实测数据，按照时空分布比较分析总体变形趋势，得出整个矿区的地表沉降特征、平面位移特征、行线（勘探线）随时间变化的沉降和平面位移特征。据此分析了以水平构造应力为主导的高应力区露天转地下开采引起岩体的变形规律，并与该矿闭坑之初的变形规律比较，通过理论分析的方法对产生差异的原因进行初步解释，并用数值模拟的方法加以验证，其研究结果对认识露天转地下开采引起的岩体移动、破坏特征，指导矿区安全生产有积极意义

全风化花岗岩用于高速公路填料已有成功的案例，但由于高速铁路路基变形控制更为严格，能否用于高速铁路路基填料还没有得到实体工程的验证。基于全风化花岗岩及其改良土的工程力学性质和变形特性，使用PMS-500型循环加载设备对全风化花岗岩改良土路基实体工程进行了现场循环加载试验研究，模拟分析了不同轴重列车荷载长期循环作用下浸水前后全风化花岗岩改良土路基的动态特性及沉降规律和其下雨前后路基性状变化。试验结果表明，全风化花岗岩改良土路基经过500万次列车模拟动荷载作用后，即使经历了如雨水长期浸饱路基的最为恶劣工况，最终沉降量不超过7.0 mm，证实了全风化花岗岩经过改良后能满足高速铁路变形控制的设计要求，可用于高速铁路的基床底层及路堤本体填料

高地应力等复杂环境下大跨度地下洞室群开挖容易诱发高边墙的脆性拉裂破坏，在Mohr-Coulomb准则基础之上，基于拉应变准则，提出大型地下厂房高边墙破坏的复合拉剪屈服准则。根据弹塑性理论，张拉和剪切屈服分别采用相关联和非相关联的塑性流动法则，详细推导了该准则在有限差分法中的计算格式，并对张拉和剪切屈服面的应力空间进行了分界。利用C语言程序编写的动态链接库文件，实现了该准则在通用软件的科学仿真计算。以高应力地区的拉西瓦水电站地下厂房为工程实例，与FLAC3D自带的拉剪屈服准则相比，基于拉应变准则的计算结果表明，大跨度高边墙拉破坏明显，塑性区以及应力松弛区的面积更小，能合理描述硬岩高边墙的脆性拉裂破坏特征。大型硬岩地下洞室群的计算分析验证了该准则的合理性和实用性

在高山峡谷地区修建地下工程，山体坡度不同时会对初始地应力有十分重要的影响。通过数值分析研究了当山坡坡角分别为30°、45°和60° 时，在重力场条件下山体中在垂直向和水平向典型剖面中初始地应力分布的特点。经比较后认为，若在山体中取其直接埋深算出的垂直向地应力数值与实际值相差很大。山坡越陡，差值越大。随后，又在45°的山体中设定开挖2个不同位置的洞室，并采用了节理岩体的损伤-断裂模型做数值分析，比较二者的稳定性状况。结果发现，其围岩的损伤度十分不对称，而且离坡面（或坡脚）越近，则破损区越严重。并提出了相应的结论和建议

总结了超前地质预报的作用和发展现状，分析了超前地质预报认识上的误区和各种探测设备存在的问题。提出了超前地质预报系统的概念，阐述了隧道所在地区地质分析技术、隧道不良地质体超前预报技术、重大施工地质灾害临近警报技术包含的内容。系统的工作步骤为，利用地质分析技术结论以及地质复杂程度分级标准对探测区段的围岩进行地质复杂程度分级，针对不同级别的地质复杂程度，制定与其对应的超前地质预报系统方案，并注意现场工作中动态控制的应用。以厦门海底隧道F3风化深槽为例，对超前地质预报系统的内容及工作步骤进行了应用。提出了超前地质预报系统的发展方向。研究旨在完善超前地质预报工作，使超前地质预报结果在现场施工过程中能真正起到指导性的作用，最大程度地减少地质灾害造成的人员伤亡和财产损失

：以青岛地区“上部土层、下部岩层”的土岩结合地质条件为背景，对该地区深基坑支护方式进行总结，得出土层桩锚与岩层喷锚相结合的主要支护形式。选取青岛地区两个典型深基坑——青岛地铁李村站为实例，对该地铁车站基坑变形进行数值模拟。结果表明：桩锚、喷锚、内支撑相结合的支护体系在青岛地区具有很好的实用性，尤其在控制基坑水平位移、围护桩内力及周边地表沉降等方面效果明显，这将为青岛地铁后续工程设计提供有效指导，并为类似土岩结合地区深基坑支护设计提供借鉴

岩质边坡地震稳定性评价是岩土边坡地震失稳防治的基础工作，针对评价过程中评价因素的多源模糊性，借鉴工程可变模糊集理论，将模糊可变评价模型应用于岩质边坡地震稳定性评价中。综合考虑岩质边坡内在结构和外部自然条件，选取岩土体特性、新构造运动特征、坡高、坡角、年均降雨量和场地地震烈度6个指标作为评价指标体系并建立等级标准；将改进熵权算法引入该模型中，利用指标实际数据离散性求权重；通过改变模糊可变评价模型参数对岩质边坡地震稳定性进行线性与非线性组合评价，并将均值作为最终评价结果。将该方法应用于天然边坡与路堑边坡实例中，结果表明，模糊可变评价模型评价结果合理、客观，具有更高的可靠性与稳定性，为岩质边坡地震稳定性评价工作提供了一种新的研究方法与思路

红外热像技术作为一门新兴的无损检测技术，是基于被测对象温度场的变化规律而进行的，目前广泛应用于检测物体表面的结构状态、性质和内部缺陷等。为了探讨土遗址加固土体的无损检测方法，以新疆交河故城遗址现场采取的扰动土制作了模型。模型的1/2用浓度为10%PS（PS为一种高模数的硅酸钾溶液）加固，1/2不加固，将加固后的模型室温静置30 d，自然风干后进行了红外热像室内模型试验。试验表明，PS阻碍了土体的热传导过程，加固前后的土遗址土体在红外热像上会出现差异，为进行土遗址加固效果的无损检测提供了一种途径。最后进行了PS加固遗址土体的热传导率测定试验和微型贯入仪现场试验，结果表明加固土体与未加固土体的热传导性能产生差异的原因与经PS加固减小了土体的热传导率、提高了土体的力学强度有关

介绍了碎石桩、强夯置换两种工程常用的山区高填方地基的处理方式。为了解不同地基处理方式下，山区机场高填方边坡的稳定性，采用强度折减有限元法及对比研究的手段对昆明新机场79-79?工程地质剖面处边坡的稳定性进行分析，而且将强度折减有限元与简化Bishop方法的计算结果进行对比。另外，对土体强度参数未折减时，不同地基处理方式下的边坡位移及剪应变也进行比较。结果表明：用碎石桩或强夯置换处理坡脚内地基的相对软弱土层，不仅能有效提高边坡安全系数，还能大幅度减小边坡的最大剪应变与最大位移；当边坡的最危险滑移面接近圆弧形时，强度折减有限元法与简化Bishop法计算所得安全系数与最危险滑移面均接近，且强度折减有限元法计算的安全系数略偏小，偏于安全；当中风化基岩上方覆盖土层深度大于强夯置换的有效处理深度时，用碎石桩处理原地基效果更优

通过Fluent软件对沙漠公路的风蚀破坏规律进行数值模拟研究。分析公路不同横断面时风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程，确定路基(堑)高度、边坡坡率和路面宽度等公路断面设计参数对风沙流扰动的影响，提出沙漠公路路基(堑)风蚀破坏规律。结果表明：路面宽度的改变对路基沿程风速变化影响较小，各特征点处风速变化小于5%。路基(堑)高度和边坡坡率对风沙流扰动的影响较大。随路基(堑)高度增加，风沙流流场的扰动被增强，路基(堑)风蚀破坏越显著，当边坡坡率为1:1时，路基模型高度250 mm时的迎风路肩风速为模型高度60 mm时的 1.15倍，其背风坡脚风速降低45%；路堑模型高度250 mm时的背风堑顶风速为模型高度60 mm时的1.05倍，迎风堑脚处风速降低高达80%。建议沙漠公路宜采用中低路基(堑)，不宜高填深挖。当路基(堑)高度一定，边坡坡率为1:1.75或1:2时，路基(堑)沿程风速变化平缓，沙漠路肩不易被吹蚀破坏；路堑中堑脚位置处不易出现堆积。其结论与室内风蚀风洞试验结果有很好的一致性

利用超载预压法处理软土地基，在确定超载预压高度与预压时间时，很少考虑软土蠕变的影响。结合武英高速公路软土路基处理工程实例，考虑软土蠕变特性，采用有限元软件ABAQUS对超载预压软土路基中超载预压高度与沉降关系、超载预压高度与超载预压时间关系进行计算，并与实测结果对比分析。结果表明，软土路基超载预压沉降分析中考虑软土蠕变是必要的，软土路基的沉降随着超载预压高度的增加而增大。在一定范围内，随着超载预压高度的增加，超载预压时间越短，但二者并非线性关系。在路基稳定的前提下，存在一个最佳的超载预压高度，使得超载预压时间最短。

廊沧高速公路K132+177～K132+258软土地基主要由低液限中、高压缩性黏土层组成，属于滨海沉积类型，采用静力注浆方法进行了加固处理，并在现场分别对全孔一次性和自上而下分段式注浆施工方式进行了试验及室内研究。基于该路段软土地基地基物理力学性质和注浆试验地表变形观测资料，利用FLAC3D软件对该软土地基在不同注浆方式（全孔一次性注浆、自上而下分段式注浆）和在0.5、1.0 、2.0 MPa注浆压力作用下浆液在土层中的扩散过程进行了分析。其结果表明，在相同注浆压力作用下，自上而下分段式注浆效果比全孔一次性注浆效果好，而注浆压力的增大对浆液在土层中的扩散是有利的，但压力过大会导致地面冒浆，应根据现场实际情况选择合理的注浆压力

采用三维有限元分析方法，对100 m以上的均质堆石坝进行了动力反应分析，研究了沿大坝高度方向和坝纵轴线方向的加速度分布规律，分析了坝高、动剪切模量、坝坡坡度、河谷宽高比、地震峰值加速度、地震波对加速度放大倍数的影响。结果表明：高土石坝表现出明显的三维动力效应，坝高、动剪切模量、坝坡坡度等因素对大坝三维加速度反应均有不同程度的影响；所有工况中地震加速度均在坝高4/5以上的河谷中部放大明显，现行规范建议的加速度分布规律不符合高坝的反应特性。根据计算结果，建议了大坝坝坡抗震加固的范围。

桩侧后注浆抗拔桩是一种新型的抗拔桩基础。借助于试验和数值手段对这种抗拔桩的承载变形特性开展了深入研究。首先进行了接触面的大型剪切试验，以揭示桩土接触面在注浆与未注浆前后其力学特性的差异性，并基于大型接触面剪切试验成果，建立了桩土接触面的修正库仑摩擦模型。将接触面模型应用到有限元数值分析，分别模拟了传统等截面抗拔桩与后注浆抗拔桩的承载变形特性。研究表明，相比传统的抗拔桩，桩侧后注浆抗拔桩的侧摩阻力得到了显著的改善，特别是深处的桩侧极限摩阻力得到了更充分的发挥，从而桩侧注浆抗拔桩的承载能力有了较大程度的提高。

坑道工程在战争中具有十分重要的作用，但又容易遭受炮弹打击。为增加坑道口部的防护能力，利用波的基本理论和耗能原理，分析了波在岩石和空气介质间界面的反射、透射等传播特性、岩石变形及岩体摩擦耗能原理，得出岩石介质中孔洞有利于爆炸荷载的损耗，起到卸荷的作用，并利用有限元分析软件ANSYS—LS-DYNA，对A、B和C 3种不同情况的6种工况进行数值模拟，通过模拟结果与理论分析结果的比对，进一步验证卸荷孔的卸荷效应，为坑道工程防护设计提出了一个新的途径。

排水孔是重要的渗控措施，如何准确模拟排水孔的作用是渗流分析中的关键问题之一。目前普遍采用排水子结构法，但由于子结构网格依存于整体网格，在解决复杂工程问题时网格划分难度很大。文中提出一种新的排水孔模拟方法——叠单元法。对于含排水孔的结构，将其划分为不包含排水孔的整体网格以及各排水孔附近区域的局部网格，网格之间相互独立。然后，通过排水孔局部网格的外边界面的虚拟渗流，实现整体网格与排水孔局部网格的耦合。算例分析的结果表明，当排水孔局部网格范围大小取为整体网格单元尺寸的1～3倍，外边界面渗透系数取为材料渗透系数的102～103倍时，所提方法能够准确模拟排水孔的作用。由于叠单元法的网格划分简便易行，有望广泛应用于复杂工程问题的渗流分析

有限元法被广泛用于解决几何和材料非线性的问题，但标准的有限元方法难以有效解决某些材料的大变形问题和计算中的网格扭曲问题。任意拉格朗日-欧拉法（ALE法）吸取了拉格朗日和欧拉法的优点，并克服了两者的缺点，可用于解决仅用拉格朗日或欧拉有限元法所难以解决的问题。基于ALE有限元方法和弹塑性大变形基本原理，研究了岩土工程中土质边坡在自重作用下的稳定问题；计算结果不仅能直观地显示失稳时的大变形状态，并能确定较符合实际的临界滑移面形状；同时分析了含软弱夹层复杂土质边坡的稳定性。结果表明，ALE方法能有效分析土质边坡的稳定性问题，适用于岩土工程的弹塑性分析。

联合采用swipe加载模式与固定位移比加载模式，对于吸力式沉箱基础在水平荷载H与力矩M的复合加载条件下的稳定性进行比较系统的三维有限元分析，主要探讨了基础埋深与直径之比、地基土不排水强度的非均质性对于基础在H—M荷载空间内的破坏包络轨迹的影响，揭示了地基在不同荷载分量组合条件下的失稳破坏机制，并与平面应变假定下得到的结果进行了比较。计算结果表明：平面应变与三维情况下基础的破坏包络面形状有较大差异，分析基础稳定性时，必须考虑其三维效应。在三维情况下，非均质土中埋深与直径之比较小的基础的破坏包络面仍然会向负方向倾斜，已有的包络面方程明显高估这种情况下沉箱基础在正向水平荷载与力矩联合作用下的承载力，从而导致基础设计偏于不安全。

灌浆土钉在边坡加固工程中有着广泛的应用。土钉在不同条件下的抗拔机制仍是进一步研究的课题。通过建立一个三维有限元模型，研究土钉在不同上覆压力和剪胀作用下的土钉抗拔行为。采用摩尔-库仑模型模拟花岗岩土，土与土钉界面采用“接触对”和库仑摩擦模型描述。模型可以模拟土钉发生较大抗拔位移下发生滑移破坏的过程。模型参数通过三轴试验结果进行校正。通过与大尺寸室内抗拔试验结果相比较，验证了模型的有效性。模型展现了土钉在钻孔后和抗拔过程中土钉周围的土压力的变化。最后通过参数分析，研究了上覆压力和剪胀对土钉抗拔力的影响。结果显示，当上覆压力较小时，剪胀角对抗拔应力的影响较小。随着上覆压力的增加，剪胀角对抗拔应力的影响变得更加明显。

环境湿度在水敏感岩体中的扩散对隧洞等地下空间的变形起到至关重要的作用，不仅改变岩体的应力状态，还在很大程度上造成岩体物理力学性能的弱化，增强了岩体的时效变形特性。通过在数值模型中引入湿度扩散计算，并建立湿度扩散与岩体力学响应之间相互关系的描述，使得数值模型能模拟水敏感岩体受湿度影响的时效变形特征。针对具有支护系统的隧洞岩体在湿度扩散过程中的变形和应力特性的数值模拟研究表明：开挖初期，只有围岩表面的湿度产生变化，湿度引起的隧洞变形量也较小，但其变形速率却较大。随着湿度的进一步扩散，隧洞的变形总量增加，但变形速率逐渐降低，并最终得以收敛；数值计算再现了锚杆系统中的应力演化过程，其中拉应力的逐渐增大限制了围岩的部分变形；湿度在围岩中的扩散造成较大范围内围岩的强度降低，承载能力减弱，隧洞周边逐渐产生破坏。破坏的产生不仅引起局部应力集中，促使裂纹的进一步扩展，还有助于水分在围岩中的扩散。因此，湿度扩散和破坏（损伤）是一个相互影响的过程，也即湿度-应力-损伤耦合作用

利用有限元软件ABAQUS，采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟天津市地铁1号线盾构施工。计算结果表明，有限元模型能够很好地模拟盾构施工过程。利用此模型研究隧道开挖对桩基础的影响。隧道开挖引起的桩顶沉降、桩身侧移主要发生在盾构机推进面逐渐接近桩的过程中，当盾构机推进面通过桩所在的位置后桩顶沉降、桩身侧移增加不明显；与隧道水平距离相同时，由于长桩能够充分发挥桩身下部的侧摩阻力，隧道开挖引起的长桩的桩顶沉降小于短桩的桩顶沉降；隧道开挖过程中12 m长桩的桩身发生了整体倾斜，16、19 m长桩的桩身出现了弯曲变形，16、19 m长桩的桩身最大弯矩发生在地面下12～13 m之间，即在隧道轴线附近；开挖过程中桩顶出现沿隧道推进方向的往复位移；桩顶作用的竖向荷载越大，由隧道开挖引起的桩顶沉降越大

针对离散元中圆形颗粒模拟出的内摩擦角小于真实砂土内摩擦角的缺陷，将已有NS2D离散元程序中的圆形颗粒参量改进为椭圆形颗粒参量，形成改进的NS2D程序。介绍了改进后NS2D程序的基本力学模型，详细推导了程序中椭圆颗粒间以及椭圆颗粒与墙之间接触点的力-位移关系。利用改进后的离散元程序分别模拟了恒定围压下长短轴比例分别为1.1:1、1.4:1，孔隙比均为0.19的椭圆颗粒堆积体的双轴试验，所得的内摩擦角在真实砂土的内摩擦角范围之内，且其应力特征与已有成果吻合良好，证明了改进后的NS2D离散元程序能够模拟分析真实砂土的力学性能

以重庆至长沙公路共和隧道为研究对象，研制出环氧-硅橡胶的相似模型材料，在大型真三轴模型试验机上进行了隧道在毛洞和锚杆支护条件下的超载试验，采用应变测量技术对隧道关键部位的应变值和锚杆的应变值进行了测量，据此分析了围岩体在锚杆支护后的应力变化规律和锚杆的轴力变化规律。采用与模型试验相同的边界条件进行了隧道在锚杆支护条件下的数值模拟工作，对围岩体的塑性区、应力场和锚杆轴力随荷载的变化过程进行了研究。结果表明，两种手段反映的围岩体应力变化规律和锚杆轴力随荷载的变化规律是一致的

通过有限差分法（FLAC3D）数值计算和现场试验对马蹄形断面和大曲率边墙、似圆形断面形式下隧道的支护受力和围岩变形特征进行了对比分析，得出采用似圆形断面可以有效地控制围岩的变形量和变形速率，尤其是水平收敛变形；现场变形量测时的丢失位移所占总位移比例较大，其中下台阶丢失位移比例最大；通过现场试验，对不同支护刚度下围岩压力、锚杆受力、钢架、混凝土应力以及二次衬砌分担的围岩压力和模筑混凝土受力情况进行分析，结合洞室变形的现场量测，得出二次衬砌接触压力及分担围岩压力比呈现出随着初支刚度增大而增大的规律，并综合确定了板岩段合理的支护参数。该结论对在构造应力发育的软岩地区修筑隧道提供了有益的工程经验

土体在剪切变形过程中产生主应力方向的旋转时，主应变增量方向与主应力方向之间存在着非共轴现象，然而传统的弹塑性本构模型未能考虑该现象的影响。通过在屈服面的切线方向增加一项非共轴塑性应变增量，即可实现对非共轴现象的反映。采用显式积分算法和自动分步方法，将非共轴本构模型运用到桶形基础地基承载力问题的有限元计算中，并讨论了流动法则、内摩擦角、膨胀角等因素与非共轴模型的联系。计算结果表明：采用有限元程序默认容许误差时，该本构模型可达到理想的收敛精度，并且，该模型对关联、非关联流动法则均适用。采用共轴模型进行数值计算时，不同流动法则对计算结果的影响可以忽略；采用非共轴模型时，不同流动法则的计算结果之间存在差异。非共轴现象对地基承载力-位移曲线具有软化作用，并且，该软化作用在采用非关联流动法则时变得更加明显

土工格室柔性挡墙作为一种新型公路边坡支挡结构，在公路工程建设中具有广阔的应用前景。柔性挡墙墙背土压力与挡墙的变形形态及位移量大小密切相关。运用岩土工程有限元分析软件Plaxis研究了柔性挡墙在不同工况下的变形规律，计算分析了挡墙的高宽比、坡度以及路基表面荷载对于挡墙的变形性状的影响。研究结果表明，高宽比较大时，挡墙的水平位移量和自身的挠曲变形较大，墙背变形表现为外凸的抛物线形。随着高宽比的减小，挡墙的水平位移量和挠曲变形逐渐减小，墙背变形形态亦发生了变化；挡墙顶部的水平位移随着坡度的变小而迅速减小；随着填土表面荷载的增大，挡墙顶部的水平位移量逐渐减小，而总水平位移量和挠曲变形却逐渐增大。研究成果为柔性挡墙土压力计算方法的提出提供合理的理论依据，对于土工格室柔性挡墙的设计具有一定的参考价值

运用三维有限差分软件FLAC3D对破裂井筒的各种治理措施进行了数值模拟，分析评价了钢圈加固和喷射混凝土套壁、壁后注浆、地面注浆、开设卸压槽等各治理措施的工程效果。结果表明，钢圈加固和喷射混凝土套壁强度相对较小，适合紧急的抢险处理和防止破裂混凝土坠落，难以维持井壁的长期稳定；破壁注浆措施在一定程度上控制了井壁与土层相对位移的增大，防治井筒破裂效果良好，且预防性壁后注浆效果更为突出；地面注浆防治效果明显，在注浆孔数量不变的条件下，孔位的合理选择对保证地面注浆防治效果至关重要；卸压槽可以有效吸收纵向变形以抑制破裂井壁的发展，其开设在破裂处上部时，效果最好。分析结果可用于指导破裂井筒治理的设计与施工

在建筑物密集的城区，盾构施工通常会使周围一定范围内的既有建筑物受到影响。在考虑建筑物基础形式不同情况下，采用有限元方法对邻近不同位置建筑物工况下的盾构隧道施工进行了模拟和分析。研究表明：建筑物基础形式不同，对隧道衬砌的受力状况的影响也不同，在邻近建筑物的盾构隧道施工时衬砌要承受更大的内力值。对于隧道邻近浅基础建筑物的工况，隧道开挖对建筑物的影响比较大；但对于桩基础建筑物，邻近基础一侧隧道开挖引起的建筑物内力变化相对较小

根据蒋明镜等所提出天然结构性砂土微观胶结模型[1–2]及微观胶结试验结果[3–5]，将该模型引入离散元商业软件PFC2D，进行能源土双轴试验离散元数值模拟分析，并同Masui等[6]能源土三轴试验结果进行对比分析，结果表明，蒋明镜等所提出胶结模型能够较好的模拟水合物的微观胶结力学行为，水合物胶结的存在对能源土强度具有一定的贡献。

紧邻多孔交叠隧道是随着地铁建设的不断深入发展而出现的一种复杂的隧道空间分布形式。依托武汉地铁2号线和4号线工程，针对4孔紧邻交叠隧道，采用三维有限元方法分析了隧道动态施工过程引起的地表变形规律以及后建隧道对已建隧道受力与变形的影响。计算结果表明：隧道埋深对地表变形影响显著；紧邻4孔交叠隧道施工引起的地表最终变形达到了32 mm，超出了规范的限值；隧道埋深越大，引起的地表变形越小，但影响的范围越大；紧邻4孔交叠隧道施工时的影响范围为：前方约为30 m、后方约25 m、单侧约30 m；隧道的变形主要表现为上下压扁，两拱腰外扩，变成倒鸭蛋形；隧道的变形主要发生在盾构机刀盘通过前后约1D的范围内，随后很快趋于稳定；隧道结构的沉降主要取决于隧道自身以及其上部的垂直隧道的施工，邻近隧道的施工主要影响已建隧道的侧向变形；后建隧道将少量增加已建隧道管片内的内力。研究成果可为武汉地铁建设以及国内今后类似工程的设计与施工提供参考和指导

根据月壤其颗粒级配可归类于粉质砂土。针对真实月壤所处的环境（无水、低重力场、低气压等），将Perko等2001年提出的月壤颗粒间的范德华力植入离散元分析软件PFC2D中，模拟了刚性边界下加入该模型与未加该模型试样的双轴压缩试验，研究了颗粒间范德华力对试样的宏观力学特性与微观颗粒接触的影响。结果表明，颗粒间的范德华力对试样的抗剪强度、体应变以及颗粒平均配位数都有显著的影响

扩展有限元法是针对不连续问题提出的一种改进的有限元法，由于其计算网格独立于结构内不连续面，该方法十分适用于处理不连续问题，因此，该方法需能将不连续面和计算网格的几何信息转化为计算分析所需的单元拓扑信息的前处理。针对扩展有限元法在不连续岩体问题中的应用，系统地研究了二维扩展有限元解决不连续问题时单元拓扑信息生成等前处理问题，给出了单元拓扑信息自动生成算法，将不连续面和计算网格几何信息转化为计算所需要的单元拓扑信息，并在此基础上开发了不连续岩体二维扩展有限元法前处理程序。结果表明该算法和程序的适用性和正确性，同时还表明扩展有限元法在不连续岩体问题求解中有较好的应用前景

岩体抗剪强度参数的确定是进行岩体工程稳定性分析中最基本和最重要的，也是最困难的一项工作。由于室内和现场试验方法的局限性以及经验准则的人为性，快速、简易和较可靠确定岩体抗剪强度参数的原位测试手段一直是岩石工程界关注的热点。采用引进美国生产的岩石钻孔剪切仪，在实验室混凝土空心圆柱体和向家坝水电站坝基岩体中进行了尝试，取得了有益的试验成果。将主要从钻孔剪切仪的工作原理、数值模拟分析和工程应用等几方面对其进行全面的阐述和总结。试验成果和数值分析结果显示，岩石钻孔剪切仪是一种适用于软岩~中硬岩的原位试验设备，其试验成果总体钻孔剪切试验得到的c、 小于传统三轴和直剪试验成果，但钻孔剪切试验的 值在 <40?的范围内略低于传统三轴和直剪试验成，而钻孔剪切试验的c值较传统三轴和直剪试验的c 值降低较多，一般为25%～50%。

由于现有静力触探机械设备提供的动力有限，使得静力触探技术无法应用于较硬土层或较深土层中（应力较高）。保证探头顺利平稳地探入较硬土层，是触探技术应用于硬土层的前提条件。通过对旋压式触探时探头上的受力进行分析，推导了不考虑侧壁摩擦力的旋压式触探的总锥尖阻力和扭矩的理论模型，同时也推导了用旋压式触探测试成果计算锥土间摩擦系数的数学模型，并在室内旋压式触探仪上进行相应的试验，试验结果不仅验证了理论分析的正确性，而且试验结果表明：对同一土体制成不同含水率、干重度的试样进行相同的探入速度和旋转速度下的旋压式触探，所得的扭矩与总锥尖阻力呈线性关系。根据数学模型计算的锥土间摩擦系数要比土体的内摩擦系数大得多，但两者具有较明显的一致性。结合土层的各向异性的特点、锥土间的摩阻力的存在等因素分析了旋压式触探方式能够降低总锥尖阻力的原因