变形加固理论是弹塑性结构稳定性理论，建立基于塑性余能的结构稳定性判据并确定阻止结构失稳的有效加固力。变形加固理论的核心是最小塑性余能原理：结构总是趋于塑性余能最小的变形状态，即自承载力最大、加固力最小的变形状态。完善最小塑性余能原理的证明，并提出弹塑性结构稳定状态的最小余能原理。阐明变形加固理论对有限元法的发展：揭示了不平衡力与修正Newton-Raphson算法的物理内涵。将变形加固理论与刚体极限平衡法对比，阐明其工程意义是对设计中采用的作用-抗力体系的发展，加固完整描述了作用与抗力之差。

胶结充填体顶板的稳定性是决定下向分层胶结充填回采断面尺寸的主要因素，结合武山铜矿工程实际，采用相似模拟与现场监测手段，研究了下向分层胶结充填法充填体顶板的破坏模式、变形特征、充填体内钢筋受力特征等。相似模拟试验结果表明，钢筋布置方式不影响顶板的最终破坏形式，竖直布置钢筋与水平布置钢筋相比，更有利于提高顶板整体稳定性。应变监测结果表明，充填体顶板应变状态十分复杂，与通常将下向胶结充填体顶板简化为梁的计算结果有较大不同，垂直方向上应变表现为拉伸应变，而沿分条和垂直分条方向应变均呈现拉、压交错变化。在竖直布置的8根钢筋上布置了24个钢筋测力计，得到了钢筋受力与开采时间的关系曲线，据此将钢筋受力划分为4个阶段，即起始受拉阶段、相对稳定阶段、拉压变化阶段、承载阶段，其中承载阶段钢筋首先承受最大压力，充填体暴露为顶板后，钢筋由受压状态变为受拉状态，并急剧上升到最大拉力，即表现出悬吊作用，并且，进路与分条连接处钢筋承受拉力最大。

在软弱围岩隧道中，提出初期支护结构由钢架+喷射混凝土+钢筋网+锁脚锚杆+纵向连接筋组成，即取消系统锚杆用钢架联结处的锁脚锚杆代替。以包家山隧道为依托工程，采用现场试验的方法，选取2个试验段，进行锁脚锚杆取代系统锚杆后，有、无拱部锚杆的对比试验研究。对比试验的内容包括：隧道初期支护的净空收敛、围岩压力、钢架应力、喷射混凝土应力、锚杆轴力和纵向连接筋应力等。研究结果表明：2个试验段初期支护变形趋于稳定，结构受力安全，说明取消系统锚杆不影响初期支护结构的安全与稳定；拱部锚杆有受拉，也有受压，但受力都不大，最大拉应力仅为钢材极限强度的11.8%，其支护作用不明显；锁脚锚杆大部分受拉，最大值达到191 MPa，钢架支护作用明显，在支护体系中发挥着重要作用。取消系统锚杆减少了施工工序，降低了工程造价，缩短了工序循环时间，有利于及早封闭围岩以形成完整的支护结构。经济价值和社会效益显著。

通过引入应力Lode角建立合理的角隅函数描述偏平面形状，对三维Mohr-Coulmb强度准则进行修正，使之能合理反映中主应力比对土体峰值内摩擦角的影响。修正后的准则在偏平面上的强度线与Lade-Duncan准则相似，但更具灵活性，预测结果更符合松砂真三轴试验结果。由于土体在加载过程中常发生应变局部化现象，导致其强度得不到充分发挥。基于非共轴塑性模型的分叉分析研究了应变局部化发生对土体强度发挥的影响，通过与密砂真三轴试验结果对比表明，分叉强度能合理反映在不同中主应力比条件下应变局部化发生对土体强度的降低作用。

采用电镜扫描仪（SEM）对在复杂应力路径作用下剪切前后的黏土样进行微观观察，并从剪切前后孔隙排列、孔隙形态、孔隙尺度变化特征3方面分析宏观试验原状软黏土归一化抗剪强度各向异性的微观本质。试验表明：剪切前后孔隙排列无序，孔隙排列方向变化很小，对黏土宏观性质影响很小；当中主应力参数b=0时，剪切过程中孔隙形态的变化对剪切后黏土归一化抗剪强度表现出的各向异性贡献较大；当b =0.5时，剪切过程中孔隙尺度的变化对剪切后黏土归一化抗剪强度表现出的各向异性贡献较大。因此，当中主应力参数不同时，影响剪切后黏土归一化抗剪强度各向异性的土的微观变化因素不同。

以沙漠公路风沙土路基为研究对象，通过室内风蚀风洞试验研究路基的风蚀破坏规律，以及路基不同断面对风沙流运动的影响。以路基高度、路基边坡坡率和路基宽度作为路基断面主要设计参数，研究不同路基断面下风沙流扰动、增速、减速、恢复的过程，以及路基周围风速流场的变化特征，分析路基病害较未病害时路基周围流场的变化。试验结果表明：路基高度和边坡坡率对风沙流运动的影响较大。随路基高度增加，路基对风沙流流场扰动增强，迎风坡坡顶处吹蚀破坏和背风坡坡底处堆蚀破坏越显著，在确定的路基边坡坡率下，路基模型高度为250 mm较模型高度为60 mm时，迎风坡坡顶风速增加1.13倍，背风坡坡底风速减小2.53倍，建议沙漠公路路基高度宜小于2.5 m。进一步，在确定的路基高度下，比较不同的边坡坡率对路基沿程风速的影响，发现当路基边坡坡率为1:1.75时，路基沿程风速变化不明显，沙漠公路风沙土路基不宜被风蚀破坏。

大量的工程现场监测结果表明，城市中强支护隧道施工过程中其周围大部分土体仍处于小应变状态，小应变情况下土体具有显著的高模量和非线性特性。土体小应变刚度特征和应力路径相关性是准确分析土与隧道相互作用的重要因素。虽然采用双刚度的硬化土模型(hardening soil model)能够基本反映应力路径的影响，但其卸载再加载模量并没有与应力-应变水平相关，不能模拟小应变情况下土体模量的高度非线性。为此，结合小应变刚度理论对硬化土模型的卸载再加载模量进行了改进，使之与应力-应变水平相关，并且考虑了土体卸载抗剪强度指标的变化以及侧向卸荷应力路径下不同的模量。通过与土体的应力路径试验结果进行对比，证明了模型的合理性。

针对同一种膨胀土，通过直剪试验和三轴试验研究了土体由无裂隙天然非饱和状态到无裂隙饱和状态再到裂隙充分发展的饱和状态的过程中强度的影响因素和变化规律。试验结果表明，含水率、密度以及裂隙是影响膨胀土强度的三个因素，其中含水率和裂隙对强度的影响较大，密度对强度的影响较小。膨胀土强度指标的确定应考虑裂隙的开展。建议用试样做5次干湿循环后的强度指标作为膨胀土裂隙发育区的强度指标。通过膨胀土残余强度试验分析表明，所得指标与裂隙充分发展的膨胀土强度指标是接近的，故也可用其作为裂隙发育区的强度指标近似值。

将渐近展开法与细观统计模型相结合，研究了脆性岩石双尺度计算方法。该方法在细观尺度定义材料属性，假定材料参数符合Weibull分布，采用弹性－理想脆性本构模型，脆断标准采用修正的Mohr-Coulomb准则和最大拉应力准则，通过宏细观尺度耦合计算，得到细观尺度材料损伤演化及其对结构宏观性状的影响。方法包括确定材料统计参数、确定细观尺度代表性体积单元（RVE）及求解边值方程等步骤。数值模型采用商业软件ABAQUS及其内嵌的UMAT用户子程序实现。该方法适用于岩石单轴受压或低围压应力状态，考虑到计算效率，计算时宜采用混合尺度，即模型重点（关键）部位采用双尺度，而其他区域采用单尺度计算。宏观尺度材料软化后未采用正则化方法，此时的计算结果有网格依赖性。

由于在许多实际条件下，比如节理岩体中，线性的M-C准则不太适用，非线性的Hoek-Brown比较适用，因此，可以尝试使用这一非线性屈服准则对洞室变形进行研究。研究隧洞变形时，将围岩分为弹性区、应变软化区、塑性流动区。采用Hoek-Brown准则和非关联流动法则对洞室变形进行了理论推导；软化区域围岩参数随着塑性变形增加而变化，解析法难以求得应力，采用龙格－库塔方法进行数值计算，求解得到塑性软化区和流动区半径，并最终求得洞室变形。通过算例计算表明，在不考虑软化区和流动区时，方法和Carranza-Torres计算结果相差甚小；随着原岩应力的增加，膨胀角对洞室变形的影响增大。

利用两种土石料三轴CD试验数据确定两组椭圆-抛物双屈服面模型参数，研究了模型参数? 、KG、n、h、m、M1、M2和pr分别单独变化（而其他参数保持不变）对模型所反映的土的应力-应变关系的影响。结果表明，土体的体积应变对参数h、m比较敏感；? 、KG、n对剪胀性土的体变影响较大，而对剪缩性土体变影响不明显；? 、KG、n、h和m对模型反映的强度没有影响；pr变化对体变和强度影响均较小。M1和M2对强度和体变均有显著影响，且M1和M2中的小值决定模型的强度。定义了灵敏度，即一种用于表示模型参数对其所反映的应力-应变的影响程度的参数。分析表明，不同的参数，其灵敏度差异很大；不同的土类，参数灵敏度差异也较大。实际应用时，对灵敏度大的参数取值应特别慎重。

为减小爆破对隧道围岩的损伤，在传统光面爆破装药结构基础上，设计一种在炮孔一侧安放PVC-U材料来保护隧道围岩的装药结构，并分析了该方法的作用机制。为分析和验证PVC-U管对隧道围岩损伤的防护效果，利用Φ100 mm的霍普金森试验装置进行隧道围岩损伤防护试验，从试件宏观破坏、应力波衰减和能量变化3方面进行了分析。结果表明：防护材料改变了岩石的受力状态，当防护材料厚度从0增加到6.24 mm时，无防护材料的试件的破坏程度比有防护材料的试件严重，且随着防护材料厚度的增加破坏程度不断减小；试件的应力峰值呈不断降低趋势；应力峰值的降低率不断增加；耗散能与入射能比值从61.08%下降到39.97%。可见，防护材料对岩石冲击损伤具有一定防护作用。该方法在某巷道掘进中得到应用，并取得了良好效果。

以经典的芬纳公式为手段，以观察到分区破裂现象的模型试验为背景，通过对简化后的圆形巷道围岩应变场和能量场的分析，发现极限平衡区边界存在径向应变的不连续性和弹性变形能的聚集性。认为与开挖洞室呈同心圆的环状断裂的形成，是极限平衡区在边界上由于应变场的不协调而导致的与弹性区的断裂分离。而分区破裂的产生，则是这种断裂分离形成后极限平衡区向深处发展的结果。解释了分区破裂产生时洞周围岩应变和位移随距离洞室增加呈波浪形变化的非单调性规律，给出了分区破裂形成后各破裂区半径的表达式，关系式表明各破裂区之间存在等比关系，比值与地应力状态及围岩力学参数有关。将分区破裂模型试验的参数代入该式，可得，n =1.1左右，与实验完成后剖开模型的各破裂区分布特征基本相符。

环境污染导致地下水含有大量腐蚀性污染物，严重影响水泥土地基的强度和耐久性。将水泥土试块浸泡在不同浓度硫酸溶液中不同龄期模拟硫酸污染，通过测试水泥土电阻率、孔隙水电阻率以及无侧限抗压强度，来研究硫酸污染对水泥土电阻率特性的影响。研究表明，水泥土和孔隙水电阻率均随着浓度的增加而减小，均随着龄期的增加而增大；结构因子随着龄期和浓度的增加而增大；无侧限抗压强度随着水泥土电阻率的增加而增大。建立了预测任意溶液浓度和龄期的水泥土电阻率公式。

针对青海-西藏±500 kV直流联网输电线路工程塔基基础设计问题，在青藏高原五道梁处取地表粉质黏土，制备不同含水率、不同密实度的重塑土样，在-2 ℃条件下进行了直剪蠕变试验。结果表明，冻结粉质黏土剪切蠕变曲线除了在个别较高应力下具有加速蠕变阶段外，大多数蠕变曲线只有非稳定蠕变和稳定蠕变2个阶段，表现为衰减型蠕变。通过长期强度方程计算出冻土长期强度衰减值。冻结粉质黏土长期强度与含水率、密实度密切相关：在含水率较低情况下，冻土长期强度随含水率的增加较为明显，之后随含水率的增加，冻土长期强度逐渐降低；相同含水率情况下，密实度大的冻土长期强度较高。

随着我国社会经济的发展，越来越多的城市开始规划和修建地铁，在此期间，部分城市在地铁建设中遇到了地质条件非常复杂的砂卵石土层，特别是正在建设中的成都地铁1、2号线，区间隧道几乎全部从卵石土层中穿越，根据设计，成都地铁1、2号线部分区间隧道采用加泥式土压平衡盾构法施工。利用土压平衡式盾构施工时，开挖面支护土压力控制是保证掘进顺利进行的关键，目前国内外在这方面的研究主要集中于砂土和黏性土，关于卵石土盾构隧道开挖面变形与破坏的研究很少。基于此，根据卵石土具有强烈离散特性的特点，利用颗粒离散元数值方法，对卵石土层土压平衡式盾构施工中开挖面支护应力不足引起开挖面的变形及破坏问题进行了分析研究，探讨了隧道开挖面变形及破坏问题。研究结果显示:（1）开挖面极限支护应力远小于土体原位静止土压力；（2）开挖面失稳后，开挖面前部的滑动块为一曲面体。这为卵石土地层中盾构开挖面控制压力的确定提供参考。

对盾构出洞口涌水、涌砂灾害问题作了分析，建立了地下水绕加固土体下卧层及井壁间隙渗流计算模型，利用半承压含水层渗流理论对一算例进行研究，结果表明，假定在井外加固土体完全隔水情况下，洞门涌土灾害的发生与否受到土体加固范围、井外地下水位及井壁间隙宽度等因素影响；土体加固长度的增加对工程安全有利，但成本较高；土体加固深度应根据具体工况经计算后确定，过深并不合理；井壁与加固土体之间的间隙控制也是工程安全进行的关键。各因素相互制约，需综合考虑工程安全性、经济性和工期等来确定合理的施工参数。

钱塘江洪水冲刷河床与大潮回淤交替出现，必将影响盾构越江隧道安全。如何合理地确定越江隧道的埋深，既确保隧道安全，又降低工程造价，是一个迫切需要解决的问题。已有的研究成果认为，300年一遇的罕见洪水冲刷河床的最大深度可达16 m，据此初步选择了河床冲刷后最小埋深分别为3.5 m和4.0 m两种隧道埋设方案，开展了隧道抗上浮研究。研究结果表明，考虑隧道周围土体和管片环间纵向螺栓的剪切抗浮效应时，两种方案均能够满足抗浮要求。但施工期刚脱出盾尾的管片环在未硬化注浆体的浮力作用下，大大增加隧道上浮的可能性，需要加强施工期的管理工作，减少对周围土体扰动。

目前在发达国家，固化/稳定处理技术已被广泛应用在重金属工业污染场地的修复工程中，而在国内则不多见。通过文献回顾，对重金属-土-胶结物的相互作用机制进行了综述，对比了各种标准淋滤试验参数，总结了国内外对固化重金属污染土性能的评价标准。同时论述了固化污染土的无侧限抗压强度的影响因素，并归纳了有关固化污染土溶出特性、耐久性及长期性状的国内外研究成果。针对国内已有研究现状，建议在制定国内重金属工业污染土修复技术标准时，需要明确固化污染土的最小强度要求，并制定相应的动态和半动态淋滤试验规范。

结合求水山隧道的暗挖法施工方案，对软土地区浅埋隧道下穿高速公路的施工过程进行了有限元模拟，以用于评价按该施工方案施工时对其上部高速公路的影响。由于该段隧道最小埋深仅4 m，且上部还有高速公路车辆荷载，因此，在设计时采用了新奥法结合管棚工法的方案。有限元建模使用平面应变单元，通过引入应力释放分析步和使用追踪单元等方法充分体现了新奥法的特点，并通过设置耦合和弹簧的方法实现了管棚工法的模拟，在计算中还考虑了开挖顺序和支护顺序的影响。研究结果表明：对于上部有荷载的浅埋暗挖隧道，控制衬砌的水平向变形能改善衬砌环的工作状态，因此，可显著减少开挖引起的隧道顶面沉降，新奥法结合管棚工法可较好地控制该类型隧道开挖引起的地表沉降变形。

盾构法隧道在国内的应用越来越广泛，早期建造的盾构隧道在工后沉降较大时出现较大的纵向变形问题，考虑隧道结构特征的设计模型及其刚度计算逐渐得到重视。在考虑管片螺栓等结构特征基础上，建立可考虑环缝张开的三维纵向结构计算模型。研究结果表明，与管片环接缝相关的影响因素，如螺栓的数量、螺栓的预紧力以及管片环宽度对纵向弯曲刚度有效率影响较大，随着纵向螺栓数量和管片环宽度的增加而线性增加，随着螺栓预紧力的增加而非线性快速增加，而管片环的横向弯曲刚度有效率影响较小。研究成果为盾构隧道纵向设计提供了关键参数。

自来水引起的钠-蒙脱石黏土矿物晶间距增量大于不同矿化度的KCl、NaCl、CaCl2溶液，在水中加入不同类型的盐有助于稳定钠-蒙脱石黏土矿物，抑制黏土矿物晶间距扩展。不同类型、不同矿化度盐溶液引起的钠-蒙脱石黏土矿物晶间距增量不同，比较KCl、NaCl、CaCl2 3种溶液，KCl溶液引起的晶间距变化量最小，在饱和KCl溶液作用下，钠-蒙脱石黏土的晶间距变化量仅1.32%。钠-蒙脱石与不同类型溶液接触，随溶液加量增加，晶间距增量逐渐减小并逐渐趋于稳定。钠-蒙脱石的水化膨胀量与溶液总加量无直接关系，当黏土矿物浸泡在水溶液中时，晶间距不会随着水的总量增加而无限扩展。钠-蒙脱石与加量相同的不同类型溶液接触时，晶间距随接触时间增加呈复杂指数函数变化，表现出在初期突变增大并很快趋于稳定的特点。

土体污染问题日趋严重，土体中污染物的环境效应已成为当前的研究热点问题之一，但对土体工程性质的影响关注不足。以黄土为对象，试验研究了阴离子表面活性剂对黄土力学性能的影响。阴离子表面活性剂具有弱化作用，可导致黄土黏聚力的下降、压缩性提高、渗透性降低，但可降低黄土的湿陷性。结合土-水特征曲线和扫描电子显微镜观察，进一步解释了污染物对土体力学性能产生影响的作用机制。在工程实践中，既要防止阴离子表面活性剂对黄土力学特性的劣化，同时又要注重其降低黄土的湿陷性。

地下洞室岩体加速度过大易造成围岩的不稳定，通过由模型试验得到的加速度-时程曲线分析，研究了爆炸荷载作用下不同锚固参数洞室围岩的加速度响应特征。分别阐述了洞室拱顶、底板、两帮加速度时程曲线的形态及其峰值大小，重点比较了洞室围岩因锚杆加固方式的不同对爆炸产生加速度响应的差异，结果表明，拱顶垂直和右帮水平加速度-时程曲线较光滑，而底板和左帮垂直加速度-时程曲线存在较大震动；洞室拱顶加速度峰值最大；4个洞室中锚杆间距最小的洞室，其拱顶、两帮加速度比其他洞室的小，而底板加速度比其他洞室的略大，可见减小锚杆间距可以增加洞室稳定性。

挡土结构上土压力的计算是土力学和岩土工程领域的基本研究课题之一。实际工程中的土压力通常是介于主动土压力和被动土压力之间的某一值，墙后填土由于碾压具有较高的密实度。经典的朗肯和库仑土压力理论只能计算极限状态下的土压力，没有考虑挡墙的位移以及剪切过程中密砂的强度从峰值强度降低到残余强度这一强度变化特性对于土压力的影响。给出了考虑挡墙位移效应的被动侧土压力计算方法，该方法能够同时考虑剪切过程中密砂的强度从峰值强度降低为残余强度这一强度变化特性对被动土压力的影响。通过土压力模型试验结果对计算方法进行了初步验证，计算结果和试验结果吻合较好，表明了该方法的有效性。

在研究盾构施工工艺诱发地层沉降规律时，对施工工艺变化引起地表沉降的量化分析成果相对较少。将盾构工艺分为注浆填充率?、支护压力比? 和偏心率? 等3个主要因素，将其引入到Rowe等人提出的“间隙参数”的公式中，利用Loganathan等人提出的地表沉降预测解析公式，对上述3个工艺参数的变化对地表沉降的影响进行量化分析；同时以间隙参数为前提，对前人提出的等代层厚度参数取值进一步探讨，为复杂的盾构施工工艺的数值模拟提供计算依据。通过对西安地铁2号线试验段地表沉降实测资料进行反演，分析结果认为，提出来的间隙参数计算方法及修正等代层模型能较为真实地反应施工工艺水平，能够为盾构施工地面沉降控制提供一定的参考。

为探明黄土地层中地铁盾构隧道管片衬砌结构与周围土体的相互作用关系，以西安地铁2号线穿越老黄土地层盾构隧道为研究对象，对实际作用于管片衬砌结构的水压力、土压力及主体结构内力（轴力、弯矩）进行现场动态跟踪测试，分析施工过程中盾构机动态掘进及后期稳定后的土-水压力对管片结构受力的影响。结合利用管片内力的现场实测值，采用正交试验设计分析方法，定义优化分析函数，反演分析黄土地层中盾构隧道管片衬砌结构设计荷载的合理计算参数。通过对比分析表明，运用优化后的设计参数得出的计算内力值与实测值在量值与分布上均较为接近，证实了分析方法的可行性、合理性，其成果可供类似工程设计参考。

吹填土由于其成分来源及沉积环境不同，性质千差万别。以天津海积软土为土质材料，模拟现场吹填环境，研究了吹填软土强度形成影响因素。试验表明，不同的压力及排水条件对吹填软土强度增长影响较大。当排水条件有利于土体中的水排出时，强度增长明显。上覆压力对土体强度增长的影响通过一定的排水条件得以实现，排水条件差和压力增大时，强度增长缓慢且很小，反之，强度增长快且绝对值大。

将土体中的混凝土桩基简化为黏滞介质中的一维黏弹性杆，桩顶部受锤头冲击产生内部应力波。根据杆内微元应力平衡条件建立杆中一维黏弹性应力波传播的控制方程，结合桩顶锤头冲击条件和桩底弹-黏性约束条件给出桩基两端的耦合边界条件。对控制方程和定解条件作Laplace变换并求解变换后的常微分方程，得到变换域的应力像函数解析解。采用数值反变换技术将像函数转变为时间域的应力波形。应用此方法可以较方便地分析桩基中应力波的产生、传播、反射及相互作用过程。

选择地貌特征（包括地形坡度、沟谷切割状况、洼地封闭状况、前缘临空状况）、滑面特征（包括滑面倾角、滑面形态、滑面阻抗比）、滑体结构和近期活动迹象4大类9个因子作为古（老）滑坡类潜在滑坡的判识指标，以三峡库区和岷江上游地区相同数量的典型滑坡作为学习样本，依据距离判别分析（DDA）和Fisher线性判别分析（FLDA）方法，分别建立了两个研究区潜在滑坡的DDA判识模型和FLDA判识模型。实例分析结果表明，DDA方法对两个研究区学习样本和测试样本的误判率均为0，而FLDA方法对两个研究区测试样本的误判率分别为5.56%和11.11%，对学习样本的错判率分别为11.1%和0%。因此，在三峡库区和岷江上游地区潜在滑坡的判识中，DDA法比FLDA法判识准确性更高、适用性更强。

为扩大季节冻土区高速铁路路基填料的使用范围，对不同冻融次数、冷却温度和围压下水泥及石灰改良土的应力-应变关系、静强度参数和破坏图像进行了研究。试验结果表明，水泥土的应力-应变关系为加工软化型，冻融作用下石灰土的应力-应变关系为加工硬化型；水泥土以脆性破坏为主，而石灰土的破坏形式为塑性破坏；围压对改良土应力-应变关系曲线形式影响不明显，随着围压的增加，改良土的峰值强度增大；改良土的黏聚力随冻融次数的增加而逐渐减小，而内摩擦角与冻融次数的关系无规律可循；冷却温度对改良土黏聚力的影响不明显；反复冻融作用下水泥土的改良效果要优于石灰土。

现行公路桥涵设计通用规范中的土压力计算方法不能准确反映上埋式盖板涵的实际受力状态。结合现场测试和有限元数值模拟方法，分析了上埋式盖板涵在路堤填土荷载作用下的变形规律和受力特性，讨论了填土高度、填土性质、涵洞几何尺寸及地基弹性模量等因素对结构变形和受力状态的影响。研究结果表明：在填土荷载作用下，涵洞顶板、底板和侧墙均产生弯曲卸载现象，涵洞顶板、底板垂直土压力以及侧墙的水平土压力呈非线性分布，其实际受力状态与规范方法计算的结果存在较大差异。随着填土高度的增加，涵洞顶板和底板跨中及侧墙7h/8附近（h为涵洞侧墙高度）受到的土压力增长较慢，而在其他位置处土压力增长迅速。上埋式盖板涵设计和施工应综合考虑各种因素对结构受力状态的影响。

SHALSTAB耦合了稳态水文假定模型和无限斜坡稳定性模型，主要用于评价浅层滑坡稳定性的时空分布和发展趋势。选择黄土高原甘肃陇东地区华池县作为研究区，评价SHALSTAB模型在黄土沟壑区浅层滑动稳定性分析中的适用性和可靠性，利用1:5 000地形图获得了数字高程模型和地形坡度，以及室内和现场试验的物理力学参数，结合现场钻探和探槽得到的土层厚度分布和地表稳定性指数等级分布图。现场测量绘制的滑坡分布图与模拟结果对比和统计分析表明，SHALSTAB模拟的总体正确率为70.23%，滑坡预测正确率为72.33%，稳定状态预测正确率为67.51%，模拟效果良好。

提出了一种基于能量守恒原理计算地基土阻尼比的新方法。不同于对数衰减法仅依据振幅计算阻尼比，该方法考虑了体系振动的整个反应时程，克服了对数衰减法对幅值测量精度要求很高的缺陷。数值仿真和实测结果表明：与对数衰减法相比，该方法计算精度较高，抗干扰能力强，稳定性好，即便对于信号干扰比较大的情况，采用该方法也能得到较好的结果。

高喷插芯组合桩（简称JPP桩）是一种适用于软土地基的新型组合桩，能有效提高桩的竖向承载力，并取得了相当规模的应用。为了研究其水平承载特性，利用河海大学岩土所自行研制开发的大型模型槽试验进行水平承载桩静载作用下的大尺寸模型试验。通过与普通圆截面灌注桩、加承台JPP桩的水平承载性能的对比，试验表明，JPP桩水平承载力较普通圆截面灌注桩提高了15%，桩身最大弯矩处在桩顶以下大约2 m处，桩侧土压力主要集中在上部2 m范围内土体。同时，试验表明加了承台后，JPP桩的水平承载能力有了大幅度的提高。利用规范推荐的基于m法的灌注桩水平承载力公式，对JPP的水平承载力进行了计算，结果与试验值基本吻合。其结果可以为类似土层下水平受荷JPP桩的设计与研究提供参考。

利用条件概率评价及系统工程理论，将关键块体作为块体系统一个重要组成部分，分析了关键块体可靠度指标评价办法，探讨了关键块体与次生关键块可靠度内在关系，由此类推，提出块体系统评价方法，推导出块体系统可靠度计算公式，实现对块体系统的失稳概率的评价计算。并选择一工程实例，对评价方法予以验证。结果表明：传统关键块体可靠度评价办法忽略块体间内在影响，结果偏向风险；而文中方法综合考虑块体之间影响，并建立了系统评价模型，对块体系统评价更接近实际情况，对块体系统理论的研究有一定借鉴意义。

基于细观损伤力学基础而开发的动态岩石破裂过程分析系统RFPA2D代替大直径SHPB试验技术对非均匀介质的动态破坏过程和动态性能进行数值模拟，分析了加载波形和介质的非均匀性对数值试样的动态性能，如应力-时间曲线、应变-时间曲线、应力-应变曲线和应变率-时间曲线的影响。分析表明，大直径SHPB弥散效应对试验结果的影响较大，选择合适的加载波形可以减小SHPB装置中应力波的弥散效应，得到较准确的试验结果，其中三角形波加载可以有效降低大直径SHPB动态测试中的应力波弥散，是岩石等非均匀材料SHPB动态测试的较理想加载波形；在相同加载条件下，岩石的非均匀性对波的弥散效应影响不大，但非均匀岩石的试验曲线比均匀岩石的曲线在波峰后都出现较大的振荡，这主要是由于不同均质度的岩石其单元具有不同的破坏分布造成的，不是波形弥散造成的。

地下工程锚固体接触界面的流变力学特性是锚固体产生时效性的重要因素。针对地下工程长期稳定性分析中常采用的锚固界面法向硬接触和切向黏结滑移突变常导致计算不收敛的困惑，建立了锚固界面法向刚度服从指数分布的软接触型式，并提出剪切面的非线性流变本构模型，解决了计算难以收敛的问题。该模型考虑了法向应力对剪切流变的影响，可以更真实地反映锚固界面流变的力学过程。将建立的锚固界面力学模型植入ABAQUS软件，并应用于地下工程的锚固时效性分析。研究成果表明：地下工程锚固界面产生的剪切流变导致锚杆应力增大，并使得预应力锚杆峰值的位置随着时间发生变化，且有向锚根转移的趋势。研究成果可为地下工程锚固的可靠性分析提供理论依据。

采用间接边界元法，借助Wolf的土层和半空间精确动力刚度矩阵和斜线荷载格林函数，在频域内求解了局部断层场地对P波的散射，着重分析了破碎带较窄断层两侧围岩动力响应的基本规律，以及场地动力特性对散射的影响。研究表明，破碎带断层对入射P波有着显著的影响，即使破碎带很窄，也可对P波产生很大的放大作用；层状场地动力特性对放大作用有显著的影响。

研究了横观各向同性饱和土地基在地表动力荷载作用下的三维瞬态响应。基于饱和多孔介质的三维Biot波动理论，利用Laplace变换，建立圆柱坐标系下横观各向同性饱和土的波动方程；解耦波动方程后，根据算子理论，并借助Fourier展开和Hankel变换技术，得到瞬态荷载作用下，饱和土介质的土骨架位移和应力、孔隙水相对位移和孔隙水压力的一般解；利用一般解，给出横观各向同性饱和地基在地表集中荷载激励下的瞬态Lamb问题的解答。数值算例结果表明，采用各向同性饱和介质的动力学模型，不能准确描述具有明显各向异性特性的饱和土地基的瞬态动力特性。

提出了一种计算地震作用下边坡动力安全系数时程的方法，该方法以动力有限元时程分析得到应力场，再使用遗传算法搜索每个时刻下的临界滑裂面，进而确定其安全系数，从而得到边坡在动力作用下的安全系数时程，物理意义明确。通过在基岩输入不同周期的正弦波加速度，研究了动力作用周期对安全系数时程的影响，发现相同加速度幅值下周期越大安全系数越小，安全性越低。与边坡自振周期和振型比对后发现，地震波周期与边坡自振周期耦合引起的动力响应增大，不仅与周期耦合相关，还与相应的自振振型相关，只有与以坡体本身振动为主的振型耦合时，才会发生明显的动力响应增大，相应的安全系数明显降低。

结合清连高速公路白须公特大岩溶隧道施工过程，采用三维有限元软件(ANSYS)对白须公隧道的处治结构与隧道开挖的相互作用进行了数值模拟。以隧道开挖中处治结构和围岩稳定性为研究对象，从而分析处治结构在隧道开挖过程中的受力特性，以及隧道围岩在隧道开挖过程中的位移。通过计算结果，对处治结构在岩溶隧道中的支护效果进行了评价，采用桩-承台-单边支撑墙-联系梁的处治方式是安全可靠的。在隧道开挖过程中，开挖面附近的桩基应变、支撑墙压力都加速变大，随后逐渐稳定，说明处治结构承担了一部分围岩压力，在岩溶隧道施工开挖中发挥了重要作用。分析结果与工程实测数据比较吻合,可为隧道穿越大型溶洞提供设计和施工方面的借鉴和参考。

根据火山岩气藏特点建立了反映气藏渗流特征的双重介质数学模型，应用数值模拟的方法研究基质孔隙-裂缝-井筒之间的供排气机制，定量分析了不同产量的气井定产条件下，窜流系数? 对火山岩气藏稳产的影响程度。数值模拟结果表明，双重介质气藏气体窜流过程包括过渡段和稳定段，过渡段基质窜流量小于井底产出量，井底压降快，稳定段窜流量与井底产量相当，井底压降变缓，气体窜流进入稳定段所需时间决定于窜流系数。当窜流系数大于10-7时，窜流对气井生产影响较小；但当窜流系数小于10-8时，气井稳产受窜流影响严重，此时根据气井窜流系数的大小合理配产显得十分重要。结合新疆某口井的实例进行计算，验证了数值模拟结果的可靠性，证明供排气机理数值模拟对气藏高效稳产开采有一定的指导意义。

基于非牛顿指数描述的非达西渗流定律，同时考虑地基内部竖向附加应力随深度线性变化以及变荷载的影响，建立了一维固结控制方程并应用有限差分法进行数值求解，同时对不同参数单级加荷下的固结性状进行分析。结果表明：基于非达西渗流比达西渗流下固结速率要慢，且渗流模型中非牛顿指数越大，土层的固结速率越慢；土层厚度越厚，固结速率越慢，因此，传统固结理论中室内土样与地基土层之间的相似关系不再成立；作用于土层的平均附加应力越大，土层的固结速率越快；在单面排水情况下，附加应力分布对土层固结速率有较大影响；相反，双面排水条件下土层固结速率与附加应力的分布是无关的；荷载的加荷速率越快，则土层的固结速率越快。最后，讨论了达西渗流计算固结变形的适用范围。

利用ANSYS有限元软件对柔性桩单（多）桩复合地基的承载力进行了数值计算，考虑的因素有：荷载、置换率、桩长径比和桩距，研究结果表明：随着荷载桩和长径比的增加，柔性桩单桩复合地基的桩身轴向应力峰值基本出现在距桩顶0.1倍左右桩长处，两者的变化均导致桩、土沉降有相同变化趋势；置换率的增加会导致桩承担更多荷载，但桩-土沉降变化趋势相反，不利于柔性桩复合地基的共同沉降；荷载和桩长径比对柔性桩多桩复合地基桩体承担的荷载贡献不大，但会导致桩-土有共同的变化趋势；桩距的变化能够导致柔性桩桩体承担的荷载有较大范围的变化，桩间土沉降较之桩沉降趋势更为明显，对柔性桩复合地基承载特性有一定的影响。

基于改进伏斯列夫面超固结黏土三维本构模型，利用有限元软件ABAQUS材料子程序接口，采用回映应力更新算法，实现了该模型在有限元分析中的应用。通过该模型与比奥固结理论的耦合，对超固结比为8的超固结黏土在三轴压缩、三轴伸长及平面应变应力条件下的变形局部化问题，进行了水-土耦合弹塑性有限元分析。分析结果表明：剪切带带内、带外点经历不同应力路径；剪切带带外单元经历了体缩、剪胀及被吸水体缩过程，而剪切带带内单元一直保持剪胀趋势；剪切带的形成伴随着剪胀，剪切带内、外出现了负的孔压，且孔压的分布也具有局部化特性。关于剪切带带内、外的孔隙水压及体变变化趋势与剪切速率有关，而平面应变介于三轴压缩与三轴伸长之间，但平面应变较早出现剪切带。孔隙水的迁移速度影响剪切带带内单元的剪胀，进而影响剪切带的形成及发展；而围压和弱单元位置也对剪切带的形成也有影响。

采用有限元强度折减法，求得煤层开采后底板岩体破坏滑移面，并给出底板塑性区贯通过程，得出其滑移线与理论形态相近，底板塑性滑移形状类似Prandtl型，并与滑移线理论计算结算进行了对比，两者误差在10%以内，说明了采用有限元法求解煤层底板破坏情况是可行的。并用于模拟上保护层开采过程中底板及下伏煤层卸压范围，为保护层工作面回采过程中瓦斯来源提供理论依据。说明有限元强度折减法可用于确定承压水体上煤层开采其底板所需的临界厚度和上保护层开采过程中的有效层间距。

现有关于半无限含水层中隧洞渗流的解析解不能考虑衬砌部分排水的特性。假定土体和衬砌均为饱和均匀连续介质，采用土体与衬砌分算；利用复变函数解决孔口问题基本方法，对土体采用共形映射坐标变换，将土体中的渗流方程转换为与衬砌部分类似的二维Laplace方程圆环域的Dirichlet问题；通过Fourier解法，根据边界条件并利用流量连续条件，求得半无限空间中带衬砌隧洞渗流量和衬砌周边水头解析解答。分析了径深比、土体与衬砌渗透系数相对值、内壁水压力等因素对渗流量和衬砌周边水头的影响，并与数值算例进行了比较。结果表明，对浅埋隧洞该解析解仍具有较好的精度，是简便、实用的计算方法。

为验证天然结构性砂土离散元模拟中接触模型及其参数的合理性，设计了一套用于理想胶结颗粒成型及实现不同加载条件下接触力学特性测试装置。通过胶结颗粒成型装置在两大小相同的铝棒间形成具有特定几何尺寸的胶结物，随后，采用一系列辅助加载装置实现简单及复杂加载条件下胶结颗粒接触力学特性的测试。试验结果表明：该装置可用于胶结颗粒在不同加载条件下接触力学特性的测试，实测胶结颗粒接触力学响应与天然砂土离散元中接触模型基本相符，且其抗剪和抗扭强度均随着法向压力的增大而增大，在三维应力空间中胶结颗粒强度包线呈椭圆抛物面状。