就岩石在爆炸载作用下破坏块度分布的物理机理进行了分析。从分析可以看出，岩石破坏块度的对数正态分布与材料的多重破坏有关。在封闭爆炸情况下这种分布描述爆心附近岩石破坏块度的分布，此处材料处于静水压力状态，应变率很高，材料的破坏为多重破坏。而Rosin-Rammler分布主要描述离爆心较远处岩石破坏的块度分布，此处岩石的破坏主要是由环向拉力引起的径向裂纹所致，以单重破坏为主。

在三峡工程二期下游围堰拆除爆破中，其难点问题为混凝土防渗墙的一次性爆破拆除成功。由于混凝土防渗墙内有预埋的灌浆钢管及固定钢管的保持架，这种结构在以往的围堰水下防渗墙爆破拆除工程中是没有先例的。如果混凝土防渗墙爆破拆除仅仅只将混凝土爆碎，而钢管不炸断、保持架不松散则会使爆渣的水下开挖无法进行，因此将混凝土预埋灌浆钢管炸断及保持架炸散是关系到二期下游围堰拆除爆破成败的关键问题。针对这一问题，利用ANSYS/LS-DYNA计算软件和现场试验，研究了不同装药结构、药包直径等因素对钢管爆炸破坏效果的影响，讨论了钢管爆炸炸断破坏形态与装药结构之间的关系，在此基础上确定钢管爆炸炸断破坏的合理爆破参数及装药结构形式。二期围堰爆破拆除结果表明研究成果是可靠的。

冻土的动态力学特性研究是冻土静力学研究的发展和分析冻土体动力失稳等特征的重要基础。综述了国内外研究现状可知，冻土力学特性的研究集中在冻土的静态力学方面，动态力学性能研究大多是低频或小幅值的振动加载下的情况。根据应变率大小，采用分离式Hopkinson压杆装置研究冻土的高应变率下的冻土动态力学特性是可行的。冻土动态力学性能的研究是煤矿冻结法施工及人工冻结工程建设中安全有效快速施工的重要基础研究，具有重要的理论意义和工程应用前景。

进行含软弱夹层顺倾边坡单孔爆破数值模拟，分析爆破过程中上覆岩体受到的应力作用、爆破层裂效应及其对边坡稳定性的影响。模拟结果表明，爆破层裂作用具有分区特性，爆轰气体对夹层的冲刷、推移作用形成夹层爆腔区，爆腔区外围是压密区，其次是离析区，离析区以外的夹层未受爆破层裂作用的影响；上覆岩体在空腔区受到爆轰气体膨胀压力作用，临近夹层壁面的峰值压力达0.75 GPa，压密区受到夹层挤压衍生的向上压力作用，压力峰值达0.21 GPa，且压力衰减较慢；空腔区的上覆岩体与夹层脱离，压密区和离析区改变了夹层与上覆岩体的接触状态，使模型的稳定性降低。剪切试验验证了数值模拟关于爆破层裂效应降低模型稳定性的结论。

单粒子冲击破岩与粒子冲击钻井的真实工况有一定的差异，因此，需要研究多粒子联合冲击破岩的规律。在双粒子联合冲击破岩条件下，利用LS-DYNA的参数化设计语言，采用无量纲化分析方法，选择粒子间距、直径、初速度和入射角度为设计变量，建立了它们与岩石破碎体积和侵入深度之间的关系，并绘制了它们之间的变化关系曲线图。进一步分析这些曲线图的变化规律后发现：间距为0.25个左右的基准直径、粒子直径取0.8~1个基准直径、冲击初速度取每秒32 000~40 000个基准直径、入射角度为0°~40°，粒子冲击破碎岩石效果达到最佳或接近最佳。这些结果可以作为深入研究多粒子联合冲击破岩的参考依据。

伞状抗拔锚是一种新型的锚杆装置。通过现场试验获得了其抗拔承载性能，从正常使用条件下Q-S曲线可见，与同场地施工的抗拔桩比较，新型伞状抗拔锚的承载力显著提高。鉴于试验条件的不足，未能获得伞状抗拔锚的极限承载力。为获得伞状锚达到极限状态时的Q-S曲线，采用ABAQUS有限元软件，对伞状抗拔锚和抗拔桩的原位抗拔试验进行数值模拟。模拟主要分2步来实现，先通过调节参数得到与试验一致的正常使用条件下的Q-S曲线，然后增加荷载，得到极限状态下的伞状抗拔锚的Q-S曲线。结果显示，伞状抗拔锚能够充分调动其扩大端的土体参与抗拔，得到的Q-S曲线表明伞状锚的抗拔性能存在很大潜力，具有显著的优越性。

采用分离式Hopkinson压杆（SHPB）上对花岗岩进行了101～102 s?1应变率段的动态压缩试验。试验主要做了以下3点改进：（1）采用大直径变截面锥杆，并严格限制试件长径比；（2）选用退火紫铜片和药用胶布作为脉冲整形器；（3）在入射杆与试件接触端面加设万向头。此外，通过高―低应变率重复加载试验得到了花岗岩材料在变速重复冲击下特有的力学性能。结论表明，在此应变率段花岗岩材料具有明显的应变率硬化效应，峰值应力前应力-应变曲线的跃进特性。

以不同风化程度的砂岩试件为研究对象，对其单轴、三轴力学强度进行了试验研究。结果表明，随着风化程度的增加，砂岩的力学强度逐渐降低；三轴曲线的主应力差 对砂岩强度的影响基本呈线性；不同风化程度的砂岩试件的内摩擦角随着风化程度的增加，摩擦角逐渐增大；而凝聚力则随着风化程度的增加而减小。建立了岩石三轴受力的抛物曲线-线弹性-Duncan双曲线-塑性软化-残余理想塑性5段式模型，模型能够正确反映砂岩三轴受力变形特点。

汶川地震时极震区产生了严重的地震地质灾害，其中强烈地震动造成的岩体动力破坏是造成灾害的根本原因。从极震区含义、地震动特征、岩体地震动力破坏概念、地震松动岩体和方法论等方面初步探讨了极震区岩体地震动力破坏问题。极震区是未来地震的潜在震源区，区内的地震属于直下型。极震区地震动具有不同于非极震区的地震动特征，岩体地震动力破坏的复合性特点就是地震动的不确定性造成的。对极震区岩体动力破坏概念的理解应考虑地震动的特点。地震松动岩体是极震区地震动造成的一种特殊破坏类型，是形成震害次生灾害的重要原因。岩体工程地质力学等学科的思想方法和技术手段为研究极震区岩体地震动力破坏这一命题提供了良好的基础，预测和评价极震区因岩体动力破坏造成的工程震害和地质灾害，减轻和预防未来地震时的灾害损失，是极震区岩体地震动力破坏研究的目标和方向。

基于近场地震记录频谱分析，结合地震危险性分析得到的基岩场地反应谱，进行了高山峡谷地区大型地下洞室群的人工地震动加速度时程的合成。该方法使用三角级数迭加法，利用攀枝花地震动记录进行傅里叶变换，得到离散点的傅里叶幅值谱，选择两个卓越频率作为控制傅里叶谱的峰值控制点，通过反复迭代生成了初始人工地震波，根据高山峡谷地形进行了深度修正、基线校正和高频滤波，最终生成了可以用于FLAC和ABAQUS等数值分析软件的人工地震动加速度-时程。数值分析表明，此方法拟合的人工地震波可以较好地反映不同频谱对地下洞室群强震响应的影响。

建立单一微裂纹在单轴压缩荷载作用下的力学模型，采用宏观复合型断裂理论中的最大周向应力理论，求出单一微裂纹达到稳定时的形态尺寸。利用分形损伤理论，求出不同荷载阶段的分形维数；由分形维数的定义导出了不同荷载阶段的裂纹个数的变化情况；结合单一微裂纹的形态尺寸，求出不同荷载阶段中岩石孔隙率与荷载值之间的关系；利用目前被广泛采用的超声波纵波速度与孔隙率的关系式，最终导出单轴压缩荷载作用下岩石超声波纵波速度与应力的理论关系式。进行岩石声–应力的试验测试,根据试验成果作出声–应力曲线，并与理论声–应力曲线进行比对，结果表明，理论模型比较适合于反映岩石受载全过程中的后半部分的声–应力关系。

裂隙岩体渗流与岩体其他分析密切相关。岩体裂隙网络渗流理论最初主要是建立在线性立方定律的基础基上的，当裂隙水头较大或者流速较大时，裂隙水流不再满足线性立方定律，此时如仍用线性立方水流分析，无疑将会给渗流分析带来较大的误差，甚至引起工程事故。当裂隙水流不满足线性立方定律时，研究这种渗流自身的规律则是非常重要的，也是必要的。通过研究裂隙网络稳定和非稳定情况下的非线性渗流、非立方渗流规律，得出以下结论：①当渗流规律偏离线性渗流较远时，按非线性渗流计算出的水头分布和流量与线性渗流相差较大；当偏离不远时，计算出的水头分布和流量与线性渗流相差较小，可近似简化为线性渗流分析；②当渗流偏离立方渗流较远时，按非立方渗流计算出的水头分布和流量与立方渗流相差较大；当偏离不远时，计算出的水头分布和流量与立方渗流相差较小，可近似简化为立方渗流分析；③对于非线性非立方渗流，应综合考虑非线性与非立方两种因素对渗流的影响。

利用电液伺服疲劳试验机系统研究了砂岩在单轴受压循环荷载作用下的疲劳损伤特性，配合智能型超声波检测设备及损伤在线实时监测系统，对砂岩试件在疲劳损伤过程中的声学参数（超声波速、时域波幅、波形）进行了实时的测量及详细地分析研究。结果表明，在循环加载过程中横向超声波速随损伤的发展变化比较敏感，呈现有规律的倒S型三阶段衰减现象，可以客观地描述砂岩的疲劳损伤特性及直观地反映疲劳损伤的各个阶段；超声波时域幅值在砂岩疲劳损伤过程中变化不稳定；波形在砂岩损伤过程中从有规则的纺锤形逐渐发生畸变，波形相关系数随循环次数的增长呈现整体下降趋势。研究成果进一步丰富了声学数据在疲劳损伤过程中的应用，从声学角度探讨了岩石疲劳损伤过程的微观机制，为进一步选择声学参数进行岩石疲劳损伤过程的跟踪识别提供试验依据。

土体泊松比是反映土体侧向变形的重要参数，但是目前的研究应用与模型参数的重要性不相符。通过基于局部变形测量的三轴试验，分析了泊松比的变化规律：在相同的成样方法和控制密度条件下，同一种材料的颗粒排列组合结构基本类似，在不同围压条件下的试样变形规律基本保持一致；随主应力比的增加，切线泊松比也随之增加，建立泊松比与主应力比之间的关系更符合泊松比取值规律。

对掺入不同聚合物乳液的7组21个混凝土试件进行不同荷载条件下的超声波测试，研究了聚合物乳液对混凝土声速和加权谱面积等声学参数与应力相关性的影响。研究表明：纯丙乳液和苯丙乳液能提高混凝土声-应力的敏感性，有机硅砂浆防水剂和聚醋酸乙烯乳液对混凝土声-应力敏感性有弱化作用，丙烯酸酯共聚物乳液对混凝土声-应力敏感性影响不大。

岩石锚杆基础作为架空输电线路塔基中的一种特殊基础型式，可以充分发挥原状岩体的力学性能，具有良好的抗拔性能。根据目前岩石锚杆基础原型试验的结果，《架空送电线路基础设计技术规定》中所推荐的单锚基础抗拔承载力计算模型中，理想45?破坏模式与实际不符，按其设计计算值偏差较大，可能导致设计成果不安全。为此，依据极限平衡原理基于围岩强度建立了较为合理的抗拔承载力计算模型，力学推导得出了相关公式，并进行了简化。通过推导公式计算值与实测值、设计值对比验证可知，抗拔承载力极限值位于 ～ 区间内，与推荐公式 的计算值一致性较好，能满足工程应用精度，具有可行性。

颗粒流问题在自然界和许多工程领域都可能遇到。采用特殊的内外筒均可单独旋转的同心圆筒颗粒剪切实验装置，测量了非均匀离散颗粒在旋转剪切流动下的切应力变化，分析了颗粒浓度、粒径与边界条件等因素对颗粒流动应力的影响。结果表明，颗粒浓度和颗粒粒径均对剪切应力产生影响，Savage实验（内筒旋转）和Bagnold实验（外筒旋转）的结果产生差异的主要原因是边界滑移和旋转离心力。同时，基于已有成果，深入研究了颗粒应力关系变化的特点和规律。

颗粒物质是大量离散的固体颗粒相互作用而组成的复杂体系，具有非连续和接触耗散等基本特征，其物理机制研究是近20年科学前沿之一。砂土就是典型的颗粒物质，土体中的有效应力是作用在土体骨架上的平均应力，土体变形主要来源于骨架上的颗粒位置，但对土体骨架并没有一个清晰的物理描述。近期颗粒物质力学研究认为，体系中颗粒相互接触形成的网络结构是外荷载传递路径的物理基础，可能就是土力学所指的骨架。同时还发现，较大的力通常沿着准直线的路径传递，人们常把传递较大力、与该准直线路径对应的若干颗粒组成的链状结构，称为强力链；弱力链则传递较小力。力链结构及其演变规律的描述是颗粒物质研究的核心之一。以单轴侧限压缩数值模拟为例，对比说明了土体颗粒骨架与力链结构的关系，明确提出强力链网络决定颗粒体系的宏观力学行为。

颗粒体系由大量离散颗粒组成，普遍存在于自然界中，比如砂土地基、泥石流及滑坡体等。外荷载通常沿着准直形的路径在体系内传递，形成区别于单个颗粒和整个体系的细观结构——力链，亦即颗粒物质具有典型的多尺度特征。采用颗粒离散元方法模拟刚性块体压入颗粒体系的过程，计算得到了刚性块体底部所受阻力与压入深度的幂率关系；给出力链的判断准则和搜索强力链程序，构建颗粒体系强力链网络，并分析了压入试验过程中力链的演变及其长度的分布规律。

通过散体介质材料单元颗粒排列组构表达的细观结构力学关系，建立了用颗粒密集度、颗粒排列组构关系和颗粒间摩擦特性等非连续介质材料特性参数描述的散体介质材料本构模型，从而实现散体介质材料宏观连续介质描述的等效应力表达。通过该模型可采用数值方法进行散体介质材料准静态情况下的力学特性分析。文中最后基于有限元软件ABAQUS，进行了该本构模型的二次开发。数值算例结果验证了所建立散体介质材料本构模型的适用性。

针对混合料生产过程中贮料仓卸料时可能出现的离析现象，通过室内小型模拟试验，观测集料从仓体流出的过程，分析流出材料颗粒组成均匀性的变化特点。结果表明，混合料贮料仓卸料时的离析现象主要是由于细料向下渗透而产生的，集料下落时，细料在自重力作用下通过空隙结构向下渗透，集料发生离析；集料粒径比、分布宽度、平均粒径等因素的变化使料仓中形成不同的集料的空隙结构，使得细料的渗透作用的发生程度不同，从而引起集料离析程度的差异。

对颗粒材料中的力链分布特征的了解，有助于从根本上了解颗粒材料基本性质。借助光弹实验，对两种直径混合的颗粒材料在二维直剪作用下的平均强度力链分布和几何结构变化进行了初步的探索。光弹实验方法是目前能够直观观察到力链分布的唯一有效的实验方法，在进行光弹实验前，设计研制了光弹直剪仪并进行了多次光弹圆盘颗粒材料退火实验。利用数字图像技术对光弹实验结果进行处理，并尝试用彩色梯度算法表征颗粒材料的平均受力情况，并获得平均强度力链。结果表明，二元颗粒材料集合体的几何结构具有各向异性。对力链方向统计分析表明，平均强度力链出现了局部化。

颗粒间的滑动、滚动摩擦对其微观、宏观动力特性有很大的影响。在颗粒流体动力学研究中，对颗粒介质的滑动摩擦已有深刻的认识，而对滚动摩擦及其与滑动摩擦间相互关系的研究还需进一步深入。滚动摩擦的影响因素较多，且作用机理复杂，至今没有形成统一的理论。通过颗粒滑动–滚动摩擦试验，分析了颗粒表面粗糙度和形状对颗粒摩擦力的影响，初步研究了颗粒滚动–滑动摩擦的转化机制。试验结果表明：颗粒在不同的粗糙度和不规则形态影响下表现出滑动或滚动的不同运动形式，并呈现出一定的转化特性。该试验还进一步测定了颗粒滑动、滚动摩擦系数，定性地分析了颗粒的表面粗糙度和几何形态对它们的影响。

颗粒物质是大量固体颗粒相互作用而组成的复杂体系。颗粒间孔隙水具有复杂连通结构和复杂的流动规律，直接影响颗粒体系的变形和强度，目前颗粒间隙液体的挤压流动和剪切运动分析是流体力学的难点。基于Reynolds润滑理论，导出了存在填隙双黏度流体时，两刚性圆球间流体的挤压流动速度场和压力方程。根据应力的变化情况，将流体分为屈服区和未屈服区，讨论了两区厚度与流体及颗粒参数的关系，分析了流体压力分布随计算参数的变化规律，得到了法向挤压黏性力的积分表达式，并给出了黏性力随不同参数的变化规律。

颗粒物质是大量固体颗粒体系的集合体，其特性区别于普通固体和液体等物质的性质，颗粒物质基础力学问题的研究20年来一直是科学的前沿，从分析多尺度结构和相关物理机制的角度研究颗粒物质可能取得突破。首先介绍了微观尺度——亦即单颗粒尺度颗粒间接触力的检测方法，包括高精度电子天平称重法、显色灵敏复写纸压痕方法、光弹实验方法、荧光共聚焦显微镜法和磁共振弹性成像法等，根据检测过程中是否对颗粒带来影响划分为接触式检测和非接触式检测两大类，并对这些方法的工作原理、检测结果和优缺点进行了评述。我们指出接触式测量对颗粒体系带来了或多或少的干扰，特别是由于力链对局部力的变化反应极为敏感，轻微的变化足以使得力链结构发生很大变化，开展无干扰的光测实验是必然的发展趋势，而现阶段开展二维光弹性实验是很有意义的。最后介绍了作者正在进行的颗粒物质光弹力学实验的研究工作。

采用改进的低频内耗仪研究了几种常见颗粒体系（沙子、玻璃珠）的相对能量耗散性质：能量耗散的振幅谱和频率谱。实验发现，振幅谱中随振幅增大形成一个能量耗散峰，而频率谱线中则观察到随着频率的增加依次出现四个能量耗散峰，对应着体系模量的四个衰减。随探针插入深度的增加相对能耗先增加后减小，出现一个能耗峰值，该峰值对应的深度为体系的临界深度。基于对颗粒体系的介观分析，提出一个流变模型来阐述流变耗散机制，结果表明摩擦在颗粒力学响应中除耗散能量外还起到增加体系弹性的作用。频率谱的分析表明颗粒中还存在另一种耗散机制：颗粒链的共振耗散。

采用小波分析和快速傅立叶变换相结合的方法，对工程案例的爆破震动近、中远区的实测原始信号进行小小波分解和重构，得到重构后各子频带的时间信号及频谱，在此基础上通过Matlab语言编写程序研究爆破地震波沿各分区信号的频谱及能量分布特征。指出：爆破震动各分区的主频从大到小排序为：近区>中区>远区；随着比例距离的增加，低频带能量所占信号总能量的比例升高，高频带能量所占比例下降；频率越低的频带信号，持续时间越长；除主频所在频带外，在0～2.441 5 Hz频段（比较接近建筑物的自振频率），爆破震动信号在水平方向占有不小的能量比例，故建筑物进行结构设计时考虑水平方向的抗震尤为重要。

目前煤矿巷道锚杆支护设计尚存在不足，造成锚杆锚固能力未能充分发挥，支护材料浪费和支护成本偏高。基于围岩与锚杆共同作用原理，通过锚杆受力监测，对锚杆支护参数进行设计，有助于充分发挥锚杆支护的优越性。针对陕西某煤矿巷道条件，通过计算和锚杆受力监测，调整锚杆参数的方法，进行锚杆支护参数设计，实现锚杆支护的参数优化。应用结果表明利用这一方法能够准确、快速地得到锚杆的支护参数，充分发挥了支护锚杆的承载能力，实现了支护优化。本文工作对改进煤矿巷道支护设计具有一定的实际意义和工程价值。

水对边坡的失稳有很大的影响，在内蒙古西部干旱地区，往往由于集中降雨导致大量的路堑边坡失稳破坏，本文分析了降雨对边坡的不利影响，提出了考虑降雨作用的边坡稳定分析方法，并通过工程实例对该地区的边坡稳定性进行数值分析计算，其方法对干旱地区的路堑边坡设计及稳定性评价具有重要的借鉴意义。

依靠模型试验与力学计算，分析了隧洞破坏机制与型式，提出将基于有限元强度折减法求出的围岩安全系数作为稳定分析判据。现有各种围岩分类中都有一些标志围岩稳定性的标志性说明，在前人基础上，提出了各级岩体的稳定性标志，尤其提出了一种新的定量标志，即将隧洞在无衬砌情况下的围岩安全系数作为隧洞稳定性定量标志。由此，在给出的相应稳定安全系数基础上反算出各级岩体的强度参数，以提高强度参数的准确性。提出了岩质隧洞的设计计算方法，采用有限元强度折减法计算围岩安全系数，采用有限元法计算衬砌安全系数，并对青岛市某地下工程进行数值模拟，分别计算了围岩和衬砌的安全系数。初步建议岩体隧洞的设计标准：初期支护后，围岩安全系数不小于1.15～1.2，初衬的安全系数不小于1.3；二次支护后围岩安全系数高于1.25，衬砌的安全系数大于2.0～2.4，以确保隧洞在施工和运行过程中的安全。

内蒙古省际通道新林北至扎兰屯段一级公路修建过程中，一些局部路堑边坡出现了较严重的边坡滑塌现象。目前公路行业的路基设计施工规范中尚没有涉及高寒地区路堑边坡的设计施工方法，也缺乏此类地区路堑边坡的稳定性设计评价标准。为此在进行了大量调研工作的基础上，对路堑边坡的破坏机理进行了分析，提出了确保公路路堑边坡稳定的有效措施及相应的计算方法，成果可为其他类似工程借鉴参考。

武隆县政府滑坡规模巨大，滑坡体长280～340 m，滑坡体厚15～35 m，滑坡推力最大达9 000 kN/m，采用一排抗滑桩难以抵挡如此巨大的滑坡推力。设计采用了多排埋入式抗滑桩进行支挡，将桩的长度减小了约1/3，节省了工程投资。介绍了该滑坡采用埋入式抗滑桩的设计计算方法，重点介绍了采用有限元强度折减法对多排桩的推力及桩的长度设计与计算，供同行或类似工程参考。

矿井底板突水是一个复杂的多物理场耦合问题，结合含断层破裂带条件下采场开采的工程背景，通过离散元流固耦合分析，研究了采场工作面推进过程中断层带的变形与受力情况以及底板支承压力、渗流矢量和渗流速度的动态发展规律和分布特征。相关模拟结果表明，采场中煤层的开采与断层破裂带之间是相互影响的，以支承压力为代表的采动应力是底板破坏形成导水裂隙带及断层“活化”突水的一个主要诱因，而断层的存在也使得工作面与断层带范围内的围岩应力更加集中，增大了底板破坏突水的危险性。采动过程中，底板破坏所形成的导水裂隙带主要集中在工作面前方及下方围岩中，这些区域渗流速度较大，是形成突水的主要通道。

传统岩质基坑支护设计方法通常没有考虑岩质基坑与支护结构相互作用以及相邻建筑物对支挡结构和岩质基坑稳定性的影响。结合实际工程，采用PLAXIS有限元软件，分别应用有限元强度折减法和有限元法对具有相邻建筑物条件下的岩质基坑的稳定性和变形、岩石侧压力、基坑开挖对相邻建筑物的影响以及支护结构的优化设计等方面进行了分析。结合《高层建筑结构设计规程》和《建筑地基基础设计规范》提出了相邻既有建筑基础变形的控制条件，并以此作为控制基坑变形的依据，并根据岩质基坑的变形限值计算岩石侧压力和进行岩质基坑支护设计，该方法能够有效地节约造价和缩短工期。

选取清江水布垭电站尾水洞区域，通过正交设计构造不同的开挖与支护施工方案，建立三维数值模型，模拟施工开挖衬砌支护过程，研究了复杂地质条件下大型地下洞室群围岩开挖位移和塑性区；用进化神经网络学习预测其余方案，优化全局方案，构建稳定性的综合判据指标，分析大型洞室群的整体稳定性，得到最优的施工顺序，为设计和施工提供了参考依据。

以印度Koyna地震为输入动荷载，利用ABAQUS软件建立了一个均质土坡动力数值分析模型。在此基础上，分析了该地震作用下边坡的动力响应规律。结果表明，边坡对地震加速度存在放大作用，坡顶水平向峰值加速度为1.0 m/s2，约为输入地震峰值加速度的3倍；坡顶竖向峰值加速度为0.8 m/s2，约为输入地震峰值加速度的3.2倍；在当土体发生破损以后坡体位移随地震持时的增加而增大，存在变形累积效应。研究结果有助于进一步揭示边坡在地震作用下的失稳机制。

由于岩土工程的复杂性及其数据的不确定性、不完备性，需要发展经验评价边坡稳定性的体系，以适应中国山区交通工程建设的需要。基于Bieniawski的RMR体系、Barton的Q体系、Romana的SMR体系和Palmström的RMi体系发展出来一种边坡稳定性评分体系。新体系建立了新的不连续面状态描述和评分标准；考虑了天然降水的影响；对应控制性不连续面，考虑了其不连续面状态，并给出了评分方法。通过实例展示了新体系的易用性和一定的客观性。

以广州飞碟训练中心人工高边坡工程为背景，讨论了人工高边坡设计中的若干关键技术问题，介绍了边坡设计方案。基于相同物理模型和边界条件，先后运用不同极限平衡理论分析该高边坡稳定性，分析了不同极限平衡法计算结果的差异和原因，以及极限平衡法在边坡计算中的限制。运用有限元强度折减法进行相同条件下的计算，并对不考虑锚索加固和考虑锚索加固的边坡计算结果进行比较，分析边坡变形特征和破坏机制，指出有限元折减强度法的优势。

数值方法所得出结论的可靠性很大程度上取决于岩体力学参数的选取，因此基于损伤演化分析，对损伤变量与围岩力学参数之间关系进行了研究。在各向同性损伤的假定下，通过分析开挖过程中围岩损伤演化，建立了采用损伤变量对弹性模量、泊松比、黏聚力、摩擦角等围岩材料参数进行估算的方法。采用弹性纵波波速定义初始损伤，根据壁城隧道现场监测资料建立ANSYS渐进性数值模型，反演典型断面开挖过程中围岩的宏观力学参数。分析结果表明，该方法可以有效地确定围岩力学参数的变化情况，与实际情况吻合较好。

桩的上拔承载性能的宏观力学现象与桩周土细观结构变化相关，应用细观力学的颗粒流（PFC2D）数值模拟方法对承受上拔荷载作用的桩基进行了分析，数值模拟了上拔荷载作用的桩及桩周土的细观力学特征，研究了桩侧摩阻力的分布、桩周土剪切带的形成过程，较好的再现了桩的荷载－位移关系的实验结果，并与宏观物理实物试验的位移实测结果作了对比分析。分析了土体中剪切带形成过程中的颗粒间的细观变化及其形成过程，当上拔荷载达到极限时，上拔桩的剪切带形成原因是密砂的应变软化效应；颗粒流数值模拟的颗粒接触力与实物物理试验桩侧摩阻力是同一的，数值模拟的荷载-位移曲线与实物物理试验的荷载-位移曲线一致；桩侧摩阻力、桩上拔过程中剪切带的形成过程、桩上拔荷载-位移关系与颗粒流数值模拟的颗粒分布、速度、接触力的细观参数的变化密切相关。桩承受荷载过程中土颗粒细观结构变化的颗粒流仿真，是关于细观力学特征与宏观力学响应的初步研究。

针对爆破方案选择的复杂性，在灰色关联分析的基础上，利用层次分析法，结合判断矩阵对各指标进行权值分配，将指标的关联系数与其权值相结合，提出了爆破方案综合评价模型，该模型以权重的形式体现各个评价指标对整体的影响程度，利用判断矩阵进行权值分配克服了以往权重赋值主观性较强的局限，最终以关联度为定量指标来对爆破方案进行比较分析，并以回坡底矿爆破方案评价为实例，具体说明了该模型的科学合理性。

复合地基在我国土木工程领域应用广泛。这类场地的地震反应如何呢？这对于结构设计的地震动输入是一个重要的问题。本文使用二维有限元分析程序——FLUSH，计算不同输入波和不同置换率情况下的地表加速度峰值和加速度反应谱，并围绕置换率对场地地震反应的影响进行了分析讨论。

颗粒材料的亚塑性模型以Jaumann应力率张量及变形率张量描述本构关系，基于Cauchy应力的Jaumann速率及变形率给出了有限元的切线刚度矩阵，由此指出在严格意义上基于ABAQUS二次开发的亚塑性模型数值实现必需借助UEL接口。为了简化程序开发，文中建议了与有限元相结合的两种近似切线模量矩阵，即基于矩阵广义逆一致性切向模量矩阵与近似切向模量矩阵，从而形成了通过UMAT接口实现亚塑性模型的数值方案。由此降低了程序开发的难度，同时也可借助ABAQUS的后处理功能，提高了工作效率。数值算例表明了所开发程序的正确性以及所建议方案的可行性。

限于施工现场条件，目前的隧道量测位移均是隧道实际位移的一部分，而隧道量测全位移则少有研究。以厦门海底隧道工程为依托，对隧道开挖各部拱顶下沉监测数据进行了回归分析，得出了海底隧道CRD1和CRD3部拱顶下沉未监测到位移的第1部分Y1。采用三维有限差分程序研究海底隧道各部位移全曲线，得出了掌子面到达研究断面前发生位移所占比例。根据实测资料得出海底隧道CRD1部和CRD3部拱顶下沉未监测到的位移第2部分Y0。将Y0和Y1与实测部分Ym相加，即得到隧道位移全曲线。

自然条件下，颗粒介质大多以非规则单元形态存在。非规则几何形态对颗粒介质的宏观力学性能有很大影响。针对颗粒单元的不同几何形态，采用团颗粒单元对离散介质的直剪试验过程进行了离散元数值计算，详细地讨论了颗粒形态对离散介质剪切强度的影响。该非规则颗粒由不同形态、不同数目、镶嵌尺寸、组合方位和颗粒大小的球形颗粒进行随机构造，其在局部与整体坐标之间的转动、力矩和方位关系通过4元素方法进行确定，基本球体颗粒之间的作用力采用具有Mohr-Coulomb摩擦定侓的Hertz-Mindlin非线性接触模型，并考虑了非线性法向粘滞力的影响。通过构造7种具有相同的质量概率分布的不同形态的团颗粒，在不同法向应力下，对团颗粒的直剪试验进行了离散元模拟，分析了不同形态颗粒的剪切强度。通过对不同形态颗粒介质剪切强度的数值分析，进一步揭示了非规则颗粒间的咬合互锁效应，为分析非规则颗粒的宏观动力特性提供了依据。

5.12汶川特大地震发生后，某气田在岩盐层段发现了多口井套变，为了能有效地治理，急需了解其套变的原因和规律。为此，利用真三维接触有限元分析方法研究了震前套管应力和变形分布规律，并在原有边界条件基础上，在模型的顶面进一步施加不同震级地震载荷，重新分析套管应力和变形的分布规律。对比二者分析的结果发现：无论是震前还是震后都显示岩盐层段套管的应力和变形水平明显高于套管其他部位，且基本规律是震级越高套管在岩盐层段的应力水平和变形越大。对比有限元计算震前和震后套管应力和变形的结果还发现，仅5.12特大地震载荷的竖向分量所产生的应力水平已经超过了套管的屈服强度极限，因此，可以判定此次地震是导致该气田盐岩层段出现套变的真正原因。

进行钻头钻进过程的仿真对于优化钻头设计、提高破岩效率以及钻头选型都有着重要的应用价值。以现场实钻数据为基础，采用“黑箱法”为钻头钻进岩石互作用仿真模型的基本建模方法，对决定钻头钻进性能的齿坑模型和牙齿吃入岩石的力-吃深模型进行了仿真建模。并采用误差梯度下降算法来估计不同钻头结构和岩石性质所对应的模型参数，进而实现对钻头钻进过程的仿真。采用实钻数据反演的建模思路有利于利用大量的现场数据实现对模型的完善，更好地反映现场的各种钻井工况，使钻头破岩仿真技术在实用性和经济性上前进一大步。

采用三维颗粒流计算程序，对堆石料的大三轴排水剪切试验过程进行了数值模拟。在数值模型的生成过程中，使堆石料集合体达到规定密度和级配；采用动态松弛算法迭代求解，并引入粒间阻尼，以吸收颗粒填装的多余动能使其稳定；颗粒间引入黏结力来提高试样的峰值强度；确定堆石料的细观力学参数，拟合室内试验应力应变曲线。模拟不同围压下堆石料的试验，得到的应力-应变曲线与室内试验基本一致，说明颗粒流方法可以较好的模拟堆石料的大三轴试验过程。由于没有考虑颗粒形状及颗粒破碎的影响，造成大应变剪胀偏大。

构筑物在爆破地震载荷作用下发生破坏是一个非常复杂的损伤累积过程。在进行爆破地震效应研究时，不仅要考虑几何距离、爆破条件以及地质条件对爆破振动强度的影响，也要关注结构本身的劣化过程。据此提出应用疲劳理论进行爆破地震效应分析的思路。首先，阐述了爆破震动应力谱测量的基本方法。其次，针对于三峰谷雨流计数模型的不足，提出了改进方案。改进后的计数模型融等值点压缩、峰谷值检测以及循环计数为一体，简化了计数过程，运用改进的计数模型分析了震动应力谱，得出了各种循环的频数分布规律。统计结果表明，单次爆破中绝大部分为小幅疲劳循环，而且拉压循环所占的比例比较大。

剪切载荷下的饱和岩石，在初始阶段出现几条细的剪切带，最后均形成一条剪切带。为了分析这个现象，将饱和岩石中剪切带的发展分为多阶段的过程进行分析，针对几个有限幅值扰动下剪切带的演化进行研究，获得了剪切带从几个小的非均匀扰动演化为最后充分发展的剪切带的详细过程。结果表明，剪切带的发展由两个阶段组成：非均匀剪切过程和实际剪切带发展过程。

采用LS-DYNA有限元软件，对分别使用单一锚固结构和新型复合锚固类结构加固的洞室在抗爆炸荷载作用下的性能进行了数值模拟。分析了在爆炸条件下应力波传播及爆坑形成过程、爆炸近区围岩中的压力波和复合锚固结构构造措施断裂缝形成过程，与试验结果的可靠性相互验证，并对其作用机理得出一些初步认识。结果表明：两个模型的计算爆坑大小与试验结果基本吻合；复合锚固构造措施段使得锚固区外的介质内出现了局部自由面，当爆炸应力波经过自由面时产生反射拉伸波在此处产生了裂缝；复合锚固结构洞室拱顶垂直向振动加速度峰值比单一锚固结构洞室的约小23.7 %；单一锚固结构洞室比复合锚固结构洞室更容易出现结构性的冲切破坏和拉伸剥落破坏。

为了实现三维建模过程的智能化以及自动化，以及使复杂地质体三维建模过程变得简单，针对CAD图形资料编写了能够直接将地表、钻孔等地质信息读入到数据库的DXF接口程序，提出了一种利用GA-Kriging插值手段对地层属性进行插值并最终实现三维可视化快速建模的方法，并且在此基础上基于VTK图形库实现了三维建模、等值线绘制、钻孔显示、切片以及特定地层的提取以及体积的计算等功能。在编写Kriging插值算法时，为了实现块金常数、变程等常数取值的自动化、最优化，应用GA智能算法求解。最后，通过地铁隧道的一个工程实例，对建模方法以及相应的算法模块进行了验证，表明方法具有一定的优越性。

为了结合地质雷达探测图像和钻孔数据共同用于地层的三维建模，根据反射波组的同相性和反射波形的相似性，通过与钻孔采样数据的对比，从处理后的地质雷达数据中提取出虚拟钻孔数据用于建模；基于该类数据的一般分布特点，根据曲面光顺的条件构建了网格的插值算法。采用该方法对某区域进行了三维地层建模。

在弹丸侵彻混凝土的数值模拟过程中，材料模型及其相关参数的选取是一项关键且复杂的工作，其原因在于混凝土动力学材料模型参数众多，一般都在几十个以上，而且大多数参数无法通过试验直接获得，有些甚至没有明确的物理意义。通常的办法是通过试验确定少量参数，然后通过数值模拟计算结果反推其他模型参数。鉴于这种情况，非线性动力分析软件LS–DYNA增加了自动生成参数的功能，该成果是由Schwer等在损伤混凝土材料模型的基础上通过大量总结得到的，该特性很大程度上方便了用户在混凝土侵彻数值模拟方面的工作。利用LS–DYNA的该项功能，模拟了Forrestal的部分侵彻试验，并将计算结果同试验数据、经验公式计算结果做了对比分析。结果表明，自动生成参数功能是一种研究弹丸侵彻混凝土问题的简单而有效的办法。

新型复合锚固结构是指“锚杆-构造措施”型复合锚固结构，用于洞室的加固支护。“构造措施”是指在锚杆里端规律设置一段表面经过处理的空孔。这段空孔对周围介质起弱化作用，因而称为“弱化孔”。新型复合锚固结构优化设计因素包括：①弱化孔直径d；②弱化孔密度；③弱化孔长度l；④锚固区厚度t。利用LS-DYNA程序依次对4个因素的优化设计进行了数值计算分析，得出：弱化孔直径的优化设计值为 1.0 cm；弱化孔密度的优化设计为沿环向布设24个弱化孔；弱化孔长度的优化设计值是 25 cm；锚固区厚度的优化设计值是 25 cm（或锚固区厚度与弱化孔长度的比值为1）。

常规DCD(dynamic canonical descent)算法具有全局优化能力且无需考虑目标函数的可微性，只要预先定义优化空间即可，但是该算法的收敛速度有限，为此提出了变参数DCD算法，并建立了其相应的算法迭代格式。在数值试验和工程应用中将该变参数DCD算法与常规的DCD算法进行比较，其结果均表明：变参数DCD算法在全局优化能力和收敛速度上找到了一个均衡点，该算法不仅具有DCD算法的全局优化能力，而且收敛时所需的目标函数评估次数少，在优化过程中该算法展示出了稳定性强且优化结果可靠度高的一面。

在土工试验中，粗粒土的力学性质需要考虑颗粒粒径R和试样尺寸L的影响，而利用离散元软件进行数值模拟时，模拟结果的准确性受到计算规模的影响，而计算规模由特征长度比值L/R控制。利用量纲分析理论，可以得到粗粒土数值模型的微观参数和宏观力学参数之间的相似关系，而影响粗粒土抗剪强度的无量纲参数组中，包含特征长度比值L/R。一系列数值三轴压缩试验表明：当L/R足够大（L/R >40）时，L/R对粗粒土抗剪强度没有影响；当L/R较小（L/R<30）时，由于边界摩擦作用，试样的抗剪强度会随着L/R的变化而有较大改变。文中也对离散元软件PFC2D/3D提供的伺服机制进行了讨论。

以中国岩石力学与工程领域公认最有影响力的中文核心期刊《岩石力学与工程学报》创刊25年来的论文为研究对象，基于科技史理念、以中图分类法为依据，对我国岩石力学的学科结构及其演变开展研究，从一个侧面对中国岩石力学学科发展轨迹进行梳理和勾勒，对学科的发展历程进行探究。

变形监测在工程、施工、运行各阶段均发挥着重要的作用，是确保岩土工程施工、运行安全必不可少的技术措施，是完善岩土工程设计方法的关键性环节和施工、运行技术决策的重要依据。传统的人工监测方法费时费力且监测频次和结果均难以保证。一种基于公用电话网和GPRS网络的数码监测无线传输方法及其装置，通过基于公用电话网的数据采集通信设备，由主控计算机通过无线传输配套软件，设置、控制监测现场的数据采集仪，并将监测结果通过GPRS网络无线传输至主控计算机，从而实现无人值守条件下的岩土工程变形数码遥测。该装置结构简单、精度和自动化程度高、误码率底、稳定性好，监测结果也更为准确、稳定、直观，使岩土工程变形监测不再艰苦和繁重，尤其适用于环境艰苦、条件恶劣等地的自动化遥测。

现代振动测试中使用的传感器数量和种类越来越多，针对实际测试的需要，设计一种可以配接电荷输出型和电压输出型传感器的64通道同步数据采集系统。该系统有实时采集和瞬态采集两种应用模式；带有程控放大、程控滤波、自动调零功能；整体系统采用主从式结构设计方法，具有结构简单、成本低、可靠性高等优点。