冲击地压瞬时释放大量积聚能量，造成巷道严重破坏，直接影响煤矿安全生产。利用爆炸加载相似模拟试验和数字散斑观测方法（DSCM），研究高速冲击载荷作用下巷道动态破坏过程。试验结果表明，高速冲击波以巷道方向传递为主，顶板处变形较大，顶板岩层与煤岩体交界处发生错动，上部岩层明显下沉，顶板岩层受拉剪破坏，裂缝逐渐发育延伸至巷道；冲击波重复作用致使顶板岩体破碎，进而造成巷道局部破坏或垮塌。数字散斑观测结果说明，在高速冲击载荷作用下，顶板产生下沉位移约为4 mm，进而冲击波向两帮传播，岩层破碎后沿表面剥离脱落，表现为散斑计算结果云图中出现白色空白区

通过MTS 815试验机研究了煤岩组合体分级加卸载试验。分级加卸载下煤岩组合体破坏以脆性破坏机制为主，与单轴作用相比，分级加卸载作用下煤岩组合体的破坏更为破碎，且破坏强度有所提高，但轴向和环向应变却有所降低。同一循环中的加载与卸载曲线基本不重合，且多数情况不形成闭合环路；卸载曲线与下一个循环的加载曲线通常也不重合，但会形成闭合环路。第1循环结束时残余变形较大，加卸载曲线形成了类似“牛角”状的曲线；随着循环加卸载地进行，与残余变形相比第1循环有所降低，加载和卸载曲线在逐渐靠近，并且加卸载曲线类似“竹叶”状。获得了残余变形和加卸载弹性模量随循环加卸载的变化关系，并且实验表明卸载到1 MPa附近时，卸载线是曲折波动的；但在再次加载初期，加载线几乎是直线，且随着荷载的继续增加，加载线和上一个循环的卸载线逐渐分离。循环加卸载后应变相位逐渐滞后于应力相位，内因可能是因为岩石矿物颗粒间的黏滞性以及煤岩组合体界面之间的摩擦引起的，而外因可能是循环加卸载导致了煤岩体内部损伤，并由此诱发不可恢复的残余变形

接触界面的相互作用是影响工程稳定的重要因素，基于接触面两侧介质的实际受力状态，采用一体两介质力学模型与两体两介质力学模型加以描述。通过一体和两体模型试件的轴压破坏试验，分析了两种模型的力学响应的差异，并认为：一体两介质力学模型在符合一定条件情况下可以转变为两体两介质力学模型。此外，还对影响两种力学模型性能的参数进行了分析。提出对一体两介质力学模型力学性能产生影响的参量是低强度介质与高强度介质的静载极限强度比k以及两种介质之间的黏结力c；对两体两介质力学模型力学性能产生影响的主要参量除了k之外，尚有两种介质的断裂韧度比? 、体积比? 以及界面的粗糙程度

基于Biot理论，考虑惯性、黏滞和机械耦合作用，假定固体颗粒和流体均不可压缩，得到了表面任意竖向荷载作用下单层饱和多孔介质一维瞬态响应的精确解。导出了以固体骨架位移表示的无量纲控制方程，并将边界条件齐次化。求解对应无黏滞耦合作用的特征值问题，得到一组满足齐次边界条件、关于空间坐标的正交函数基。利用变异系数法和基函数的正交性，得到一系列相互解耦的、关于时间的二阶常微分方程及相应的初始条件，并采用状态空间法求解常微分方程，得到位移分量。对整体平衡方程关于空间坐标积分，根据边界条件可确定总应力，并进而求得孔隙压力。通过算例验证所得解法的正确性

岩溶区空隙岩基和溶洞充填混凝土的变形特性直接影响索塔和锚碇的内部应力与安全使用。澧水特大悬索桥进行的30次岩基载荷试验结果表明，未注浆岩体在加压段，压力p与沉降s曲线呈直线型、上凸型、镰刀型和上凹型，以上凹型为主；注浆岩体在加压段，p-s曲线呈镰刀型和上凹型，以镰刀型为主；空隙岩体回弹段，卸压后到最后1～2级，变形几乎没有恢复，压力全部卸除后，变形才会明显减小；空隙岩体的再压缩曲线均为上凹形，总是处于压缩曲线的下方，具有记忆效应，再回弹曲线总是处于回弹曲线的下方，与回弹曲线近似平行；溶洞充填混凝土的压缩曲线呈镰刀型，再压缩曲线呈上凹型，回弹和再回弹曲线在压力全部卸除前近似平行且水平，再压缩、再回弹曲线的变形残余率较小；水泥浆液能有效充填较大空隙和溶洞，不能进入岩体闭合微裂隙中；现行规范关于终载压力的前级荷载的1/3作为空隙岩基承载力是可行的，对应于p-s曲线上起始直线段的终点为比例界限的规定可能不适应于空隙岩体；不同压力作用下的空隙岩体变形模量是变化的。研究结果可为评价注浆效果、设计优化和施工监控提供依据

基于统一强度理论和非关联线性流动法则，考虑塑性区的真实弹性应变，推导了深埋圆形隧道弹塑性位移统一解。位移统一解合理地考虑了中间主应力效应和围岩剪胀特性的影响，具有广泛的理论意义。经与文献简化位移解析解比较分析知，围岩塑性区的弹性应变对隧道位移影响显著，简化解析解所得结果偏小，简化解析解和文中统一解之间的差异与中间主应力效应和围岩剪胀特性密切相关；考虑中间主应力的影响，能更加充分发挥围岩的强度潜能；隧道支护设计应考虑围岩剪胀特性的重要影响

通过结合化学热力学及动力学、过渡态理论和岩石力学等方面的知识，建立了应力作用下岩石的溶解动力学模型，分析了应力作用对岩石固相物质活度及矿物溶解动力学速率的影响，探讨了应力作用下水岩相互作用机制。研究结果表明：岩石所承受应力与周围流体压力之间存在的应力差所产生的化学势差是应力作用下溶解反应的驱动力；应力的施加显著提高了岩石中固相物质的活度，由此加快了矿物溶解反应的动力学速率；应力作用下的岩石细观溶解机制可根据固液界面应力分配及优先溶解部位上的差别分别用水膜扩散模型或岛渠模型进行描述；应力作用下水岩相互作用存在着应力、化学与渗流的3场耦合问题：应力推动化学反应的发生，化学作用使得岩石表面的细观形貌发生改变，局部的应力分布及大小也随着形貌的变化而改变，进而影响化学反应发生的位置及进程，同时也改变渗流通道的演化规律

土工织物加筋技术在工程中得到了广泛的应用，取得了良好的加固效果。但对于土工织物加筋机制尚缺乏明确和统一地认识，加筋理论研究落后于工程实践。为此，进行了坡顶加载条件下土工织物加固黏性土坡和素土边坡的离心模型试验，记录和再现了素土边坡和加筋土坡在坡顶加载条件下的变形破坏过程。主要基于变形分析探讨了黏性土坡在土工织物简单加固条件下的加固效果和加筋机制。结果表明，土工织物加筋可以有效地提高黏性土坡的极限承载力，加筋带的存在改变了土体的位移场，扩大了坡顶加载的影响区域，加筋后滑裂面明显后移。加筋带对土体的局部作用和作用范围，随着土体变形的增大而增大和扩展

对4种不同倾角组合煤岩体进行了试验和数值模拟研究，获得了单轴和三轴压缩条件下组合煤岩体的宏观破坏机制，并分析了煤岩组合体中煤、岩不同倾角交界面对煤岩组合体整体变形破坏的影响。研究表明，单轴荷载条件下煤岩组合体的破坏强度随着组合倾角的增加而出现先微小减小，而后迅速减小；同种倾角条件下，煤岩组合体的破坏强度随着围压的升高而逐渐升高，并且煤岩组合体的倾角越小，破坏强度升高的速率越慢，而倾角越大，升高的速率越快，可见围压对于大倾角裂隙的抑制作用更明显。通过三轴试验获得了煤岩组合体整体结构的黏聚力和内摩擦角，其中组合体黏聚力随着倾角的增加而逐渐减小，但内摩擦角变化规律不明显。通过扩展有限元对试验结果进行了模拟验证，发现随着倾角由0°增加到60°，外力功、屈服应力和弹性应变能都在下降，当倾角超过45°～50°后，外力功和屈服应力将与弹性应变能出现背离，这是煤岩组合体的变形破坏机制由剪切变形机制逐渐转化为界面滑移破坏机制重要标志。

为了深入研究脆性岩石的渐进破坏过程，利用RMT-150C型岩石力学试验系统对产自鲁南地区的一种红砂岩进行了系统的力学性质试验研究，得出该类型砂岩试样在不同应变率条件下的力学表现。将试件的渐进破坏过程通过特征应力分为裂纹闭合阶段、线弹性变形阶段、裂纹起裂和稳定扩展阶段以及裂纹不稳定扩展阶段，通过对应力-应变曲线、轴向变形刚度、体积应变曲线和裂纹体积应变等数据的分析，以及采用动点回归技术确定了试样的起裂应力和致损应力，并进一步研究了该类红砂岩的渐进破坏过程及红砂岩峰值强度、起裂应力等参数和应变率之间的关系。试验结果表明，随着应变率的增加，红砂岩试样的峰值强度先降低后提高，起裂应力及致损应力与峰值强度的比值均有所降低。分析了红砂岩峰值强度变化的物理机制并给出了解释，研究了应变率对红砂岩渐进破坏过程的影响

巷道开挖卸荷即巷道附近围岩应力重分布，卸荷速率影响应力场，开挖卸荷本质上是动力问题。根据弹性力学知识并假定卸荷过程符合时间参数 的函数，基于Hamilton原理，获得考虑卸荷时间的巷道附近应力场演变规律。系统概括不同埋深条件下巷道附近应力场特征，并针对深埋巷道地应力较围岩强度大的特点，详细地分析考虑剪切及拉伸破坏时巷道附近破坏特征。结果表明，自巷道壁由近及远出现以剪切破坏、未破坏、拉伸破坏为主要特征的现象，也即以“剪切破坏+未破坏+拉伸破坏”为主要特征的状态是巷道附近可能破坏模式之一，并且该现象与围岩性质及卸荷时间相关。

利用RMT－150C型岩石力学多功能试验机，进行了盐岩单轴循环荷载作用下的疲劳试验，研究了盐岩的疲劳强度、变形及损伤特性。试验结果表明，当上限应力大于“门槛值”时，盐岩疲劳破坏时的轴向应变可以分为初始变形、等速变形和加速变形3个阶段，呈疏－密－疏的发展过程。改变上限应力和平均应力会显著影响疲劳的进程，提高上限应力值和平均应力值，初始轴向变形和循环轴向变形的比率都会提高，疲劳破坏时的总循环次数显著减小。盐岩疲劳破坏终点的变形量同样受静态轴向应力-应变全过程曲线的控制，控制误差范围在10%左右。循环荷载作用下，盐岩的变形模量经历了一个先逐渐增加，后缓慢降低，最后加速减小的过程。对循环荷载作用下盐岩疲劳损伤演化规律进行了初步探讨

利用MTS815 Flex GT岩石力学试验系统，对雪峰山隧道围岩中的砂板岩开展单轴和三轴试验，研究这种砂板岩中的细微层理对岩石变形特性、强度特性及其参数的影响，结果表明：岩石力学特性的各向异性特征显著。层理面与轴向力夹角0°时应力-应变曲线呈不稳定破裂特征，破坏面沿层理面方向发育；夹角90°时曲线呈峰后迅速软化特征，破坏面为对角贯通性剪切破坏。单轴试验中夹角0°的抗压强度比夹角90°高出约20%，弹性模量和变形模量比夹角90°分别约大50%和80%。三轴试验中2种夹角情况破坏时主应力差 相近，夹角0°的弹性模量和变形模量分别比夹角90°时约大6%和20%，围压对砂板岩的各向异性特征有弱化效应。这些结论揭示了该砂板岩各向异性的力学特性，对解决工程实际问题有重要的参考价值

对岩爆问题中块体的高速弹出机制进行探讨。从柔性加载和刚性加载角度定性地估算了飞出块体的速度；从受横向约束薄板的失稳角度对此进行机制解释，并对板的边界约束情况进行讨论；对失稳后块体能量进行分析，结果表明，此时块体速度可达10 m/s，而且岩体的抗拉强度同样影响块体速度大小

选用铺设于青藏铁路护坡、护道的碎屑岩、泥岩和砂岩3种岩石进行循环冻融试验。研究了在循环冻融条件下的破坏方式，并通过RSM-SY5数字声波仪对岩石进行超声波无损检测；根据不同冻融周期超声波波速变化，计算分析了循环冻融对岩石物理力学特性的影响；通过单轴压缩试验，得到岩石抗压强度随循环冻融次数变化的规律。研究结果表明：3种岩石在循环冻融条件下具有不同的表观破坏方式，碎屑岩破坏最严重，表面不同程度地出现了轴向和环向裂纹；其次是泥岩，一条近似“几”字型的裂纹出现在泥岩表面，且裂纹发展较快；砂岩表观破坏最轻微，仅有1条细而短的裂隙发育在表面；在30个循环冻融周期内，泥岩和砂岩几乎无质量变化，而碎屑岩由于岩屑掉落而质量减轻不到1%；3种岩石的弹性模量、刚性模量、体积模量、泊松比等力学特性随着循环冻融次数增加而下降，且泊松比出现负值，揭示了循环冻融对岩石材料特性的深层次破坏；岩石抗压强度也随着循环冻融周期呈现下降趋势

基于云南拉拉铜矿小打鹅尾矿库工程设计资料，采用现场排放尾矿砂为试验材料，进行了尾矿堆积坝在洪水情况下发生垮塌破坏的模型试验。通过水流控制系统模拟尾矿坝遭遇洪水情况，采用侧面示踪点、水位测压管、应力传感器以及数码摄像机等设备获得了尾矿坝溃决过程中坝坡的位移矢量演化、浸润线与应力的变化特性以及坝体破坏发展过程，揭示了洪水作用下尾矿坝的垮塌机制和溃决模式。试验结果发现：尾矿堆积坝的浸润线变化存在滞后性；在洪水入库致库区最高设计洪水水位过程中，靠近坝坡中部处水平方向的总应力增量较垂向总应力增量大，增大的水平应力是坝体产生破坏的重要因素之一；洪水导致坝坡尾矿砂所受的渗透力、上浮力、重力以及孔隙水压力增大，削弱了坝体材料的黏聚力，并加大了自身荷载，降低了坝体的稳定性；尾矿坝溃决模式一般为逆流渐进型，破坏先是从坡脚处发生，继而向上游发展，呈现牵引式发展，破坏的滑动面由多个弧形滑移面构成。研究成果加深了对尾矿堆积坝垮塌机制和溃决模式的认识，并在洪水灾害的预防和控制方面作了一些新的探索

在动静组合加载试验系统上，对有轴向预应力的岩石进行循环冲击时无法测量其声波波速，以致于不能用声波波速值的变化研究此过程中岩石的损伤演变特性，为此提出了基于岩石波阻抗定义其损伤变量的方法。在理论上证明裂隙岩石的密度和纵波波速间具有良好的正向相关性，在同一损伤过程中，岩石的波阻抗与其纵波波速的相对变化量接近，根据密度和纵波波速都能反映岩石损伤的现实，得出基于岩石波阻抗定义岩石损伤的方法是可行的结论，并给出其定义损伤变量的表达式。根据一维应力波理论，推导出由入射波和反射波或透射波求解波阻抗的表达式。对利用霍布金森压杆装置进行试验时应力波在岩石试件两界面间多次透反射的过程进行了分析，在此基础上，确定了由试验数据计算循环冲击过程中岩石波阻抗的方法。对岩石试件进行了无初始应力的循环冲击试验，测量了岩石在每次冲击后的纵波波速，得出了基于波阻抗和纵波波速定义的损伤变量具有相同的变化趋势的结论，并分析了二者之间有差别的原因。研究结果表明，在入射能大小接近的循环冲击过程中，利用波阻抗定义岩石损伤变量的方法是可行的

利用荧光法和细观分析技术对单轴条件下层状盐岩表面裂纹扩展及分布进行了研究，并简要分析了国内外盐岩物理力学性质的差异。试验结果表明：纯盐岩表面裂纹以盐晶粒间错动裂纹为主，晶间裂纹扩展贯通形成破坏性主裂纹，裂纹分布受盐晶粒大小及分布均匀性的影响，国外细晶粒盐岩的强度和变形能力均大于国内粗晶粒纯盐岩；纯夹层表面裂纹多产生在几种矿物交杂沉积处，裂纹分布由夹层矿物成分和组成结构决定；含夹层盐岩表面裂纹扩展分布受夹层与盐岩界面过渡形式影响，一般锯齿型交界面裂纹由盐岩部分主裂纹向夹层扩展而成，而过渡分明并含有薄泥层的交界面裂纹由盐岩部分主裂纹和泥层碎散型裂纹汇集扩展而成

非饱和湿陷性土与湿胀性土分别具有亚稳态孔隙比结构和超稳态孔隙比结构，广义吸力是维持这种结构稳定的主要因素。随着广义吸力的丧失，两种结构均处于一个不稳定的孔隙状态，土体会向一个更加稳定的孔隙比结构发展。超孔隙比结构孔隙比增大，土体产生膨胀，亚稳孔隙比减小，土体产生收缩。基于这一稳态孔隙比理论，建立了广义吸力丧失引起的孔隙比的增量方程，来统一考虑非饱和土的湿陷性和湿胀性变形特性，并通过经典试验数据验证了增量方程的合理性

高放核废料地下处置、城市供热管道及埋地高压电缆等工程建设的进行，使得考虑温度影响的非饱和土渗透性能越来越受到人们的重视。在考虑温度效应的非饱和土土-水特征曲线研究基础上，结合利用土-水特征曲线预测非饱和土相对渗透系数的方法，建立了一种预测不同温度下非饱和土相对渗透系数的间接方法。所建立的表达式是针对土-水特征曲线的整个吸力范围，从而使得其在应用上更具一般意义。利用MX-80班脱土和黄土土样的试验结果，对不同温度下相对渗透系数随吸力的变化进行了预测，得到了令人满意的结果

为研究地下结构与富水多孔岩体的相互作用问题，根据模型试验相似理论，研制出了一种多孔介质固-液耦合相似材料，该材料由中粗砂、水泥、透水混凝土增强剂合水按一定配比均匀拌和压制而成。运用正交试验设计原理进行配比试验，制作模型小试件，进行了单轴抗压强度、渗透系数、重度、弹性模量、泊松比等参数测试，找出了相似材料各成分对配比试件的影响特征，可根据需要在物理模拟试验中选取不同配比。该配方力学指标稳定，满足一次性浇筑大尺寸模型试件的要求，适用于进行结构与围岩体耦合失效破坏模式的大型物理模拟试验，为富水条件下地下结构风险评估提供了相似试验材料

弹性力学中，把地下洞室外域变换成单位圆外域的映射函数最普遍的形式是Laurent级数，因而求解级数表达式中的系数则成为求解地下洞室解析解问题的关键。而通过搜索边界映射点的方法，可以得出一种求解映射函数表达式系数的新解法。该法首先初始化一组近似的对应关系，通过这一初始映射关系所求解出来的映射函数，得出单位圆上点的相应的映射点及初始映射洞形，由这些相邻映射点之间的距离，根据等距离比的原则，求出对应的在实际地下洞室边界上的点坐标。再根据这一改进的对应关系，求解出第1次迭代的映射函数，如此循环下去，直到近似洞形与实际洞形足够地接近为止。运用该方法可以灵活控制Laurent级数的项数、迭代循环的次数以及映射洞形的精度。该法能快速求解出各种复杂单个单连通区域洞形的映射函数，尤其对目前工程中常见的复杂洞形，都能得出相当精确的映射函数

将著名的Newmark有限滑动位移法拓展到三维空间，提出了三维边坡地震永久位移的分析方法。针对潜在滑体，运用三维极限平衡理论确定屈服加速度，借助数值方法获得平均地震加速度，进而依据Newmark的建议计算永久位移量。实例分析表明，该方法计算结果合理；与三维方法相比，二维分析得到的屈服加速度与平均加速度均偏低，永久位移量偏大；偏差量随着滑体长度的增大逐渐减小

针对浅表高水平地应力和高侧压系数常出现在岩浆岩和变质岩中的现象，以广泛分布的形成于地下深处的花岗岩为例，指出构造隆升作用下，花岗岩从形成时位于深部到现在处于剥蚀卸荷过程中而常出露地表，无论是采用静水压力还是弹性体假设，都可得出其侧压系数明显变大的结论。对254组花岗岩地应力现场实测结果统计，得到了侧压系数拟合公式更符合花岗岩实测结果分布情况。由广义虎克定律出发，结合垂向卸荷后地下某处水平应变为0的假设，推导出花岗岩体剥蚀厚度计算公式，其结果接近目前为止认识到的剥蚀厚度的上限值。初步工程资料分析对比发现，大亚湾燕山期花岗岩地质分析剥蚀厚度为1 300 m，计算结果介于1 500～3 000 m之间；三峡工程船闸区花岗岩剥蚀厚度为1 700～3 200 m，与裂变径迹法测试结果比较吻合。结果说明，花岗岩体剥蚀厚度相对于现在一般工程埋深是比较大的

在收集整理国内外相关资料的基础上，从边坡稳定性分析方法、边坡监测、预测预报方法等方面总结了目前边坡稳定性研究方法及预测预报研究现状，分析露天矿边坡的工程特点，指出当前露天矿边坡稳定性研究存在的问题，提出“边坡岩体渐进损伤破坏是边坡岩体失稳前兆本质特征”这一学术思路，认为边坡稳定性及预测预报研究发展趋势为建立基于微震监测信息反演的边坡岩体内部损伤演化模型，提出露天矿边坡岩体强度参数识别表征方法和动态稳定性评价方法，寻求边坡失稳过程岩体内部“空间”损伤劣化的微震活动性、强度弱化与边坡动态失稳之间的联系，以微震前兆信息和边坡岩体强度储备系数为失稳判据，实现露天矿边坡稳定性动态分析预测

基于深部地下勘探隧洞围岩应力型片帮破坏是岩体初始地应力作用的最直观结果的认识，建立借助围岩片帮形迹分析工程区岩体宏观地应力的估计方法。该方法通过对比分析地应力作用下多个交叉隧洞围岩的片帮空间分布特征和烈度强弱关系，建立岩体3个初始主应力的空间大小和方向关系；采用片帮劈裂纹方位角统计获得岩体最大主应力方向；依据片帮的应力门槛值和起裂应力门槛值估算出3个主应力量值。现场实测地应力数据和多工况数值计算分析都有力地表明，借助该分析方法获得的白鹤滩右岸厂址区域三维地应力是科学、合理的，这也为深入认识工程区地应力特征提供了一条新思路

利用数值模拟以及地应力实测资料，研究了高地应力区河谷应力场的分布特征，发现对于无卸荷带的均质弹性边坡，从坡表到坡内可以划分为应力降低区（ ）、应力平稳区（ ）2个区；对于存在卸荷带的边坡，从坡表到坡内可以划分为3个区：应力降低区（ ）、应力升高区（ ）、应力平稳区（ ）。卸荷带的存在是最大主应力从坡表至坡内出现3个带的本质原因。高地应力区边坡由于构造应力场的存在，使得边坡应力集中的水平明显提高，集中的范围明显变大，边坡常常存在较宽卸荷带，因此，高地应力地区高陡边坡的应力场也可以大致划分为应力降低区、应力升高区、应力平稳区3个带。但一些高地应力地区边坡内部发育深部卸荷裂缝，其应力集中区向坡体内部转移，应力降低区内的应力出现波动变化，深部裂缝存在部位应力明显降低

针对国内盐岩矿床的特点，建立了盐岩地下储气库运营期稳定性的多层次、多指标综合评价体系，并定义了盐岩地下储气库运营期稳定性等级标准。根据试验数据和数值模拟结果，构建了各评价指标的评分模型，得出了各评价等级相应评价指标的量值。采用AHP方法分析得到了描述层和指标层参数的权重。分别应用可拓法和模糊综合评价法对西气东输工程金坛储气库西1库进行运营期稳定性评价，两种方法评价结果一致，并与实际情况吻合，表明建立的盐岩地下储气库运营期稳定性的多层次、多指标综合评价体系能客观反应储库的实际稳定情况，具有较高的推广价值

储库的密闭性在地下能源（石油、天然气）储库可行性研究阶段及生产运行阶段都是关键问题之一。结合国内在层状盐岩地质构造中建设能源储库的实际情况，以江汉油田潜江地区盐穴储气库建设项目为工程背景，从现场气密性测试、岩石毛管压力试验、盐岩及夹层扫描电镜试验等多方面对该地区储库的密闭性进行了综合性论证。研究结果表明，江汉油田潜江地区层状盐岩构造满足盐岩溶腔型地下能源储库的密闭性要求。同时，针对该地区的密闭性综合评价对于在层状盐岩构造中修建能源储库时的密闭性论证方法提供了重要参考，并对于建立层状盐岩储库密闭性评价体系具有重要指导意义

盐岩是一种典型的流变性材料，其蠕变特性对建于其中的储库稳定性具有重要影响，储库可靠性具有明显时变特性。虽然在盐岩的蠕变力学特性及其变形特性方面，前人已做了大量的研究工作，但国内外在基于随机力学理论的盐岩储备库时变可靠度风险分析方面的研究尚不多见。以国内某盐岩地下储气库为例，建立了相应的可靠度计算功能函数，开展储气库运营期时变可靠度计算及储库风险分析研究。以储库的蠕变体积收缩率为风险控制指标，采用响应面法结合Monte-Carlo抽样，对储气库进行设计运营期内不同内压条件下蠕变随机力学计算，得出了储库可靠指标随时间的变化规律及风险发生水平，拟合出满足工程可靠度要求的体积收敛率限值与储气内压的关系式，并探讨了储气库可靠性对主要随机因素的敏感性，结论可为盐岩地下储气库的安全运行和后期维护提供理论依据

通过工程地质学中的赤平投影原理对各个结构面产状进行统计分析，找出优势结构面组合，再对非确定位置的结构面按一定间距进行搜索，利用运动学分析方法对各个块体进行分析，确定出可能从坡体上滑出的块体。结合三维刚体极限平衡法，计算出各个可能块体组合在不同工况下的稳定系数，找出最危险滑块，进而对边坡进行稳定性评价，通过具体的工程实例进行了验证。结果表明，将工程地质学方法、运动学分析方法与刚体极限平衡法结合起来分析复杂岩质边坡可以提高边坡稳定性评价的准确性，对工程具有很好的指导意义。

为了获得小净距隧道中夹岩爆破累积损伤规律，建立了爆破荷载作用下中夹岩累积损伤新计算方法，并应用该方法对大坪山隧道中夹岩爆破施工过程中的累积损伤进行预测，同时进行了现场测试验证。结果表明，新计算方法不仅能反映爆破力学作用过程，而且计算参数也易于获取；预测结果与实测平均误差在12%左右，可以用来预测岩石的累积损伤；大坪山隧道中夹岩累积损伤规律为二次爆破后6个测孔波速平均降低率为4.3%；各测孔最大累积损伤增量为6.1%。其结果可为小净距隧道中夹岩稳定性研究提供依据

水库库岸边坡稳定在水位骤降工况下的研究目前已比较成熟，但对黄河下游堤防在水位骤降工况下的堤坡稳定状态却研究甚少。通过选取黄河下游标准化堤防某段堤岸边坡为研究对象，建立有限元渗流模型，提出黄河下游堤防的水位骤降速度标准，同时分析了在水位骤降速度为2、4、5 m/d时的坡内浸润线变化、堤岸稳定性变化，以及在水位骤降组合洪水浸泡最不利工况下的堤岸稳定状态。通过分析，给出水位下降情况、水位下降组合浸泡情况下的堤岸稳定状态图，并从图中可以查出在某一水位下降速度、洪水水位降至某一高程处的堤岸稳定状态，为工程人员在堤防建设中运用和推广提供了便利

涵洞属于填埋式构造物，其受力状态不同于普通建筑物。对涵-土体系作用机制认识不足和涵洞地基处理不当可能导致涵洞出现各种各样的病害，甚至影响道路运营。通过现场测试和数值模拟分析了上埋式钢筋混凝土拱涵结构与土体的作用机制，得出了涵-土体系的受力状态和变形特性。在此基础上对涵洞地基处理进行了研究，分析了地基处理的宽度、深度以及处理后的地基刚度对涵洞受力状态和变形特性的影响。研究结果表明，涵顶存在明显的应力集中现象，该效应的影响范围为涵洞两侧约3b（b为涵洞宽度）；涵顶土压力系数随填土高度的增大而增大，并逐渐趋于稳定；涵顶土压力、基底压力和涵洞结构内力随地基处理宽度的增大而减小，并逐渐趋于稳定，随地基处理深度和地基弹性模量的增加呈非线性增大。实际工程中，涵洞地基处理宽度宜取b+2h（h为涵洞高度）左右，地基处理的深度和处理后的刚度应以允许沉降或差异沉降为控制指标，不应额外增加地基处理深度和提高地基刚度

岩体变形模量是岩体工程设计最重要的参数之一，尽管其可以通过各种现场试验来获得，但因其耗时、费力、投资大，使得许多中小型工程及大型工程的初步设计阶段无法通过试验来得到这一参数。因此，许多研究者建立了诸多岩体变形模量与岩体物理力学参数或岩体质量分级之间的相关关系，如岩体变形模量与RQD、RMR分级、Q分级、岩体纵波速度等之间的关系，从而利用这些关系估算岩体变形模量。总结了已有估算岩体变形模量的各种方法，讨论了其应用条件及预测结果，重点分析了利用岩体纵波速度估算岩体变形模量的方法及存在的问题，并以玛尔挡坝址为实例，建立了相关预测公式。通过与已有估算方法的对比研究，阐明了各种方法预测结果的异同，表明其建立的估算公式与Barton等公式具有较好的一致性，可以用来估算岩体的变形模量

为了探讨在法向应力和剪应力的共同作用下裂隙开度的变化对于耦合的温度场、渗流场和应力场的作用，引入裂隙的渗透系数与开度关系的“立方定律”，建立了裂隙渗透系数演化式。应用开发的遍有节理岩体双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合二维有限元程序，以一个假定的位于非饱和地层中的高放废物地质处置库为算例，分别在2组裂隙斜交和正交的条件下，针对与裂隙开度3种计算方式对应的6种工况进行了数值分析，考察了围岩中的温度、孔隙和裂隙水压力、裂隙开度、裂隙的渗透系数、地下水流速、应力的变化、分布状态。结果显示，当裂隙开度仅取决于法向应力时，裂隙开度受压应力作用产生的闭合量最大，从而裂隙水压力最高；而当裂隙开度是法向应力和剪切位移的函数时，由于“剪胀”效应，裂隙开度闭合量较前述情况为小，裂隙水压力居中；而当裂隙开度是常数时，裂隙水压力最低

初始地应力场是地下厂房工程设计和稳定性分析的重要依据，通常工程区实测地应力点较少，必须在有限的地应力资料基础上，采用反演分析方法获得整个工程区地应力场。结合大岗山水电站地形地貌条件和地质结构特征，基于地下厂房区地应力实测资料，研究了地下厂房区地应力场分布特征；在此基础上，采用有限元数学模型多元回归方法，进行了大岗山水电站地下厂房地应力场三维反演分析研究，获得了地下厂房区域地应力分布规律和影响因素的认识。结果表明，大岗山工程区地应力场分布受构造应力、地质构造和地形地貌的综合影响，岩性对地应力影响较小，岩脉与断层影响显著；在地下厂房区最大水平主应力 、最小水平主应力 、铅直向应力 关系为 ，地应力量值中等，侧压力系数垂直厂房轴线方向为0.5～0.6，轴线方向为1.1～1.3

爆破开挖扰动是深埋隧洞损伤区孕育及演化的重要影响因素。根据隧洞岩体钻爆开挖过程分析了爆炸荷载及开挖荷载瞬态卸荷对岩体的扰动作用，基于LS-DYNA动力有限元程序，提出了利用施加节点反力模拟待开挖隧洞岩体的约束作用，通过控制节点反力的变化过程以模拟开挖荷载瞬态卸荷，采用爆炸荷载变化曲线模拟爆炸作用过程的爆破开挖扰动数值模拟方法，并利用该方法模拟分析了爆破开挖扰动对围岩的损伤效应，结果表明，应力重分布对围岩损伤最大，隧洞围岩损伤区主要由围岩初始应力重分布所导致，爆炸荷载作用将增大围岩损伤区范围，考虑开挖荷载瞬态卸荷作用的围岩损伤区最大，且地应力越高，开挖荷载瞬态卸荷作用对围岩的损伤效应越显著

通过对裂隙交叉和非贯通裂隙进行的网格剖分研究，建立了随机裂隙岩体网格生成方法，并编制了裂隙岩体有限元网格自动生成程序。根据锦屏电站辅助洞白山组大理岩裂隙分布调查结果，用蒙特卡洛法生成随机裂隙网络，进行了岩石-裂隙二元岩体网格自动剖分，将试验室获得的岩石和裂隙的力学参数分别赋予岩体模型中的岩石和裂隙，通过有限元方法研究了裂隙岩体等效变形模量的尺寸效应和各向异性。尺寸效应研究结果表明，所研究的裂隙岩体的等效变形模量表征单元体REV为8 m；各向异性研究结果表明，在REV尺寸下，所研究的裂隙岩体各个方向变形模量可以通过柔度张量进行拟合，且张量拟合误差不超过8%

井底压差和三向地应力是钻井过程中影响井底岩石应力分布的主要因素，从而影响钻井机械钻速。主要针对欠平衡、平衡、过平衡和气体钻井4种钻井条件下三向地应力对井底应力分布进行定量研究。在井底岩石力学分析的基础上，建立了考虑正断层模型下的三向地应力、液柱压力和孔隙压力因素时的井底岩石流-固耦合模型，采用数值计算方法进行求解。结果表明，三向地应力差相同时，井底面岩石最大主应力与井底压差无关，井底面岩石最小主应力随井底压差增大而增大；不同钻井条件下井底面最小主应力与水平最小地应力无关，且随水平最大地应力增大而减小；不同钻井条件下井底面最大主应力与水平最大地应力无关，当井底压差存在时，其随水平最小主应力增加而减小后逐渐趋于稳定；当气体钻井时，其与水平最小主应力也无关。针对走滑断层和逆断层模型时的井底应力场尚需进一步研究。不同井底压差和三向地应力时井底岩石应力分布的定量化研究为实际钻井条件下钻头破岩机制研究和快速高效破岩提供理论基础

分析了高地应力条件下地下厂房高边墙变形突变的形成机制，认为地应力动态卸荷引发的围岩松动是导致地下厂房高边墙变形突变的重要原因之一。基于瀑布沟地下厂房高边墙变形突变的实测资料，利用理论分析和数值模拟，计算了高地应力准静态和动态条件下地下厂房开挖卸荷引起的厂房高边墙的水平向位移。与实测资料对比表明，在动态卸荷过程中，结构面的张开和滑移是引起地下厂房围岩变形突变的主要原因，而在准静态卸载条件下，这种结构面张开变形却并不明显。在实际工程中应考虑开挖引起的地应力动态卸荷效应，尽量减小每次开挖对围岩扰动，谨防引起变形突变甚至失稳破坏

通过试验确定了非饱和黏土层的土-水特征曲线和强度参数，通过理论分析建立了非饱和堤岸渗流-应力耦合模型。在此基础上，利用耦合计算程序分析了非饱和土堤岸在河水位变动时的非稳定渗流场特征，结合强度折减有限元法分析了河水位反复升降后非饱和堤岸稳定性的变化。结果表明：水位快速上升时，堤脚渗透流速下降后又逐步上升并趋向稳定，河水位快速上升使堤岸边坡的稳定性降低，随着渗流场中孔隙水压力的调整，堤岸边坡的安全系数又有所回升；河水位骤降时，黏性土层饱和度变化相对滞后，水位骤降加大了堤岸的渗透流速，边坡的稳定性迅速降低，水位下降约120 h后堤岸边坡进入较危险时段；非饱和土的基质吸力提高了堤岸边坡整体稳定性，河水位反复升降降低了堤岸边坡整体稳定性，且河水位越低，水位反复升降对堤岸稳定性产生的影响越大

正在设计施工的某大型水电站地下洞室群地质条件复杂，其开挖支护方案对围岩稳定性非常重要，因此，对支护方案进行优化研究非常必要。为更真实地模拟岩体的力学特性，研究施工过程中岩体的损伤破坏，根据不可逆热力学理论建立了弹塑性损伤模型和损伤演化方程，并编制了三维弹塑性损伤有限元程序D-FEM，具有模拟开挖与支护、计算速度快、群组功能等特点。建立大型地下洞室群三维数值模型，将通过实测地应力反演的应力作为初始地应力。采用D-FEM模拟了不同支护方案洞室群的施工过程，通过分析洞室围岩的应力、位移和破损区，支护方案2的支护效果最好，建议采用此方案。考虑岩体损伤演化后与FLAC3D塑性区相比，洞室群边墙中部的破损区显著增加，因此，程序可应用于地下工程的稳定性分析

采用双线性应变软化本构模型结合能量耗散原理建立了损伤本构方程，并通过应变能密度理论建立了细观单元岩石破坏的能量判别准则。当某一单元所存储的应变能超过某固定值时，单元进入损伤状态，同时单元的损伤程度随着能量耗散的增加而增加，损伤单元的材料属性也随之改变，直到变为具有一定残余强度的单元。随着荷载增加，单元损伤的程度变大，当单元储存的应变能超过所建立的能量判别准则时，定义单元破坏，随着破坏单元的数目不断增多，破坏单元相互连通形成宏观裂纹，实现了利用线性计算完成非线性计算的过程，避免了数值计算在单元断裂时的奇异性，模拟了岩石的峰后破裂行为。对上述算法利用FLAC中的FISH语言开发了岩石破裂化计算程序，并将该程序成功应用于巴西劈裂和中间裂隙拉伸试验的破裂模拟过程中，其模拟结果与相应的理论和试验结果吻合较好，说明该方法对于模拟岩石破裂过程的正确性和可行性。

针对钻孔地质雷达探测工作中常见的空洞、岩溶和地下埋藏物等点状不良地质体，利用时域有限差分数值模拟方法，对岩土体内不同形状和不同埋深的目标地质体进行了雷达响应正演模型研究，并分析了这些模型的实际分辨能力和应用条件。结果表明，对于不同的探测任务，应根据感兴趣目标体的几何尺寸、分辨率要求等来选择合适的天线频率；不同几何形状的点状不良地质体所呈现的雷达剖面形式各异，且雷达反射信号强弱也不同；同一频率天线其探测分辨能力随空洞埋藏深度而变化，同一埋深下，天线频率越高，高度分辨能力效果越好。研究结果可为钻孔雷达用于岩体工程勘察、灾害隐患探测提供模拟图像认知和数据判读支持

带压开采是承压水上采煤的主要方法，底板采动破坏深度的确定是实现带压开采的关键和前提。针对底板采动破坏深度现场测量方法的局限性，特别是倾斜煤层（煤层倾角在25°～45°之间）底板采动破坏深度的现场测量。以桃园煤矿1066工作面为例，利用高精度微震监测技术，对承压水上倾斜煤层底板的采动破坏特征进行了连续的、动态监测。监测结果表明：（1）工作面运输巷（下顺槽）附近的底板比工作面回风巷（上顺槽）附近的底板破坏深度更深，破坏范围更大；（2）倾斜煤层工作面底板破坏形态整体呈现为一个下大上小的非对称形态。根据微震监测结果，确定了1066工作面回风巷和运输巷附近底板的最大破坏深度，划分了倾斜煤层工作面底板突水危险区域。将微震监测的倾斜煤层底板破坏深度与经验公式计算的底板破坏深度进行了对比，指出了经验公式存在的不足

桩基础是近海风力发电中经常采用的基础形式，承受着包括低频风循环荷载在内的复杂荷载组合。为了采用离心模型试验来研究风机桩基础特性，研制了离心场中风机桩基础复杂加载测试设备。该套设备除了可以施加水平向和竖向静力荷载外，还实现了离心场中长时间低频率的水平循环加载，并能够实现多种荷载同时或者先后施加。通过一系列测试试验，验证了该套设备的有效性，满足离心模型试验中对模拟风机桩基础的复杂荷载要求。初步试验结果表明，桩顶水平位移随着水平荷载循环周数的增加而增大，但增长速率逐渐减小，至一定周数后，桩顶位移趋于稳定，土体变形主要集中在桩周一定区域内