Farulla等[1]通过固结仪对不同轴应力下的超固结非饱和土进行了湿化变形研究，试验结果表明超固结非饱和土的湿化变形随轴应力的不同而不同，其规律与Alonso等[2]的假设并不完全相符。为了进一步验证这个试验现象，利用双压力室非饱和土三轴仪，在同一个前期固结压力下对不同程度的超固结非饱和土进行了湿化试验，研究其湿化变形特性；对某一吸力下的超固结非饱和土进行三轴排水剪切试验，研究其体变和强度特性。试验结果证明了Farulla等试验的正确性，最后用文中所提的模型进行了预测，其结果与试验现象一致

通过分开考虑岩块和裂隙对岩体变形的贡献，研究了任意裂隙分布岩体等效变形模量的解析计算方法，并用正交裂隙岩体对该方法进行了验证，得到的结果和经典解析解完全一致。此外，通过该方法对锦屏Ⅱ级电站辅助洞中段随机裂隙岩体进行不同尺寸、不同方位下等效变形模量的计算，计算结果显示，随着岩体尺寸的增大，不同方位的变形模量值趋于稳定，该裂隙岩体变形模量的特征单元对(REV)尺寸为8 m，和有限元计算结果一致。结果表明该方法可以用来研究裂隙岩体等效变形模量尺寸效应和各向异性特性，研究成果对于裂隙岩体等效变形参数取值具有重要意义。

以突出煤和非突出煤的型煤为研究对象，设计两种型煤全应力-应变瓦斯渗流试验方案，利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验系统，对比研究了两种型煤全应力-应变瓦斯渗流规律。结果表明，在应力-应变全过程中突出煤和非突出煤的煤样变形和瓦斯流量变化规律基本一致，即两种型煤在应力-应变全过程中瓦斯流量与煤样损伤变形的进程密切相关；瓦斯流量随着煤样的体积压缩而变小，且在煤样体积被压缩至最小时瓦斯流量降为最低值，煤样开始扩容后瓦斯流量转为增大；瓦斯流量随围压的增大而减小，且围压越大，瓦斯流量随应变变化的幅度越小。煤性对煤层瓦斯渗透性有明显影响，其渗透性可作为判断煤与瓦斯突出危险程度的一个重要指标

对于深埋、软弱矿山巷道，可缩性金属支架是常用的支护形式，以适应围岩发生较大变形及其压力。针对封闭式可缩性金属支架，考虑在较大荷载作用下或围岩产生较大变形情况下支架节产生缩动时，进行其内力的计算。实际上，地下结构为超静定结构，支架缩动为非可逆过程，且缩动后支架形状会产生变化、卡缆将限制支架变形，这些都将使支架产生残余内力。通过计算支架的缩动残余内力、卡缆作用残余内力和荷载作用内力，并相叠加，进而获得支架缩动后支架的真实内力，从而为可缩性支架的设计计算提供依据

采集川东北地区白垩系～二叠系地层岩石露头，利用国内现有设备开展常温与模拟地层环境条件下岩石力学性质测试与分析研究是解决我国南方海相复杂勘探区超深井钻井关键技术，即提高钻头破岩效率、钻井速度问题的急需。扼要介绍了试验研究目的意义与采集的岩样，简述了试验方案、试验装置、试样、试验获取的结果及试验数据的统计方法；详述依据统计结果进行深部地层岩石力学特征分析研究的方法和获取的相关定性定量结论，进行了基于超深井破岩的机制简要定性分析。通过测试与分析研究可知，岩石的力学性能直接与钻头的高效破岩密切相关。在温度、压力双重因素的作用下深部岩石力学性质产生的变化，致使以刮切破岩方式的钻头在深部地层破碎岩石更加困难，是超深井钻井速度不能大幅度提高的关键因素所在。通过试验与分析研究，获取了一整套在不同环境条件下岩石力学性能发生变化的定性、定量结论，将对深井、超深井钻井过程中钻头的高效破岩机制研究、新型钻头研制与选型提供技术支撑

含水率变化时膨胀土体积会产生吸水膨胀或失水收缩，这与温度变化时一般材料的反应相似。当土体的胀缩变形受到约束时就会产生应力，据此提出了变湿应力的概念。借用温度应力理论分析思路，基于弹性力学理论，采用变湿应力来计算土体的胀缩变形，建立了用含水率变化计算变湿应力的理论模型。揭示了裂隙产生的机理是不同埋深处土体水分丧失速率的不同，产生了不均匀的收缩变形。提出了膨胀土初始开裂的临界变湿判据，经比较与实测结果较一致。利用该模型，推导了地表蒸发条件下膨胀土的裂隙初始开展深度，并对其与土体变形模量、胀缩特征参数等的关系进行了讨论。

南京云母砂主要由片状颗粒组成，具有较为明显的各向异性特性。采用香港科技大学的自动控制空心圆柱扭剪仪进行了应力主轴方向角分别为10°、30°、60°、80°的密实云母砂定轴剪切试验，研究云母砂的初始各向异性规律。为研究中主应力的影响，又对同一密度的试样在中主应力系数b＝0.1、0.5、1.0三种不同情况下进行定轴剪切试验。试验结果表明，在大主应力方向角从0°～90°的变化过程中，强度先减小后增大，且随着b值的增加强度增大；变形表现出明显的各向异性，随着b值的增加体变增大

针对目前散粒体液化细观机制研究的局限性，对C.K.C型动态三轴仪进行改进，研制了可用于研究散粒体细观组构特征的动三轴可视化试验系统。利用该系统对循环荷载作用下标准砂的颗粒运动规律及细观组构特征进行初步探讨，从颗粒的运动规律、定向性、配位数和孔隙率等细观角度分析了循环荷载作用下饱和砂土发生液化的细观机制，认为液化的发生是土体在循环荷载作用下颗粒不断运动、重新排列的结果，指出颗粒长轴方向、配位数和孔隙率等细观组构参量是反映循环荷载作用下饱和砂土液化宏观响应的重要参量

土工格栅加筋膨胀土路堤或路堑、渠坡已在公路、铁路与水利工程中获得成功应用，但目前对加筋膨胀土的强度与变形特性的研究还较少。对不同方案加筋（水平1层加筋、水平3层加筋、竖向加筋）与不加筋的膨胀土样在不同围压下的三轴排水剪切试验结果的分析表明，（1）土工格栅加筋膨胀土形成排水通道，加速土体的排水固结，有利于膨胀土坡的稳定；（2）土工格栅加筋膨胀土一般呈应变硬化特征；（3）土工格栅的植入使剪切带的发展受到抑制，导致破坏模式变化；（4）加筋使膨胀土的内摩擦角变化不大，而黏聚力则有明显提高，其提高程度从小到大依次为水平1层加筋、水平3层加筋和竖向加筋；（5）采用加筋效果系数R评价，除了水平1层加筋方式的效果有所降低外，其余加筋方式都表现出加筋比不加筋的效果要好，其中以竖向加筋的效果最好

根据Barton-Bandis节理峰值剪切强度准则，分析了节理峰值剪切位移与法向应力之间的变化关系，并以此为基础总结了Barton峰值剪切位移公式的不足。通过室内直剪试验验证了节理粗糙度与法向应力是影响结构面峰值剪切位移的两个主要因素。试验结果表明，峰值剪切位移与节理粗糙度成反变化关系，与法向应力成正变化关系。建立了考虑节理粗糙度与法向应力的节理峰值剪切位移计算新公式。克服了Barton经验公式只考虑节理粗糙度，而不考虑法向应力作用的局限。新公式能很好地拟合试验数据，表明其合理性。

通过理论推导建立了单一裂隙动水注浆扩散模型，用计算机对单一裂隙动水注浆扩散模型进行编程和分析，试验验证该注浆扩散模型是合理的。研究结果表明，单一裂隙动水注浆在注浆前期浆液扩散面积呈圆形而在注浆后期浆液扩散面积呈椭圆形；浆液扩散半径与浆液黏度成反比，与裂隙开度和注浆压力成正比；水流流动有利于浆液沿顺水流方向扩散而抑制浆液沿逆水流方向扩散；水流流速增大或减小到一定程度时浆液扩散半径受水流流速的影响程度将逐渐减小；水流流动对逆水流方向扩散半径的影响程度大于顺水流方向扩散半径的影响程度；浆液扩散半径受水流流速影响最大，受裂隙开度影响次之，受注浆压力和浆液黏度的影响相对较小

针对Knothe时间函数在采动区地表动态沉降预测中存在着较大偏差的问题，提出了地表动态沉降预测的Richards模型。基于开采过程中的地表沉降变形规律，给出了能够反映地表沉降全过程的理想时间函数模型所具有的基本特征，引入Richards生长曲线模型，分析了模型参数与地质采矿条件之间的定性、定量关系，并探讨了模型的适用范围，指出地表发生连续的、渐变的沉降变形时，模型预测效果较好。实例分析表明，Richards模型符合理想时间函数模型的要求，可较好地模拟采动区地表动态沉降过程，能够计算出地表移动持续时间和地表点在某一时刻的下沉值、下沉速度、加速度等动态参数，且模型的可塑性较强，具有较广泛的适用性

高斯过程回归(GPR)学习机有着容易实现、超参数自适应获取及预测输出具有概率意义等优点。通常采用共轭梯度法获取GPR超参数，但其存在优化效果对初值依赖性太强，迭代次数难以确定，易陷入局部最优的缺点。改用粒子群优化 (PSO)算法进行最优超参数搜索，形成粒子群-高斯过程回归耦合算法(PSO-GPR)。将该算法引入三峡永久船闸高边坡、卧龙寺新滑坡、链子崖滑坡3个不同的典型滑坡变形时序分析中，对每个滑坡分别采用稳态核及一种新式神经网络（NN）、平方指数（SE）、有理二次型（RQ）3种单一核函数进行外推预报测试。工程应用表明，基于3种不同单一核函数的粒子群-高斯过程回归算法（PSO-GPR）均能完全适应不同滑坡时序分析，其中以NN核函数外推预测效果最佳，平均相对误差分别为6.37%、7.62%、1.07%，从而改善了在进行不同滑坡变形时序分析时采用单一核函数的核机器外推能力存在较大差异性的问题，提高了单一核函数对不同数据类型的兼容性

为研究水泥砂浆固化土剪切强度特性和合理确定水泥砂浆固化土工程应用的配比，从掺砂量、水泥掺入比、原料土含水率及砂料粒径入手，对水泥砂浆固化土进行了室内固结不排水三轴（CU）试验研究。结果表明，掺砂可以改善固化土强度；随掺砂量的增加，黏聚力和有效黏聚力先增加后减小，转折点的掺砂量为最佳掺砂量（10%左右），内摩擦角和有效内摩擦角不断增加，一定掺砂量下增加水泥掺入比可有效地提高固化土的强度；随着含水率的增加，固化土的黏聚力呈近似线性减小的关系，而内摩擦角几乎保持不变，采用水泥砂浆处理高含水率软弱地基时适当提高掺砂量，可以较大幅度改善固化土的力学性质；在掺料配比一定的情况下砂料粒径对固化土的抗剪强度指标存在一定的影响。采用单一粒径砂料的固化土抗剪强度更高，该单一粒径在固化土级配良好的前提下，不均匀系数Cu趋于最大、曲率系数Cc趋于最小

针对预应力锚拉桩设计中土压力计算模式存在的问题，借鉴工程设计中的点锚和格构锚原理，提出了一种新的计算方法——基于三维土拱效应的土压力计算模式。利用土条极限平衡原理，推导了作用在桩及挡板上的土压力，建立了表征土压力强度的1阶线性微分方程，得到了沿桩身轴线的土压力分布曲线，并从参数 和 的变化对土压力的影响方面，与《重庆市地质灾害防治工程设计规范》[1]和《建筑边坡工程技术规范》[3]的计算结果进行了对比分析，结果表明桩板上所受土压力沿桩板竖向呈锯齿状分布，土压力强度计算值远小于规范计算值； 的变化对土压力有明显影响，工程设计中不应忽略 对减小土压力的贡献；考虑土拱效应更符合工程实际受力特性

为揭示隧道底部脱空与结构纵向变形之间的对应关系，模型试验以西安地铁隧道穿越地裂缝带为研究背景，采用圆形地铁隧道结构，研究了在不同地裂缝剖面活动特征下的隧道纵向应变变化规律及其垂直位移。试验结果表明，随着错位量增加，隧道底部脱空区域扩展过程可分为3个阶段：共同变形阶段、临界脱空阶段和脱空发展阶段。针对地裂缝的不同剖面活动形式，隧道结构内部应力将出现很大差异，建议在施工中对应不同地裂缝带采取不同的施工方案。通过监控，结合模型试验的应力应变发展变化规律，可判断结构底部脱空的发展趋势，为西安地铁穿越地裂缝带的结构设计和安全运行提供重要的参考依据。

垃圾中含有铁、玻璃和陶瓷等尖锐物，在荷载作用下极有可能使衬垫系统发生破坏，导致渗滤液流入地下污染周边环境，如何正确评价衬垫系统的穿刺性能很重要。考虑材料的抗拉强度、厚度以及穿刺棒的直径提出了衬垫系统穿刺力的评价公式，并与试验结果进行了比较。结果表明，单层土工膜的抗穿刺力试验结果与评价值比较吻合，但由土工膜与无纺布组成的衬垫系统抗穿刺力的试验值与评价结果有一定偏差；土工膜与无纺布一起使用能大幅度提高衬垫系统的抗穿刺能力，因此土工膜上应铺设无纺布有利于保护衬垫系统；土工膜的抗拉强度越大，抗穿刺能力越强；基础的存在能在一定程度上提高衬垫系统的抗穿刺性能。所得结果对垃圾填埋场衬垫系统的设计具有一定的指导意义

针对英国GDS公司动态空心圆柱扭剪仪（HCA）在主应力轴旋转试验中能够实现三向动态加载（轴力、扭矩、内围压或外围压）的功能，通过严格的数学推导，提出了3种易于实现又与实际工程背景相符合的应力路径加载方式。当三向动载满足相应的条件时，可以实现（1）平均主应力p和剪应力幅值q保持恒定的应力路径（应力路径1）；（2）中主应力参数b = 0.5、剪应力幅值q为常数的应力路径（应力路径2）；（3）平均应力p保持不变、主应力旋转角90º突变的应力路径（应力路径3），其中应力路径1、2为模拟海洋波浪荷载作用下的应力路径试验提供了理论依据，应力路径3可用于模拟地震荷载作用下的土体动力特性。以上3种应力路径均不能在两向动态HCA仪中实现

土与结构接触面是工程中经常遇到的，剪切试验是研究界面特性的主要方法之一。单剪试验既可以研究界面的特性，又可以考虑土体受力变形的实际特征，土体变形和界面错动位移的关系是尚未被注意的问题。通过淤泥质粉质黏土的静、动力单剪试验和进行不同法向应力、不同剪切应力幅值的对比试验，得到界面位移与循环周数、土体应变的试验曲线。结果表明，静力单剪试验的初期剪应力迅速增大，其后增长速率逐渐减小，没有出现软化现象；在剪切初期，主要是土体发生剪切位移，达到一定位移量后，土体和钢板之间开始出现较为明显的滑移；在一定的土体应变范围内静力单剪界面错动位移和土体应变有近似线性关系；动力单剪的界面错动位移和土体应变有很好的线性关系；静动力试验界面位移与土体应变关系线的斜率总体上静力试验结果高于动力试验值，线性关系的斜率变化范围不大

采用水玻璃、生石灰和絮状木质纤维作为污泥改性剂对城市污泥改性后，在不同养护龄期和不同改性剂配比下对改性污泥复合材料开展三轴固结不排水力学强度和破坏特征试验研究。改性剂设置3种配比5%、10%和15%，在相同围压下，养护5 d改性污泥复合材料破坏强度相对于原污泥相应地提高到1.25～1.426、1.12～1.33、1.2～1.5；养护10 d分别提高到1.33～1.45、1.154～1.35、1.56～1.67，改性剂配比5%和10%试验比15%硬化速度较快。养护10 d改性污泥在主应力差为20 kPa时，初始切线模量发生很大的突变，并且10%和15% 组有3%～5%应变延时期。养护10 d时5%和10%配比的试样内摩擦角 值大于15%配比的试样，而黏聚力 值明显小于15%配比的试样。基于Konder应力-应变双曲线方程，利用主应力差渐近值作为归一化因子，建立改性污泥在三轴固结不排水条件下的主应力差-应变关系方程

生态护坡基材初期强度对基材在边坡的自身稳定和物种发芽有重要影响。以植被混凝土基材为研究对象，以其2 d龄期的无侧限抗压强度作为初期强度的代表值，对生态护坡基材初期强度特征进行研究。以水泥掺量 、有机质掺量 和水灰比 为影响因素，分别设计单因素影响试验、正交试验。试验数据分析表明，水泥掺量、有机质掺量和水灰比3因素均对植被混凝土初期强度产生影响，影响程度依次为 ＞ ＞ ； 在0.50～0.55之间时植被混凝土基材初期强度最大。在水灰比及其他因素不变的条件下，以 、 为自变量，建立了植被混凝土基材初期强度的多元非线性回归模型，验证试验表明该模型可较准确地预测植被混凝土基材的初期强度。在植被混凝土生态防护技术应用过程中，根据基材初期强度模型估计基材最小水泥掺量和最大有机质掺量，既可保证工程实施初期基材的自身稳定性，又有利于边坡后期植被的恢复和持久生长

以石灰岩为研究对象，对其在高温作用下的热膨胀特性进行了试验研究。为弄清产生热膨胀的原因，对高温后石灰岩试件的孔隙率、超声波速和元素组成进行了试验研究。试验结果表明，高温作用下石灰岩将发生热膨胀，热膨胀量与试验时间的关系曲线可分为4个阶段，热膨胀量的大小与试验温度有关且为非线性关联；高温后石灰岩的孔隙率变化总体呈随温度升高而增加趋势，且以500℃为分界温度，分为缓慢增加和急剧增加2个阶段。而超声波速检测表明，高温后试件内超声波传播速度变化规律复杂，呈波浪形；高温后试件组成元素检测表明，试件内主要元素含量发生了较大变化；试件内孔隙、裂隙变化和组成、矿物成分分解是导致试件发生热膨胀的主要原因。

实际工程的边坡、斜坡以及挡土结构中的土体都存在一个初始剪应力的作用。在初始剪应力的作用下土体会产生较大的残余应变。然而，原始Iwan模型难以考虑这种因素的影响。因此，将软化模型引入Iwan串联模型中考虑循环软化的影响，同时再串联一理想刚塑性元件，模拟循环过程中产生的残余应变；最后，结合Masing准则对软黏土的动应力-应变关系进行了描述。在此基础上，将修正的Iwan模型用于软土层的一维非线性地震反应分析。通过分析发现，当场地存在初始剪应力且受到强震时，土体模型需考虑这种因素的影响，否则可能低估速度及加速度幅值，也会低估最大剪应变幅值

利用微型钢管桩进行基础托换是既有建筑物地下增层改造的有效方法。钢管桩的下端插入到混凝土桩头内，上端与托换承台相连，桩四周的土方开挖后稳定性降低，其受压极限承载力无法按现行规范求出。分别用1:2模型试验和非线性屈曲数值分析的方法得到了钢管桩顶部受压的应力分布和极限承载力，并进一步确定出其计算长度系数和受压稳定性系数。用模型试验求得钢管桩受压稳定性的计算长度系数为0.616，数值分析的结果为0.683，此时钢管处于底端固定、顶端铰接的约束状态。用数值分析得到的钢管桩受压极限承载力偏安全，可为工程设计提供参考

板桩墙明沟结构是海岸电厂取水工程的一种结构型式。根据电厂取水工程初步设计方案，对电厂取水工程结构进行离心模型试验研究，分析板桩墙结构在波浪荷载作用下的安全性。试验表明，悬臂式斜拉桩板桩墙结构在设计最大波浪荷载作用下会产生较大的水平位移，墙身弯矩较大；引起板桩墙位移、弯矩的主要荷载是海床面以上的波浪荷载，板桩墙承载力主要由桩墙被动侧土体抗力提供。工程中板桩墙入土深度的增加不能有效改善墙体水平位移和墙身弯矩，不会提高板桩墙结构的承载能力。

结合长湖申航道湖州段板桩加固护岸实体工程，在板桩预制过程中将土压力计埋入板桩侧面，底板施工时将土压力计埋入底板下，测试了在板桩混凝土凝固硬化过程中土压力计的受力情况、护岸荷载下板桩桩身两侧土压力的分布规律及护岸底板下土压力分布规律。试验结果表明，混凝土凝固硬化过程对埋入板桩两侧的土压力计会产生较大拉压应力并逐步趋于稳定，板桩两侧土压力及底板下土压力受施工荷载的影响在沉桩及底板施工初期存在较大调整并逐步趋于稳定；板桩靠岸侧和临水侧土压力分布存在明显差别，靠岸侧主动土压力分布呈现先增大后减小、然后增大的非线性分布规律，临水侧被动土压力基本呈线性分布。《板桩码头设计与施工规范》[1]中推荐的土压力计算方法计算靠岸侧主动土压力和临水侧被动土压力标准值均较实测值小，基本呈现随着深度的增加差别逐渐增大的规律；在护岸荷载作用下底板下土压力呈现两端大中间小的抛物线分布规律。

为控制岩溶隧道突水突泥风险，通过统计与理论分析相结合的方法，研究了相关工程实例，并基于层次分析法研究了岩溶隧道突水突泥控制因素与因素权值，提出了岩溶隧道突水突泥风险3阶段评估与控制方法。权值分析结果表明，不良地质、超前地质预报、地层岩性、地下水位是突水突泥风险的主控因素；其次为宏观前兆、监控量测、可溶岩与非可溶岩接触带、地形地貌、开挖支护；最后为微观前兆、岩层产状、层面与层间裂隙、围岩级别。3阶段评估包括初步评估、二次评估与动态评估，其中，初步评估是在施工方案制定前，为估计风险，对孕险环境(岩溶水文地质与工程地质条件)的评估；二次评估是在施工前，为评估施工组织设计合理性，综合考虑孕险环境与致险因子(施工因素)而进行的评估；动态评估是在施工期，为了动态评估与控制风险，综合考虑孕险环境、致险因子与风险控制反馈信息的评估。3阶段评估与控制方法可实时、有效、准确地控制岩溶隧道施工风险，实现风险的动态修正与管理。研究成果在翻坝高速鸡公岭隧道取得了成功应用，对类似工程具有一定的借鉴意义

黑方台因农业灌溉触发了大量泥流滑坡。为了充分反映黑方台黄土泥流滑坡发育特征，首先基于IKONOS影像对黑方台泥流滑坡进行了遥感解译，随后又开展了详细野外调查工作。结果表明，黄土泥流滑坡呈流态化运移特征，滑距可达300 m以上，是黑方台危害最为严重的一类滑坡。钻探和塬边露头测量显示，研究区黄土底部黏土高程西高东低。地下水数值模拟结果显示，研究区地下水总体上由台塬西部流向地势较低的东部台缘，使得该处地下水抬升幅度要高于西部，从而造成泥流滑坡集中分布于东部台缘。为充分反映该条件下黄土泥流滑坡的破坏机制，开展了室内饱和原状黄土应力路径试验，分析研究了黄土泥流滑坡液化机制

库岸边坡的变形破坏及稳定性研究是目前国内外研究的热点之一。基于水电站库区一大型堆积体边坡，通过现场原位直剪试验获取岩土体的力学参数，利用岩土数值分析FLAC3D软件，考虑了堆积体与基岩基覆接触带介质的应变软化特性，对水库蓄水和下降过程中边坡的变形破坏特征进行了分析预测。结果表明，在库水升降作用下变形主要发生在堆积体内部；根据堆积体的变形特征可分为3个区：前缘牵引变形区，变形量最大；中间过渡区，变形量最小；后缘被牵引变形区，变形量介于前缘和中间之间。模拟过程中，在坡体的不同位置设置位移监测点，得到了蓄水和水位下降过程中各监测点的位移时程曲线，监测结果显示，水位下降时堆积体前缘易形成局部失稳。通过剪应变增量判断堆积体边坡在库水作用下可形成2个潜在的滑动破坏面

地下水开采是导致地面不均匀沉降的重要因素之一，而地面不均匀沉降又会对桥梁结构造成较大的危害。通过离心模型试验研究了离心场中地基抽水对桥梁结构物的影响。在自主研制的离心场中地基抽水对结构物影响的模拟和测量系统基础上，测量了抽水过程中粉土地基中沉降的变化以及桥梁结构的变形分布规律，探讨了地面不均匀沉降对刚性桥梁、简支桥梁以及简支连续桥梁的影响规律。试验结果表明，水井抽水的初期非稳定渗流期是桥梁变形发展最快的阶段；减小桥垮长度以及桥面桥墩改用铰连接都可以使得桥面轴向应变减小；地基的水平位移会给刚性桥梁中部带来较大的变形

基于国外盐岩地下油气储备库曾发生过的重大事故的统计资料，采用风险矩阵法对盐岩储备库在建设和运营过程中的存在的重大风险进行了评价，分析了储备库重大事故的发生概率、风险等级、事故类型以及引发事故的主要原因，为我国盐岩储备库在建设和运营中的风险管理提供理论依据。研究结果表明，单个盐穴在建设和运营过程中发生重大事故的统计概率为1.51%，风险等级介于三级和四级之间，属于基本可接受的风险，但必须制定防范、监控措施；事故类型可分为油气渗漏、腔体失效和地表沉陷，其中油气渗漏事故的风险等级为三级，属于可接受风险，其他类型的事故风险等级均为二级，属于可容许风险；引发事故的原因主要是套管破损、蠕变过量和人为失误，其次还有地面装置损坏和盖层失效

堆积体是一种典型的二元介质，由软弱的基质土与坚硬的碎、块石构成。利用元胞自动机模型对随机离散单元进行演化，模拟堆积体的分布结构、“聚团”特征；利用弹性应力波传播原理计算波的等效速度，研究了堆积体内介质分布、软硬程度对动力学参数的影响规律。研究发现，堆积体内的波速由基质与充填物共同决定，基质材料越弱，地震波传播速度越慢，二者呈对数变化；堆积体内碎石含量越高，则波速越快，波速与充填碎石块含量呈对数关系增长，而振幅系数与碎石含量关系不大，主要取决于碎块石的分布结构；由于堆积体介质密度不均，导致堆积体内波传播速度与入射波频率密切相关，高频波速度快、低频波速度慢，横波速度与入射波频率成指数递增关系。研究表明，采用基于元胞自动机模型研究动变形参数，可以更好地反映出堆积体的波动力学性能，是一种获得复杂介质动参数的重要方法，可以弥补室内及现场试验的不足。

针对施工期盾构隧道管片衬砌的受力特性及其施工荷载对管片结构造成的影响开展研究。首先，对施工期管片所受施工荷载进行系统总结，包括千斤顶推力、注浆压力、上浮力、盾壳作用力、拼装荷载及其他荷载等；进而将施工阶段管片衬砌的受力特性归纳为典型三维特性、不确定性及不可忽视性等三方面。在此基础上，对施工荷载对管片结构的影响进行了分析讨论，包括施工期的管片裂缝、局部破损、止水条损坏、管片渗漏、管片错台等。最后，从掘进千斤顶控制、注浆压力控制、螺栓二次预紧等角度对施工期盾构隧道的管片破损保护工作提出了建议。分析表明，对盾构隧道施工期管片受力特性及其影响的研究亟待深入，管片设计及相关规范亦应更加重视施工荷载的作用及其影响

通过边坡现场监测位移序列来预测未来时间边坡的位移，可以有效地评价和判断边坡的稳定性。多种非线性分析方法的组合可以有效提高预测精度，将灰色理论与投影寻踪回归各自的优缺点的基础上，提出了将二者相结合的一种新的预测模型——时序投影寻踪回归模型。新模型既发挥了灰色预测方法中“累加生成”的优点，弱化了原始序列中随机扰动因素的影响，增强了数据的规律性，又充分利用了投影寻踪回归方法易于描述非线性关系的优良特性，避免了灰色预测方法及模型存在的理论缺陷。同时，对模型的可靠性进行了验证。将文中提出的时序投影寻踪回归方法应用到 2 个工程实例，研究结果表明该模型预测值与实测值吻合较好，具有较高的精度，可为边坡位移的预测提供一条新的途径。

以多年冻土区透壁通风管路堤为研究对象，进行了路堤蒸发降温效果的室内试验，分析了土体水分蒸发对路堤降温效果的影响机制。分析结果表明，路堤通风期间的水分主要通过裸露在管壁小孔的土体表面直接蒸发，其有利于降低路堤温度。暖季空气与管壁的对流换热效应可使路堤土体增温，同时，通过管壁小孔的水分蒸发散热将对路堤产生降温效应，由于融土的未冻水含量较大，使得通过管壁小孔的水分蒸发散热降温作用也较大，这使透壁通风管路堤总体显现出降温效果

通过现场试验对夯扩挤密桩加固湿陷性黄土地基的机理进行研究。利用现场取得的加固前的原状土样和加固后的土样进行室内对比试验，测定加固前、后桩间土的物理力学性质指标（如孔隙比、湿陷系数和密实系数等）的变化。根据这些结果，分析了夯扩挤密桩加固湿陷性黄土地基的效果和夯扩挤密桩在水平方向和深度方向的挤密程度和影响范围。最后讨论了工程实践中夯扩挤密桩设计应采取的合理的桩间距

人们对土工合成材料加筋在海堤软基处理中的作用与材料选用尚存在明显意见分歧，从而限制了它恰当地应用。通过某一工程实例，数值分析了筋材在包括极限稳定等各种工况下的受力性状及对提高海堤抗滑稳定性的贡献。利用改装后的位移计，对土工格栅应变进行了原位测试。根据数值分析和原位测试成果，探讨了海堤筋材的选用及其设计参数的选取，得到了海堤筋材应首选单向拉伸土工格栅、选用时应同时规定极限延伸率上下限等一些有益的结论

在系统分析滑坡位移监测资料和位移演化特征的基础上，根据多重分形理论基本原理，对滑坡位移演化所具有的复杂性、突变性和非线性特征进行了分析和研究。单一分形维数对滑坡位移的演化趋势预测存在不足，文中分别以新滩滑坡、丹巴滑坡和黄蜡石滑坡为例，计算了滑坡位移时序演化的多重分维数演化特征。分析和评价位移演化规律与多重分维数演化特征的关系发现，多重分维数D1 > D2 > … > D∞时，滑坡趋于稳定；D1 < D2 < … < D∞时，滑坡向失稳破坏演化。当滑坡位移时序多重分维数演化特征出现拐点时，即分维数由D1 > D2 > … > D∞，经D1 > … > Dn < Dn+1 < … < D∞到 D1 < D2 < … < D∞的演化过程时，滑坡向不稳定的状态演化；当分维数由D1 < D2 < … < D∞，经D1 > … > Dn D2 > … > D∞的演化过程时，滑坡向趋于稳定的状态演化。研究表明，可以运用多重分维数演化特征对滑坡位移演化趋势与规律进行评价与预测。

在大型滑坡治理工程中常常采用双排抗滑桩，锚索双排桩和刚架双排桩是常见的两种型式。采用有限元程序ANSYS分别建立锚索双排桩和刚架双排桩的有限元分析模型，对比分析这两种型式双排桩的内力分布，找出能更好发挥抗滑效果的结构型式。通过对比分析可知，锚索双排桩的前后两排桩的内力分布差距十分明显，刚架双排桩的前后两排桩的内力分布差距较小，所以，刚架双排桩能够更好地发挥抗滑效果。选取锚索双排桩和刚架双排桩2个工程实例，监测分析发现锚索双排桩的前排桩侧向位移和弯矩均远小于后排桩，刚架双排桩前后两排桩的位移和弯矩比较接近，这与有限元分析结果相吻合，因此，双排抗滑桩的设计中建议采用刚架双排桩

系统锚杆是锚喷支护的重要组成部分，目前广泛应用到公路隧道的初期支护中。然而，系统锚杆到底对隧道结构的稳定起到多少作用一直没有有效的定量计算方法。以某高速公路隧道为例，用有限元强度折减法计算了不同地质条件下锚杆对隧道安全系数大小的影响。结合有限元数值模拟，通过对锚杆各种效应的分析后得到如下结论：在很多地质条件下锚杆对公路隧道稳定性影响不大，建议在有条件的情况下可以逐步开展取消系统锚杆的工程试验验证，为公路隧道不设置系统锚杆提供更多的工程依据

采用离散单元法（DEM）对胶结砂土力学特性进行模拟。将基于室内试验测得的理想胶结颗粒接触力学响应引入到开发的二维离散元程序（NS2D）中，模拟胶结砂土颗粒间的胶结作用。对不同胶结强度和围压的胶结砂土进行平面应变双轴压缩试验模拟，并将模拟结果与Wang和Leung[1]提供的人工胶结砂土的试验结果进行比较。最后对数值模拟中胶结试样的微观力学响应（接触力链、胶结点破坏率和位移场）进行分析。结果表明，离散元数值模拟能够有效地反映胶结砂土的主要力学特性，相比同一初始孔隙比的无胶结松散砂土，胶结砂土将具有更高的强度，应力-应变关系呈应变软化，体变为先剪缩后剪胀，且两者的差异随胶结强度的增大和围压的减小而越趋显著。此外，胶结砂土宏观力学响应（应力-应变关系和剪胀性）与其微观力学响应密切相关。

由于饱和土中土体颗粒与孔隙水的相互作用以及桩与土体的不同渗透率，饱和土体中桩基的力学行为与单相土中桩基力学行为有很大的差别。基于饱和多孔介质理论，考虑桩纵向振动时的横向变形及惯性效应，将桩等效为Rayleigh-Love杆，在频率域中研究了饱和黏弹性土层中端承桩纵向振动的动力特性，给出了饱和黏弹性土层和桩纵向振动时动力响应的解析解及桩头复刚度的解析表达式。通过数值计算，给出了桩头动刚度因子和阻尼随激励频率的响应，考察了饱和土物性参数、桩土模量比、桩长径比、泊松比等参数对桩头刚度因子和阻尼的影响。研究表明，对于大直径桩，当外载荷激励频率较大时桩横向效应对桩头刚度因子和阻尼有显著的影响

为了建立三维数字地层，采用钻孔信息构建三棱柱，以适合工程地质和岩土工程特点。钻孔数据具有局部的、随机的、异常的特征，另外，钻孔数据具有一定的结构特点。传统的数理统计方法无法很好地解决空间样本点的选取、空间估值和2组以上空间数据的关系等问题，借鉴地质统计学的Kriging方法给出全局区域内一种距离加权插值算法，先根据空间数据得到统计特征，再根据统计特征进行插值，并引入多重分形理论弥补Kriging方法的滑动加权平均缺陷，度量区域化变量的局部奇异性。通过对地层模型插值结果的观察，得出该算法可以获得良好的全局和局部特征插值效果

目前常用的关于地铁引起的环境振动评价标准是基于单列车的计算分析结果和实测数据。而随着国内迎来了轨道交通建设的黄金时期，大量近距离多孔交叠隧道不断出现，仍沿用基于单列车的环境振动评价方法将无法真实反映实际的振动环境。武汉市轨道交通2号线与4号线工程在洪（洪山广场站）中（中南路站）区间为4孔紧邻交叠隧道，根据实际工程特点，将其中部分隧道简化为不同净距的四孔垂直隧道，建立其三维计算模型，分析了紧邻多孔交叠隧道在不同净距、不同埋深以及不同列车数量作用下的环境振动及其频谱特性，并对计算结果进行了拟合分析，建议了近似经验公式，确定了环境振动影响范围。论文研究成果可供今后类似工程的环境振动预测和评价提供参考

针对深部高地应力、大断面、厚顶煤巷道围岩控制难题，采用理论分析、数值计算等方法研究了其变形破坏机制及其控制技术。研究结果表明，深部大断面厚顶煤巷道顶煤塑性区呈“拱形”或上宽下窄的“倒梯形”形态，直接顶塑性区则呈“矩形”形态，且存在肩角稳定区域。提出了“倒梯形”塑性区形成的层理面剪切破坏作用机制：在深部高应力（尤其是高水平应力）以及顶煤较大下沉产生的附加水平应力作用下，顶煤和直接顶之间的层理面发生剪切破坏，并引起其附近煤体破坏，促进了顶煤“倒梯形”塑性区的形成。基于此，提出了高强高预紧力锚杆和斜拉锚索梁联合支护围岩控制技术，认为斜拉锚索可锚固在肩角稳定区域，并起到限制顶煤与直接顶岩层之间层理面的剪切变形、阻止顶煤塑性区由“拱形”向“倒梯形”发展的作用。研究成果成功应用于工程实践

生态护坡是公路建设可持续发展的要求。根据林木根系对边坡浅层加筋锚固的原理，结合现场提取刺槐根系进行试验所得的基本参数，利用有限元软件ADINA进行分析。在模拟分析过程中，根系采用弹性杆件模型，土体采用摩尔-库仑模型，从坡度的变化对整个刺槐林边坡进行模拟计算，对其应力和应变场的变化进行分析。研究结果表明，刺槐群根能改善边坡浅层土体的应力、应变场，使坡体浅层更趋稳定；边坡坡度的增加会导致坡脚应力增大、坡肩处逐渐产生拉应力及其数值逐渐增大、应变集中区的范围也扩大，此时根系护坡效果减弱

利用离散元颗粒流软件模拟了岩石单轴压缩破坏过程，采用内嵌FISH语言，通过设置随机缺陷来建立不同均质度的岩石数值试样对岩石的声发射规律进行了研究。结果表明，不均质度对于岩石声发射特性有着重要影响，随不均质度的增加，试样的峰值强度下降，声发射总数大幅增加，空间分布也更为分散，声发射出现时间更早，持续时间更长，峰值后的声发射保持更高的强度；单轴应力状态下声发射最大强度出现时间相比峰值破坏时间有不同程度滞后，不均质度越高，滞后效应越明显，显示岩石破坏要早于声发射峰值出现时间。

全断面岩石掘进机（TBM）的破岩效率主要受刀盘设计和岩体特征的影响。采用颗粒流方法建立了岩石试件与滚刀的数值模型，对TBM滚刀破岩过程的影响因素进行了分析。研究表明，单刃滚刀交替作用下强度较低的岩石中易形成规则的张拉裂纹而生成较大岩碴；强度较高的岩石中滚刀的侧向挤压促使形成块度较小的片状岩碴；双刃滚刀作用下岩石表面受到强烈挤压后出现较大的拉应力，使岩石更易破碎，且仅在强度较高的岩石中才易形成透镜状岩碴。滚刀破岩过程中存在能耗最小的最佳间距，该最佳间距随着岩石强度的增大而减小。滚刀破岩过程中，结构面对裂纹扩展具有显著的控制性作用，并阻隔损伤向结构面下的岩石中渗透；随着结构面与滚刀侵入方向夹角的减小，结构面将引导裂纹向岩石深部扩展，而当夹角较大时，结构面则会引导裂纹横向扩展，易导致大块岩碴的形成

径向基函数点插值无网格法(radial point interpolation method，RPIM)是一种新型的无网格法，其形函数具有插值特性，且形式简单，易于施加本质边界条件。文中介绍了径向基函数点插值无网格法的基本原理，推导了三维情况下点插值无网格法的基本公式。从变分原理出发，结合比奥固结理论，建立了流-固耦合的三维点插值无网格法基本方程和数值积分方法，并开发了相应计算程序。通过三维悬臂梁和单向固结问题的数值试验，验证了该方法对三维弹性问题和流-固耦合问题的适用性和有效性

利用基于滑面正应力修正的三维安全系数解法，研究三维滑体端部作用对安全系数的影响。假设滑体中部为圆柱体，端部为椭球面，计算了一系列不同几何参数组合的滑体三维安全系数。结果表明，当滑体宽度L与高度H的比值(L/H)逐渐增大时，三维安全系数F3与主滑面二维安全系数F2的比值(F3/F2)逐渐减小，当L/H=2时，F3/F2最大为1.3；当L/H=5时，F3/F2最大为1.1，当L/H > 10时，F3/F2 < 1.05，此时可忽略端部效应。分析还发现，当土体摩擦角愈大，F3/F2将有所减小，即三维端部效应将有所减弱。

通过对煤矿深部开采沉陷的结构力学模型研究，提出了盆地水平煤层地表沉陷的理论预测模型，给出了整体和分步两种近似计算方法。在变动煤层开采深度和工作面长度的条件下，采用数值模拟方法对相关的数据进行了拟合计算对比，并基于现场沉陷观测数据对模型进行了验证。新模型方法结合力学模型计算得出开采沉陷预计参数，可以针对上覆岩层的力学参数对所得预测数据给出合理的力学解释，摆脱了经典预计模型概率积分法只依靠统计方法预测结果的缺陷，可为深部安全开采和地表沉陷的预测与控制，提供可靠的科学依据

碎石化沥青加铺路面结构中不同层位材料性质差异显著，难以由同一种力学模型加以描述。针对这一问题，将沥青加铺层及碎石化混凝土视为连续及非连续颗粒介质，分别采用有限差分法(DEM)与颗粒离散单元法(PCC)模拟沥青加铺层及碎石结构层的力学行为，并采用耦合的方式，通过两域对应边界的相容条件与平衡条件的控制，实现了连续域与离散域的平滑过渡。作为应用，结合现场情况，将破碎混凝土简化成碎粒层、碎石表层和碎石底层，通过模拟计算，分析了破碎粒径不同组合条件下沥青加铺层对荷载的响应。结果表明，碎粒层粒径越大，沥青层的拉应力、应变越大；碎石表层粒径越小，即多锤头破碎机(MHB)破碎的越碎，原水泥混凝土面板的强度下降的越多，整体性就越差，沥青层底的拉应力、应变也就越大，因此要将破碎状态控制在一定程度为宜。