月球探测2期工程中，需在地球上进行探测器软着陆过程及月面巡视探测的模拟试验，上述试验中月壤特性的模拟至关重要。通过试验研制出了适用于上述试验的Tongji-1（简称TJ-1）模拟月壤。但2期工程中可能需用到近千吨的模拟月壤，由于客观条件限制，难以满足含水率为0%、颗粒级配与目标级配完全吻合的技术要求。为此，开展了含水率及颗粒级配对TJ-1模拟月壤力学性能影响的试验研究。根据TJ-1模拟月壤在不同含水率时的力学试验结果，建立了强度参数与含水率的关系式，建议含水率上限值为3%，并通过TJ-1模拟月壤不同颗粒级配曲线下的力学性能测试，得到了级配变化的许可范围。

在近海风力发电工程中桩基是常用的基础型式，海上风力发电机桩基础一般建立于复杂软土地基、承受着海上风浪、潮流等近似水平向的循环荷载作用，而风力发电机组运行对基础的承载力和变形有严格的要求。因此，研究水平循环荷载下桩土系统变形规律和相互作用机制具有重要的意义。针对典型的近海风机单桩基础，选取典型的饱和砂性土地基，通过离心模型试验的方法研究了水平循环荷载下的风机桩基础的受力变形规律。试验结果表明，水平向循环作用下，桩周围土体中变形主要呈现为挤压或塌陷产生的沉降和水平向变形，变形主要集中在桩周围较小的范围内；变形呈现逐渐累积特性，其大小随着循环次数的增加而增加；桩身弯矩峰值出现在埋深上1/3处，多次循环后的弯矩大小和分布变化不大；桩周围土体中不同位置产生不同的超静孔隙水压力，孔隙水压力发展对土体变形有一定影响

针对取自黄河三角洲地区的原状饱和海洋软黏土，进行了一系列非均等固结条件下的应力控制式双向耦合循环剪切试验，着重探讨了初始大主应力方向角?0、循环剪切荷载分量比R以及循环应力水平（用循环应力比Rc来表示）对饱和海洋黏土残余变形特性的影响。试验结果表明，?0对循环剪切过程中产生的残余轴向应变?r、破坏时的?r以及残余轴向应变比?r /?rmax与循环次数比N/Nf之间的关系具有显著影响。随着R值减小，循环剪切过程中产生的?r逐渐减小，且破坏时的?r亦逐渐减小。对应相同N/Nf，随着R值减小，?r /?rmax值先增大后减小。试验数据经归一化处理后，不同R值对应的εr /εrmax-N/Nf关系曲线集中于一个狭窄的条带内，可用统一的表达式来表示。?0 =0°与90°时，不同R值对应的残余剪应变?r –循环次数N关系曲线差异性并不十分明显，而?0 =30°与60°时，R对?r -N关系影响显著。低应力与高应力水平循环荷载作用下?r与?r随N的增加变化规律差异性明显，分别建议了相应的?r /?rmax-N/Nf关系表达式。

黄土台塬是黄土地区典型的地貌特征，塬边多为高陡边坡，极易发生崩塌和滑坡地质灾害。位于陕西境内泾河以南的黄土塬－泾阳南塬为典型的高陡黄土边坡，其崩塌、滑坡地质灾害频繁发生，自东南向西北的大小滑坡形成了延绵约30 km的滑坡群。对泾阳南塬滑坡群进行分析，以其中一规模较大的近年滑坡——东风滑坡为例进行了实地考察、现场测量，对滑坡体后缘和前缘的黄土进行了一系列的室内物理和力学性质试验。分析了高陡黄土边坡滑坡的发生过程和破坏机制，由颗粒分析和湿陷性试验得出滑坡体前后缘土体的湿陷液化特征。分析了不同含水率对强度参数的影响，并对比分析了原状黄土和重塑黄土的强度参数和结构性，验证了重塑饱和黄土的应力-应变关系和体应变-轴应变关系与邓肯-张模型符合较好，为高陡黄土边坡稳定性分析强度参数的合理选取提供了参考

从地质成因角度分析了杭州地区浅层气藏的形成过程，探讨了储层土体的原始赋存分带特征，认为规模气藏中位于浅层气富集带内砂土的吸力变化范围不大，初始赋存含水率大致与其残余含水率接近，一般处于残余含水状态。基于VG模型描述的储气砂土-水特征曲线，提出了间接获取储层砂土非饱和参数的工程预测方法。对比试验结果表明：借助VGM模型、Parker模型和乘幂形式的强度公式，能够有效地预测含浅层气砂层的渗水系数、渗气系数和抗剪强度等非饱和参数，可满足地铁工程超前采取防治措施、消除浅层气地质灾害的需要

采用自行研制的模型试验装置进行了不同喷气压力和上覆荷载下土体的气压劈裂室内模型试验，分析了喷气压力和上覆荷载对土体气压劈裂效果的影响。试验结果表明，向土体中喷入高压气体能在土体中产生裂隙，裂隙可加速超静孔隙水压的消散；喷气结束时裂隙宽度达到最大值，喷气结束后裂隙不完全闭合，残余裂隙宽度为裂隙宽度峰值的1/100。对比不同喷气压力和上覆荷载作用下气压劈裂试验结果发现，气压劈裂影响范围与裂隙宽度均和喷气压力与上覆荷载大小密切相关，其中喷气压力对气压劈裂影响范围与裂隙宽度的影响更为显著；气压劈裂影响范围与喷气压力呈双曲线相关关系，裂隙宽度与喷气压力呈线性正相关关系；气压劈裂影响范围随上覆荷载增加而减小，裂隙宽度与上覆荷载呈线性负相关关系

为探讨充气锚杆的承载特性，通过建立室内试验模型，改变锚杆充气压力大小、埋设深度、土体密度、橡胶膜长度、厚度等条件，进行了一系列的抗拔试验，得到相应的荷载-位移曲线。研究结果表明：在影响充气锚杆抗拔承载力的诸多因素中，充气压力及土体密实度与承载力成一定倍数增长关系，是最显著的影响因素；其次是橡胶膜长度，成显著线性增长关系；充气锚杆的极限位移主要来自橡胶膜的弹塑性变形，反映了充气锚杆在抗拔过程中橡胶膜的力学行为；通过与常用锚杆的对比分析，得出充气锚杆的极限抗拔承载能力约是单锚片螺旋锚的4.3倍，是双锚片螺旋锚的1.9倍，其极限侧阻力约为一般注浆扩大头锚杆的2～4倍

试验测定了膨润土改性黄土试样的渗透系数，研究膨润土改性黄土用作废弃物填埋场衬里的可行性，为天然黏土匮乏地区防渗材料本土化提供依据。选取两种代表性黄土，即黏性较大的兰州黄土(LH)和砂性较大的榆林黄土(YH)，分别向其中添加不同比例的两种膨润土后击实成样，利用柔性壁渗透仪测定改性黄土的渗透系数，分析了改性黄土渗透系数随膨润土添加率增大的变化规律，确定了满足衬里防渗要求的膨润土添加率。利用扫描电镜照片统计了改性黄土的孔隙特征参数，发现添加膨润土后黄土中原有的大孔隙被充填或分隔成更多的中、小孔隙，有效阻滞了渗流液体通过，从微观结构的角度揭示了改性黄土渗透性降低的实质。依据实测数据建立了膨润土改性黄土的渗透回归模型，据此可以预测不同添加量的膨润土改性黄土的渗透系数。

桩端承载力是扩底桩承载力的主要组成部分，如何定性、定量地评价其承载机制是扩底桩设计的关键。通过扩底桩的模型试验，对扩底桩桩端承载机制进行了探讨分析，得出了以下结果：扩底桩承载力的大小受桩端阻力的发挥程度控制。扩底桩桩端承载力和桩周摩阻力发挥的不同步程度要比非扩底桩的显著。扩底桩桩端极限破坏形状与非扩底桩的不同，类似于逆向的锚板基础破坏形状。由于扩底部的存在，使得桩端地基承载力强度有所下降；在扩底桩桩端承载力设计计算时，必须进行因扩底引起桩端承载力降低的修正

对桩承式路堤中的土拱效应进行了三维模型试验研究。根据试验结果，分析了应力折减系数大小和填土中的竖向应力分布特点。对比分析了实测值与Terzaghi方法和Hewlett & Randolph方法计算值之间的差异，验证了各方法的适用性。采用三维有限元对模型试验进行了数值模拟，重点分析了路堤填土的大主应力方向、应力水平和沉降模式等几个关键问题。试验和数值结果表明，Terzaghi方法与Hewlett、Randolph方法给出的应力折减系数数值接近，但填土中竖向应力分布模式截然不同，且与实测值有所区别。若在Terzaghi方法中采用合适的滑动面形状，得到的计算结果与实测值较吻合，能够反映竖向应力沿深度分布的特点

对软土地区的管桩竖向承载力试验成果进行了统计分析，研究表明：逾70%的管桩实际采用的竖向承载力不足管桩桩身强度的50%，未能充分发挥管桩桩身材料具有较高强度的优势。开发了适用于软土地区的扩孔灌浆管桩专利技术，通过在桩端设置尺寸大于桩身外径的端板，实现沉桩的同时在桩周形成大于桩身外径的空间，并利用管桩余浆等胶凝材料在此空间进行注浆形成扩孔灌浆管桩。对13根试验桩进行竖向抗压、抗拔和抗水平力足尺试验，表明该工艺可显著提高管桩桩端和桩侧土的阻力，以提高管桩的竖向承载力和抗侧移刚度，并在某重点工程中进行了应用，取得较好的社会经济效益

在循环荷载作用下，花岗岩宏观尺度疲劳破坏是由于细观尺度微裂纹的萌生、发育和贯通引起的，因此对处于细观尺度的微裂隙进行量化分析，对于理解花岗岩的动力特性有一定的意义。利用扫描电镜（SEM）拍摄得到昌江花岗岩的大量细观结构图片，利用数字图像技术对图片进行处理，提取微裂纹的细观几何信息。从矿物晶体和微损伤形式两个角度定量分析了循环荷载作用过程中的细观损伤特征。研究结果表明：①循环荷载作用过程中穿晶裂纹大部分出现在长石晶体内，而云母晶体则以沿晶裂纹为主；②在3类微裂纹中以沿晶裂纹发育速度最快，是疲劳损伤中主要的损伤形式；③沿晶裂纹和穿晶裂纹发展中所消耗能量占微裂纹开裂能量的大部分

基于黄河中游地区黄土自西北向东南分布变化的规律，研究黄土的物理化学性质和矿物成分对水泥基土壤固化剂固化土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明：随着黏粒含量的增加，固化土的强度先降低后增加，其中黏粒含量17.0%是分界点；随着碱度的增加，固化土的强度增加；蒙脱石的加固效果好于伊利石，在以伊利石为主的土中，随着伊利石含量的增加，固化土的强度升高；随着阳离子交换总量的增加和交换性钠离子百分比的降低，固化土的强度增加。研究表明，黄土的物理化学性质不同是水泥基土壤固化剂土质适宜性产生的主要原因；黄河中游地区自西北向东南加固土的强度具有增大的规律性

设计并完成了1:20比尺的黄土边坡大型动力模型试验，探讨了模型试验中的相似律、边界条件处理等问题；研究了强夯激励下黄土边坡的动力特性变化规律与动力响应规律，以及边坡坡率对动力特性和动力响应的影响。试验结果表明，边坡坡率越大，动力响应幅值越大；强夯激励下黄土边坡的动力响应幅值均随冲击荷载作用而产生并迅速衰减；振动周期在1 s之内，主频率在25～45 Hz之间，不会出现振动叠加现象。强夯激励下黄土边坡对径向加速度的放大效应更显著，下部边坡以竖向振动为主，上部边坡以径向振动为主。黄土边坡的边缘部位对强夯冲击振动的反应幅值较之内部存在放大现象。沿坡高方向，边坡对输入加速度具有明显的放大作用，坡顶处的放大效应最为显著。试验结果有助于揭示黄土边坡在强夯激励下的动力响应规律，为黄土地区的工程设计和施工提供有益的参考

压实膨胀黏土常用于防止填埋场中固体废物产生二次污染，或作为核废料处置库通道隔绝层，这主要取决于压实膨胀黏土衬垫层或隔离层的防渗特性，而这种压实膨胀黏土层通常又呈现出非饱和特性。基于GDS非饱和土三轴试验系统，开发拓展其试验功能，研究直接测量压实膨胀黏土的水渗透系数的试验方法，同时结合电镜扫描试验，从微观角度定量分析压实膨胀黏土渗透过程中产生的微观、宏观变化特征。结果表明，压实膨胀黏土在渗透过程中产生的体积变形主要是由于土孔隙中气体被压缩、孔隙微结构发生变化的结果；压实膨胀黏土水渗透系数受吸力、围压、干密度、饱和度等因素控制。

切向荷载作用下贯通节理岩体峰值强度后的剪切应力、位移变形规律一般呈双曲线形式发展，即峰值后强度衰减速率逐步变小而趋于0，到达残余强度。直剪试验表明，非贯通节理岩体峰值后剪切应力、位移呈“S”型趋势发展，即强度衰减速率先是逐步增大，到达一定程度后逐步减少，最后趋于稳定达到残余强度值。贯通节理岩体峰值强度后的本构关系并不适合于描述该特征。提出一个新的非线性归一化位移软化本构模型，通过归一化剪切应力R与归一化剪切位移D的指数函数关系体现峰值后剪切应力、位移的发展趋势，即模型采用无量纲表达式。归一化剪切应力R是峰值后强度降? p-? 与峰值强度、残余强度差值? p-? r的比值；归一化位移D是峰值后剪切位移、峰值位移差值? -? p与残余位移、峰值位移差值? r -? p的比值。对含不同起伏角的非贯通节理岩体在常法向荷载条件下的直剪试验数据进行拟合分析，模型预测结果与实测值具有相当高的吻合度，验证了模型的正确性

对蒋家沟流域泥石流源区两种分散性不同的土（G1土具有强分散性，G2土无分散性）进行室内土柱自滤试验，研究了土柱在常水头（水头为5 cm）渗流过程中颗粒运移对土柱不同部位渗透性的影响。入渗液采用了煮沸过的清水与浓度为1 g/L的悬浮液（悬浮颗粒的粒径范围为1.6～104.74 μm）。在清水渗流过程中，两种土样的入口处土层渗透性随着时间而增大，出口处土层的渗透性先增大后减少。在悬浮液渗流过程中，两种土的各土层的渗透性都有下降趋势，但在入口处土层最为显著，G1土样下降了一个数量级以上，G2下降了近两个数量级，且G2土所用时间较G1土短，即G2土的渗透性减少速率更加明显；两土柱中渗透流量都有显著减少。研究表明：土体的分散性在颗粒运移过程逐渐占主导地位，即强分散性土自身颗粒的运移明显，能抵消一部分外来颗粒的积聚堵塞作用。从试验结束后土柱的外观图像观察也发现，入渗的悬浮颗粒在土柱的各个位置都有分布，但主要沉积在入口处，这与土柱各层渗透性的变化相吻合。此外，两种土流失的颗粒都只是集中于渗流的开始阶段，流失颗粒粒径范围集中在数微米至数十微米之间

对橡胶颗粒改良粉煤灰土的动强度、动模量、黏聚力和内摩擦角进行了动三轴试验研究，并将试验结果与粉煤灰土的动力特性加以对比，分析表明：粉煤灰土及橡胶颗粒改良粉煤灰土在同一围压下动强度均随破坏周数的增加而减小；在同一破坏周数下动强度随着围压的增加而增加；粉煤灰土的黏聚力为203.73 kPa，内摩擦角为11°；橡胶颗粒改良粉煤灰土的黏聚力为227.26 kPa，内摩擦角为17°，橡胶颗粒改良粉煤灰土的黏聚力增大了23.53 kPa，提高了11.55%；粉煤灰土的初始切线模量及平均动模量高于橡胶颗粒改良粉煤灰土的初始切线模量及平均动模量。研究表明，橡胶颗粒改良后的粉煤灰土具有动强度高、黏聚力和内摩擦角大的特点，从而说明橡胶颗粒改良后的粉煤灰土可以作为季冻区路基冷阻层材料

目前在计算油气井壁坍塌压力时，通常采用摩尔-库仑准则，该准则没有考虑中间应力对岩石破坏过程的影响，计算结果比较保守，限制了低密度钻井液发展。针对这一情况，考虑岩石破坏过程中的损伤，基于统计损伤原理，对统一强度准则进行了修正，并利用修正后的强度准则建立了新的井壁坍塌压力模型。结果表明，修正后的统一强度准则能更好地模拟岩石强度，利用该准则建立的井壁坍塌模型计算出的坍塌压力比传统的摩尔-库仑准则低，准确率更高

结合某大桥桥基岸坡地质条件，采用相似原理为基础的底摩擦试验方法，定性模拟分析了在天然状态和加载条件下岸坡岩体的变形破坏过程和模式。试验结果表明：在天然状态下，左右岸岸坡岩体处于稳定状态；在加载条件下，左岸岸坡岩体稳定，右岸发育的错落体失稳，而导致整个岸坡不稳定，建议对其进行预加固或改变桥墩位置

高模数硅酸钾（简称PS）对西北干旱区的土遗址具有明显的加固效果，其加固后的土体也具有较好的渗透性。采用VJ-T非饱和土渗透仪和常规压力板仪测试了PS加固前后饱和样的渗透系数和非饱和土的土-水特征曲线(SWCC)，并利用相关模型预测了非饱和土的渗透系数。结果显示，PS加固以后，在各个含水条件下的渗透性都有一定程度的提高，7%PS加固样表现非常明显。其原因是PS与土颗粒进行了非常复杂的物理化学变化，在反应中颗粒的几何形状发生变化，大量棱角弱化或消失，土颗粒磨圆度变好。同时，孔隙壁变得光滑、平直，孔隙弯曲因子减小，有效孔隙增大，这些因素导致了非饱和黏土的渗透性能有较大幅度提高。电镜测试分析了PS加固以后黏土颗粒及孔隙的变化，较好地验证了渗透性试验的结果

残积土风化剧烈，研究其大变形下的工程特性很有必要。利用环剪仪的试验特点，可以研究土体在较大剪切位移下抗剪强度的变化规律。通过对残积土残余和峰值强度的环剪试验测定和对试验数据的整理与对比分析，得到了含水率与残余强度指标之间的关系，证明大变形下残积土具有浸水软化的特性；从应变阈值角度分析了残积土应变软化的性质，不同剪切位移下的残积土具有不同的抗剪强度，所研究的残积土达到峰值强度对应的应变介于0.02～0.06之间，而到达基本稳定的残余强度所需要的应变介于0.06～0.20区域内。研究还发现，矿物成分不同直接影响到残积土的残余强度，是残积土不均匀性的内部因素

以兰新铁路第二双线路基试验段戈壁填料现场填筑试验为依据，分析了路基压实指标K30与Ev2的区别与联系；总结了4个试验工点K30与Ev2及Ev1变形曲线特性，并对地基系数K30与变形模量Ev的相关性进行了分析。结合室内土工试验，对影响K30与Ev2的因素进行总结。结果表明：填土的密实程度是影响K30与Ev1及Ev2/Ev1的主要因素；填料的性质是影响Ev2的主要因素，对 Ev2/Ev1也有较大影响；Ev2为填料的特征参数，反映了路基的刚度；K30为填土压实质量控制指标，K30与Ev1的相关性较好，与Ev2的相关性相对较差，K30与Ev1及与Ev2的相关性的好坏还与填料的性质有关，检测指标越离散，相关性越差

复杂地质条件下大型地下厂房区域地应力场的影响因素众多，且关系极为复杂，合理的地应力场分析和评价需要工程现场多源信息的综合研究。鉴于此，提出了大型地下厂房区域地应力场多源信息融合分析方法和思路，其典型特征为“基础信息融合-特征信息识别-决策反馈信息融合”3种层次的递进反馈式信息融合分析。依据这一方法和思路，探讨了官地水电站地下厂房区域的地应力场特征及其分布规律。分析认为，与现场开挖过程中所呈现的围岩卸荷破坏信息、监测信息、数值模拟信息以及实测地应力信息对比，均显示了所获得的工程区域初始地应力场是合理的。应用研究表明，所提出的地应力场多源信息融合分析方法是科学的和可行的，其成果为大型地下厂房动态优化设计和信息化施工过程中一系列关键问题提供了决策依据。

惟一性研究是位移反分析的基础工作之一。推导了横观各向同性岩体中圆形巷道的位移解析解，利用参数可辨识条件对横观各向同性岩体中圆形巷道位移反分析的惟一性进行了探讨。结果表明，无论量测多少个点的位移也不能惟一地反演出所有6个参数；必须至少已知3个参数时，才有可能惟一地反演其他参数；2个地应力分量是否相等对反分析结果有明显的影响；2个地应力分量的可辨识性最好，各向同性面上的弹性模量和泊松比次之，垂直各向同性面方向的弹性模量和泊松比最差。

提出了坝基深厚覆盖层密度辨识的基本方法，对大渡河双江口水电站河床覆盖层进行了8孔、106点的现场旁压试验，在对其进行统计分析的基础上建立了威布尔分布模型，依据试验数据对模型的参数进行了最小二乘估计，并对威布尔分布进行了拟合优度检验。依据现场勘查所得的级配曲线，通过20组室内模型试验探讨了旁压模量与模型密度和上覆压力的对应关系，得出了旁压模量与模型密度间服从对数关系的规律。在此基础上对深厚覆盖层的密度进行随机模拟，得到了覆盖层各亚层密度的模拟值，通过与勘探结果的对比，证明了该方法的实用性

声发射全波形采集为基于波形分析的声源定位方法提供了可能。声发射源定位方法中最常用的是时差定位方法，因此，时差获取精确与否直接影响定位的精度。借助于小波变换和互相关技术研究声发射信号的时延估计，首先利用小波分析技术对信号进行分解，确定有意义信号的频带宽度，再提取分解后的相应频带的小波系数，利用互相关技术计算出该频带信号到达各传感器的时差，进而利用时差定位法反演声发射源，实现了声发射源更精确的定位。经声发射监测验证结果表明，该时延估计方法能有效地减小声发射源定位的误差，提高声发射源的定位精度，为准确反演声发射源提供了一种有效途径。

城市高层建筑施工中进行基坑开挖必然引起周围地层移动，从而造成临近地铁隧道纵向不均匀沉降，最终对地铁正常运营产生严重影响。针对目前该领域存在的三维有限元建模复杂及计算耗时的缺点，考虑基坑开挖引起的坑底和四周坑壁土体同时卸荷产生的影响，提出了基坑开挖对临近地铁隧道纵向变形影响的两阶段分析方法。首先计算基坑开挖作用在地铁隧道上的附加荷载，然后基于Winkler地基模型建立地铁隧道纵向变形影响的基本微分方程，根据Galerkin方法将该方程转换为一维有限元方程进行计算，同时研究了不同隧道埋深、距离基坑开挖现场远近、不同地基土质和不同隧道外径等因素对隧道纵向变形的影响。结合大型三维有限元数值模拟以及现场实测数据将计算结果进行了对比，得到较好的一致性。成果可为合理制定基坑开挖对临近地铁隧道的保护措施提供一定的理论依据

浑水渗流不同于清水渗流，在其渗流过程中，能够形成一层弱透水性的防渗层，减少渗漏水量。根据浑水渗流理论，提出采用引黄河浑水入库在库底形成淤积层来减少水库的渗漏。在分析了黄河浑水泥沙特点的基础上，研究黄河浑水引入平原水库形成的淤积层对库底渗漏的影响，并经室内试验研究得出渗漏量与淤积层的相关关系、不同水头对渗流量的影响关系，得出一定厚度的淤积层能够起到较好的防渗效果。将研究成果应用于平原水库库底防渗，经理论计算和工程应用评价，淤积层防渗效果能够满足设计要求，可为同类工程提供参考

针对公路隧道拱顶变形预测模型的普适性与外推预测的准确性，提出了基于人工智能推理的隧道工程属性（地理位置、监测位置、隧道高宽比、围岩级别和埋深）与拱顶变形时序曲线原子矩阵的相似范例检索方法，并在深入分析了获取的相似范例特征的基础上，进一步以LPG新核函数支持向量机建立先验知识的预测模型。应用该方法对通渝隧道工程K19+994断面拱顶下沉进行了预测与评估。结果表明，对于不同隧道间或同一隧道不同区段预判拱顶变形或收敛，基于范例推理能够获知良好的先验背景知识，且以此进行的支持向量机预测模型学习的回归内插（1～14步序）的平均相对误差为1.36%，而一次性外推预测15 d内的8个变形值（16～30步序）的平均相对精度为97.28%，证实了方法的可靠性

考虑复合地基边界约束条件的影响，采用复合地基单元体模型，基于变形一致的原则，推导了复合地基在弹性变形阶段的等效变形模量和等效泊松比的解析解。研究表明，复合地基的等效弹性常数与复合单元体侧向约束条件有关，侧向约束越强，等效变形模量越大，泊松比越小。侧限条件和无侧限条件的等效弹性常数是复合地基各种约束情况下的2个极值，在较强的侧限约束条件下，等效泊松比随置换率的变化相对明显。研究还表明，按面积加权法计算的复合变形模量偏小，而计算的复合压缩模量偏大，等效压缩模量与加权法计算的差值随置换率不同而异，并随着桩土压缩模量比的增大而增加，其差异一般可达20%～30%

通过单轴加载煤岩破坏全过程声发射试验，运用多重分形消除趋势波动分析法（MF-DFA），分析了声发射强度序列的长程相关性及多重分形特征，在此基础上研究了不同应力水平下声发射强度序列长程相关指数H的变化趋势。结果表明：声发射强度时间序列内部波动不是完全随机的现象，而是由内在自相似机制决定的长程相关过程，其波动是一个有序的多重分形分布；H的变化与煤岩体的变形破坏过程能够较好的对应，声发射强度H值的“最大—减小”模式可以作为煤岩体失稳事件的前兆，这为利用声发射进行煤岩体稳定性现场监测预报提供了新的理论依据及方法

通过分析目前青藏铁路多年冻土区斜坡路堤稳定性状况的本质特点，结合目前稳定性计算分析方法研究现状，切合实际地提出了从热学和力学两方面分别进行分析和计算，并综合评价斜坡路堤稳定性的方法。通过现场典型断面的计算分析可以看出：①对于热力学属性呈动态变化的斜坡路堤，分析其最不利状况可以得到符合实际的稳定性状况结果；②当斜坡路堤处于热学稳定状态时，其力学稳定性也可能呈现不稳定情况，所以需要从热、力学两方面共同分析其稳定性才能得到较为全面的符合现场实际的结论。此方法原理简单、结果明确，对于多年冻土区斜坡路堤在运营阶段的稳定性分析和评价具有重要的指导意义

以位于浙江省三门县蛇蟠岛清风洞古代凝灰岩采石场中的某组结构面（编号分别为J1～J4）为研究对象，利用反分析方法得到了结构面的长期抗剪强度参数：凝聚力c =0.078 MPa，内摩擦角? =15.76°。反分析的具体步骤如下：①假设结构面J1～J4符合摩尔-库仑准则，且岩石为均质弹性和各向同性的；②根据结构面处于极限平衡状态（即稳定性系数k =1），列出以参数c、? 为未知数的极限平衡方程；③利用FLAC3D进行三维数值计算，并从计算结果中提取求解极限平衡方程所需的数据，并将数据代入上述方程便可得到4个二元一次方程；④求解此矛盾方程组即可得结构面的长期抗剪强度参数c、? 值

结合上海某植物园堆山工程，通过直剪试验及三轴剪切试验，得到考虑软土结构性的折线型强度公式和不考虑软土结构性的直线型强度公式的参数，采用这两种方法对山体荷载作用下不同位置处的软土地基的强度增长进行了预测，并与现场十字板剪切试验结果进行了对比。结果表明：由于该工程的软土地基具有明显的结构性，采用直线型强度公式得到的地基强度增长量要大于采用采用折线型的增长量；另外，在应用考虑土的结构性的折线型强度公式时，应该尽量采用三轴试验参数而不是直剪试验的参数，这样得到的结果更接近十字板试验结果。

考虑表皮效应竖向非均匀分布，建立各向异性承压层3D稳态井流数学模型，为求得问题的解，首先将表皮效应系数视为分段连续函数，再根据该分段函数将承压层划分成N层，然后通过差分法将问题转化为求解矩阵微分方程边界值问题，最后通过矩阵理论求得相应问题的解。应用数学软件对所求得解进行编程，并应用于实例计算和分析中。结果表明，在距竖井较近处，承压层水头降和流量沿竖向分布均与表皮效应系数函数变化趋势相反，即承压层某深度处的表皮效应系数越大（小），则相应位置的水头降和流量越小（大）；而距竖井较远处，仅当竖向渗透系数相对于水平渗透系数较小时，才仍具有前述变化规律；承压层不同深度处的水头降沿径向的分布曲线的幅度值，不仅取决于该处的表皮效应系数大小，而且取决于竖向渗透系数与水平渗透系数相对值大小

墙背土压力分布和挡土墙变位模式、位移大小密切相关。考虑位移影响的土压力分析方法是在已知挡土墙位移大小的情况下，方可计算墙背土压力分布。对于绕墙趾向外转动的刚性挡土墙，从满足倾覆稳定性和基底压应力偏心距要求的角度，提出了确定主动平衡状态时墙顶位移大小和墙背土压力分布的方法，并分析挡土墙宽度和墙背摩擦系数对墙背土压力分布的影响。分析结果表明：主动平衡状态时，墙背土压力均大于库仑主动土压力，墙背土压力产生绕墙趾的倾覆弯矩同样大于由库仑主动土压力计算的倾覆弯矩；挡土墙宽度越大，墙背土压力越接近静止土压力；随着宽度的减小，墙背土压力由静止土压力分布向库仑主动土压力逐渐过渡；摩擦系数主要影响倾覆弯矩，对于墙背光滑的挡土墙，满足倾覆稳定性要求的墙宽显著提高

将框架梁视为刚性梁，从而将锚索集中力转化为加在坡面上的矩形分布力，根据类土质边坡的工程特性，将边坡土体视为弹性体，推导了框架预应力锚索作用下坡体内任一点的预应力传递系数计算方法，得出了锚固预应力自坡面向坡体内的传递规律，并以G323改造工程某实际边坡为原型进行了离心模型试验，得出了预应力在坡体内不同位置处引起的土压力变化，间接得出预应力自坡面向坡体内的传递规律，离心模型试验得出的预应力传递规律与理论推导得出规律基本吻合。研究表明，在分布力作用下，类土质边坡岩土体的塑性形变相对于集中力作用时减小很多，坡体更多表现为弹性体，预应力分布系数受预应力大小的影响减小。相对于无框架单锚，框架预应力锚索措施中，锚索引起的高压应力得以很好的分散，压力分布系数由0.90左右降到了0.40左右，压应力集中程度减小约56%，从而在很大程度上减小了边坡浅层土体的压缩变形，减少了预应力损失，有效地提高了锚固效果，锚间距可由单锚的3.2 m增大为4.2 m左右

边坡稳定性是受复杂因素影响下的多维非线性问题，大多数边坡工程都存在着不确定性。大量试验和工程实践证明，影响边坡状态的因素中有许多具有显著的随机性，参数具有变异性。从概率的角度出发，结合实际工程，对于原始数据采用K-S检验法进行假设验证，确定参数变量的分布类型，克服了人为假设的误差，并分别采用Latin方抽样(LHS)法和Monte Carlo法对参数进行抽样，得到状态函数值，确定安全系数及可靠指标，对比两种抽样方法，基于LHS法模拟次数要少于Monte Carlo法，而且破坏概率的收敛性也优于Monte Carlo法，明显节省了计算时间

：盾构在低渗透性土层中开挖，常常伴随着地表下沉，究其原因为超孔隙水压力消散引起固结沉降的结果。为对盾构施工引起土体的固结沉降进行研究，首先，根据隧道施工前后土体应力的变化值，应用Henkel超孔隙水压力理论，推导了隧道开挖引起的初始超孔隙水压力的计算公式，并采用数值分析方法，考虑了由于土体的固结引起的沉降变形。研究成果应用到上海地铁2号线，根据具体的地质条件进行理论计算分析。结果表明，隧道开挖引起的初始超孔隙水压力最大值位于隧道起拱线处，地表固结沉降预测值与实测值吻合较好。

应用有限元计算设有排水井的渗流场时，为便于与单元衔接和减少单元数量，须对排水井做某些计算上的处理。列出了两种处理方法：一是转化为等效的多边形井，以便于与邻井单元衔接；二是沿用李祖贻等于1984年提出的转化为等效的n个含井单元，但改进了其对四面体含井单元流量计算中的一面积系数，从1/4提升为1/3。算例均先求出其理论解，以便和井不同处理方法的计算结果比较，可据以选择最佳的井处理方法和估算其误差大小。

扩展有限元（extended finite element method，XFEM）是近年来发展起来的、在常规有限元框架内求解不连续问题的有效数值计算方法，其基于单位分解的思想，在常规有限元位移模式中加入能够反映裂纹面不连续性的跳跃函数及裂尖渐进位移场函数，避免了采用常规有限元计算断裂问题时需要对裂纹尖端重新加密网格造成的不便。在推导扩展有限元算法的基础上，分析了应力强度因子的J积分计算方法及积分区域的选取。采用XFEM对I型裂纹进行了计算，有限元网格独立于裂纹面，无需在裂纹尖端加密网格；分析了积分区域、网格密度对应力强度因子计算精度的影响，指出了计算应力强度因子的合适参数，验证了此方法的可靠性和准确性。

一般对土石坝进行渗流分析时都未考虑坝体的应力场对渗流场的影响。然而，在土石坝的蓄水过程中，坝体内的应力状态复杂且变化大，对渗流场的影响也较大。因此，忽略应力场对渗流场的影响必然造成一定的误差。用有限元方法对心墙堆石坝体蓄水过程中考虑和不考虑应力场影响的渗流场进行对比分析，计算结果表明，渗流-应力耦合作用下坝体局部压密变形，渗透流速减小，心墙下游出逸区域的水力坡降峰值明显高于非耦合值。因此，渗流分析时有必要考虑应力场的影响，否则会得出偏于危险且对工程不利的结果

斜桩在群桩中起到承受较大水平荷载的作用，被广泛应用于桥梁、码头以及大型输电线路等建构筑物的基础中。群桩基础中，斜桩对竖向和水平荷载的分担作用不仅是力的分解问题，还与群桩中斜桩与直桩的单桩轴向和侧向刚度有关，进行斜桩群桩基础分析需要考虑轴向与侧向刚度的耦合。通过对直桩、斜桩的单桩侧向和轴向承载特性的分析以及群桩基础荷载分担情况的分析，揭示了斜桩基础的受力性状。负斜桩单桩侧向刚度最大，直桩次之，正斜桩最小。桩长对单桩轴向刚度的影响非常明显，桩长越长，轴向刚度越大，轴向刚度与侧向刚度之间的差异也就更加显著。群桩基础大部分竖向荷载由桩轴向力承担；当轴向刚度与侧向刚度的比值较小，基础水平荷载主要由桩侧向力承担；当轴向刚度与侧向刚度的比值很大，基础水平荷载主要由桩轴向力承担；当桩的倾斜角较小时，由基础水平荷载引起的桩轴向力较大。

利用推导出的频域内饱和土的以土骨架位移u和孔隙水压力p表示的u-p格式的2.5维有限元方程，分析列车低速和高速运行条件下不同隔振措施的隔振效果，包括空沟、填充沟（混凝土墙）和混凝土板（波阻板）。其中轨道被简化为饱和地基上的Euler梁，通过沿轨道方向的波数变换将三维空间问题降为平面应变问题，对求解的结果进行Fourier反变换，获得三维时域-空间域内的解。研究表明：弹性地基和饱和地基上设置空沟和填充沟隔振效果相差不大，而设置波阻板隔振效果存在较大差异。列车低速运行时，空沟基本无隔振效果，填充沟在一定范围内有隔振效果，波阻板隔振效果最好；列车高速运行时，空沟在较大沟宽和较深沟深条件下才能达到较好隔振效果，填充沟和波阻板只需较小尺寸就能达到理想的隔振效果

节理岩体边坡的稳定性在很大程度上取决于节理的强度及其分布形式。由于节理岩体边坡的失稳破坏具有大变形和非连续的特点，因此，离散单元法成为研究节理岩体边坡破坏机制的最有效方法之一。通过采用离散元软件PFC2D进行数值模拟，对完整岩石及节理的力学性能进行研究，并建立含密集节理的岩体边坡模型，讨论了节理连通率对边坡破坏形式的影响。结果表明，节理岩体边坡的失稳破坏是一个渐进的过程；在多组节理密集分布的岩体边坡中，连通率越大，其稳定性越差；随着连通率的减小，边坡的破坏形式由大范围的滑坡转变为局部崩塌的形式

水力压裂三维裂缝形态及延伸的预测是评价水力压裂效果的主要因素，采用了损伤力学与断裂力学相结合的方法，描述了裂缝表面岩体的力学行为，建立了裂缝面上的损伤判据与损伤演化方程。根据岩石力学与渗流力学，采用有限元方法建立了低渗透储层岩体的流固-损伤耦合方程，并采用Newton-Raphson与线性搜索相结合的方法进行求解，获得了低渗透油层水力压裂三维裂缝的动态扩展过程及最终形态，揭示其力学本质。通过算例验证了理论及计算方法的正确性。在此基础上，分析了影响裂缝扩展的主要因素，其结果可为水力压裂设计提供较为可靠和准确的预测手段，以提高油层水力压裂措施的成功率

在弹塑性模型数值实现的过程中，需要进行应力更新的回映算法。针对三维应力空间回映算法在奇异点收敛性方面的不足，提出主应力空间的回映算法，讨论了算法实现过程的应力空间转化问题，分析了应力更新过程中确定回映区域的方法，建立了相应的一致性刚度矩阵。基于大型有限元软件ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT接口，利用 Fortran 编程语言，实现了Hoek-Brown准则主应力空间的隐式积分算法，利用开发的模型，进行了岩石常规三轴压缩试验的数值模拟，通过与ABAQUS内部的Mohr-Coulomb准则计算结果的对比，验证了模型和程序的可行性和准确性

针对微型桩水平载荷的现场测试和原位试验相对困难，对其开展的研究很少，其荷载传递性状、受力特征等尚不能完全确定的问题，运用有限元软件ABAQUS对现场柔性微型桩（桩长与桩径之比一般大于50左右）试验进行数值模拟。数值分析结果和现场实测结果基本一致，说明模拟中的参数是有效并正确的，基本上能反映现场的实际情况。通过有限元模拟，探讨了微型桩在水平载荷作用下的工作性能，分析了微型桩的各个参数对其水平承载力的影响，给出了桩长、桩径、桩身弹性模量的合理取值，研究结果表明：较大的桩径、较高的土体摩擦角对提高柔性微型桩水平承载力有显著作用

海上和沿海区域砂性土地基在强震作用下需同时考虑液化、震陷以及流滑效应。选用杨朝晖叠套屈服面模型，提出了获取计算参数的简化方法，用OpenSees验证了该模型模拟液化的能力；开发了OpenSees与ANSYS的接口，对处于强震地区、地基土为松散砂性土的印尼某进水明渠堤坝进行了非线性有限元动力计算，判断了场地的液化情况，预测了堤坝及地基的震陷量和侧向流滑，计算结果对该类地基的加固处理具有一定的指导意义