随着社会经济的不断发展，土力学所要分析和处理问题的范围越来越广，问题本身也越来越深入和复杂。这些问题主要是由于土与环境的相互作用而产生的。为了分析和处理这些问题，经典土力学需要拓宽和深入发展，它应该包含一些新的现象和新的变量以及相应的新理论。论述了土力学所面临的三大挑战，即①没有严格、统一和完备的土力学理论；②对更具一般意义的非饱和土的行为的研究不够充分，现有的认识也不完善；③没有在多种环境作用下土的统一和完备的多场耦合理论。还论及了其他一些超出经典土力学范围的问题。

根据文献[1]优化反演得到隧址处强风化围岩应变硬化弹塑性本构模型的计算参数，通过数值仿真研究CRD法、双侧壁法和台阶法3种工法时围岩与支护结构的受力变形情况，结果表明，CRD法为最优工法。在此基础上，根据翔安隧道左线ZK8+257～ZK8+307段的现场实际施工情况，建立三维模型动态模拟隧道CRD法开挖支护全过程，并将计算的变形位移与现场实测数据进行对比分析。研究表明：提出的弹塑性硬化本构模型及其数值仿真技术可较好地反映强风化花岗岩隧道开挖过程中的变形和破坏规律。其研究成果可为衬砌结构设计以及国内同类型隧道的施工和衬砌支护技术设计提供可靠指导。

在面板完好的条件下，面板堆石坝坝体的渗透稳定性很容易满足要求；在面板止水破损和面板失效的不利条件下，过渡区的渗流控制作用对于大坝的渗透稳定性具有关键意义。结合水布垭大坝实例，通过层间系数的分析，认为必须通过试验研究过渡料对垫层料的反滤保护作用。通过反滤试验研究了水布垭全级配过渡料对垫层料的反滤效果和渗透变形规律，结合已发表的研究成果进行综合分析，探讨了过渡区的渗流控制作用机制：过渡料与主堆石区一起，可对坝体起到很好的排水作用；在面板止水破损和面板失效的不利条件下，垫层料内部可能会发生颗粒迁移和内部结构调整，但在过渡料的反滤保护作用下可维持渗透稳定；初次遇到这种工况时，过渡区自身会有少量细粒流失，但其骨架将维持稳定，借助于主堆石区的支撑作用，过渡区将继续发挥其反滤和排水的双重作用。

顶进箱涵全断面置换管幕工法是在出发井和接收井之间，利用顶管法在箱涵所在位置顶推钢管，置换出土体，形成全断面管撑，再顶推箱涵，同步置换出已顶进的钢管。针对该工法中的钢管幕，建立其内力和变形计算简化模型，将钢管视为在附加荷载作用下的置于Winkler地基上的弹性地基梁，推导出全断面管幕形式顶进箱涵置换管幕工法的钢管幕内力和变形计算公式，以此分析钢管幕的竖向变形。并采用弹性地基梁法和模拟试验比拟法，发现二者在规律及大小上都较为接近，说明所推导出的内力和变形计算公式具有一定的合理性，为实际工程的设计提供了理论依据

根据压力分散型锚索的设计理念，研究外部荷载作用下锚索锚固段各单元体中的荷载分布特征与有效受压锚固长度，为压力分散型锚索的锚固支护提供设计依据。试验锚索全长为32 m，锚固段长为18 m，各单元体长度均为4.5 m，通过在锚索锚固段安装微型高灵敏度应变传感器的试验方法，得到锚索锚固段的荷载传递规律与分布特征。试验结果表明：依据现有锚索规程中对压力分散型锚索的张拉方法，锚索各单元体并未起到均匀分担外部荷载的作用。随着外部荷载的逐渐增大，位于锚固段中间部位的第2单元体与第3单元体的受荷值要明显高于两端第1单元体与第4单元体的受荷值。锚索锚固段也并不是完全处于轴向受压状态，且各单元体的有效受压锚固长度也并不相等，第1～4单元体有效受压锚固长度分别为1.5、2.9、2.8、4.5 m，有效受压锚固长度整体分布特征表现为第1单元体 第2单元体 第4单元体，而第2单元体与第3单元体的有效受压锚固长度相近。

对节理岩体等效损伤流变模型进行了初步研究，假设岩石为各向同性体各向同性损伤，节理面的法向和切向损伤不同，分别建立了岩石和节理面流变损伤演变函数。假设材料无损，计算应力采用有效应力，推导了节理岩体等效损伤流变模型有限元计算公式，编制了相应的有限元程序。算例分析表明，采用的节理岩体等效损伤流变模型是可行的，可较好地反映节理岩体的损伤演变过程。

朗肯土压力理论至今仍是计算土压力的重要方法。由于朗肯主动土压力分布是根据墙后土体应力达到极限状态而得到的，根据极限应力状态认为墙后极限土体的滑动面为一簇平面，由此计算墙后极限土体与土压力的力学平衡不能满足。从极限平衡理论出发，针对朗肯主动土压力下墙后土体极限滑动面问题，明确提出墙后极限土体边界为滑动平面和开裂面的组合，提出的滑裂面（包含滑动面和开裂段）从力学平衡、土压力分布、土压力合力大小等方面完全符合朗肯主动土压力的理论解，可认为是朗肯主动土压力所对应的墙后土体真实滑裂面。同时对朗肯理论的墙后拉应力问题也作出了相应解释，并论证了被动土压力的墙后土体滑动面为一簇平面。研究结论对朗肯土压力理论是一个补充和完善

联合采用swipe加载模式、固定位移比与固定荷载比加载模式，对于裙板式浅基础在水平荷载与力矩荷载的复合加载条件下的承载性能进行比较系统的平面应变有限元分析，主要探讨了裙板式基础埋深、地基土不排水强度的非均质性对于基础破坏包络面的影响，揭示了地基在水平和力矩荷载的不同组合条件下的失稳破坏机制。同时，对于两种swipe加载模式的有效性进行了比较。计算结果表明：对于非均质土，当裙板式基础埋深与宽度之比大于0.3时，破坏包络面产生正方向倾斜；当埋深与宽度之比小于0.3时，基础的破坏包络面出现负方向倾斜。而在均质土中，基础的破坏包络面没有出现负方向倾斜。

以黄石地区软土为研究对象，在不同排水条件、固结压力作用下开展固结蠕变试验，对原状样与蠕变后试样进行扫描电镜观测，分析软土的固结蠕变特性及其微观机制。结果表明：不排水条件下蠕变特性表现更为显著。低偏应力作用下，排水条件下试样的变形大于不排水条件下的变形；高偏应力作用下，则与之相反。排水条件下，变形是由蠕变和固结共同产生的，具有线性蠕变特性；不排水条件下，蠕变是变形的主要原因，具有非线性蠕变特性。蠕变过程中，颗粒间以边-边、边-面为主的接触形式向以面-面为主的接触形式过渡，颗粒间距减小，大孔隙减少，小孔隙增多。固结过程中的主要是自由水以及渗透吸收结合水转化为自由水的排出，而蠕变阶段主要受结合水控制，随着压力加大，孔隙体积减小，结合水膜变薄，增大了土的黏滞性，在长时期就表现为蠕变特性。在软土地基加固过程中可提高土体的排水性能，增大土体的固结程度，降低蠕变带来的危害，提高建筑物的稳定性。

采用压汞法对疏浚淤泥流动固化土进行了微观孔隙结构的研究，分析了固化土的孔隙体积及入口孔径分布特征与固化材料掺量及固化土龄期的关系，并将微观试验结果与固化土的物理指标和强度特性进行了比较。结果表明，采用压汞法研究疏浚淤泥流动固化土的微观孔隙空间分布是成功的，压汞试验得到的微观孔隙特征与众多学者通过宏观力学试验得出的强度规律是一致的，微观结构试验能够很好地解释宏观物理力学性状。随着固化材料掺量的增加和龄期的增长，淤泥固化土的孔隙体积和D50孔径明显减小，入口孔径分布特征亦发生了相应变化。所得流动固化土的入口孔径主要分布在0.01～10 ?m之间，最大分布孔径在0.5～2 ?m之间。

地下采矿引起了地表塌陷和错动；尾矿库储存尾砂能力有限，同时又受到征地限制。为综合解决这两个问题，针对金山店铁矿现状，采用半干胶结块体充填塌陷区。但在上覆和周围岩层再塌陷过程中，充填块体易破碎粉化并诱发深部采空区泥石流。因此，需要研究塌陷后充填块体的粉化率以及诱发泥石流的可能性。为此，分别对抗压强度为1、3 MPa的尾砂胶结块体和抗压强度为6 MPa的尾砂胶结块体与废石混合体进行分级压缩，并记录竖向应力-应变；当加载到某一级荷载胶结块体发生破碎并粉化时，取样进行颗粒筛分试验，分析破碎块体的粒径分布曲线。对试验结果分析可得，在采空区发生塌陷压缩胶结块体时，各种状态下的块体粉化率为8%～15%；胶结块体与废石混合充填，可有效降低围岩塌陷后充填体破碎的块体粉化率，结合泥石流试验结果，尾砂胶结块体充填诱发泥石流的可能性较小；即使发生，也能保证矿区井下正常生产

以有效应力原理为基础，结合考虑应变软化、桩径和弹性区孔压分布等因素的桩周土固结解，推导出软土中单桩桩侧承载力时效性的理论解。与传统桩的承载力时效性简化分析方法不同，该理论解不仅考虑了多土层地基中各土层刚度指数的差异对固结过程的影响，还考虑了各土层因固结系数不同对孔压消散速率的影响。通过现场不同间歇期的单桩载荷试验测试结果验证了其合理性

采用MTS815刚性伺服试验机，对砂岩进行了单轴、三轴压缩和三轴峰后卸围压试验，对比研究了砂岩在加卸载试验条件下的能耗特征。结果表明，单轴压缩各能耗指标值均小于三轴压缩和三轴峰后卸围压，三轴峰后卸围压介于单轴与三轴压缩之间。三轴压缩和三轴峰后卸围压各能耗指标均具有明显的围压效应，随着围压的升高而线性增大。单轴压缩时砂岩表现为突发性的脆性破坏，初期储存的弹性应变能瞬间几乎全部转化为耗散能，成为岩样破坏时所表现出的一切现象的源动力；三轴压缩时砂岩表现为从局部破坏到整体失稳的渐进过程，耗散能所占吸收能量的比例越来越大，表现为明显的能量耗散，能量耗散发展到一定程度表现为明显的能量释放，随即岩石整体失稳破坏。

根据弹性半空间理论及基础振动试验和数值计算的最新成果，采用方程对等法推演出埋置块体基础扭转振动的实用化计算公式。在20 m×10 m×4 m土坑内采用摆锤分别对底面尺寸为0.5 m×0.5 m和1.0 m×0.5 m的埋置块体基础施加冲击荷载，使其发生扭转自由振动，并对其振动响应进行采集，将试验结果与采用实用化计算公式的计算结果进行了比较。该公式具有概念明确，计算简单的优点，对于任意形状，任意埋置状况的动力设备块体基础都适用，其结果对于结构工程的地震响应计算具有参考意义。

为能在初期勘察阶段及少量室内和现场试验的基础上快速、准确地对高速公路边坡进行稳定性评价，提出了一种新的边坡稳定性评价方法。基于福建省高速公路边坡资料，以现场稳定情况为因变量，影响边坡稳定性的14个因子为自变量，利用Logistic逐步回归遴选显著影响因子，建立了边坡稳定性评价的Logistic回归模型。该模型符合拟合优度检验，模型稳定性良好，且预测结果准确。另外，模型影响因子的调查和获取比较容易，模型可处理定性因素，边坡稳定评价过程亦方便、快捷，因而边坡稳定性评价的Logistic回归分析可在高速公路边坡工程中推广应用。

在Geddes应力公式的基础上，对新型带肋预应力管桩的环状凸肋产生的影响做了假设：环状凸肋的受力可等效为对其下部土的挤密作用，即产生附加应力；为了方便计算，把该种附加应力简化沿环状凸肋两倍下部长度矩形分布的桩侧摩阻力，并推导出了适合新型带肋预应力管桩单桩沉降的计算公式；然后用Matlab软件进行编程计算。计算结果与现场试验结果相近，可做为工程估算。

浆固碎石桩是加固软土地基的一种新型桩基技术，已成功应用于高速公路和高速铁路等工程软土地基处理。为了研究浆固碎石桩单桩荷载传递机制，假定浆固区压缩模量呈指数分布，应用圆形承载板作用下的半空间体位移的解，对竖向荷载作用下单桩复合地基各部分沉降进行分析，推导出桩轴向压应力、桩侧摩阻力和桩顶沉降计算公式。现场试验实测结果与理论计算结果对比表明，理论计算值与实测值相吻合，验证了理论计算公式的合理性

卵石土是由卵石和土组成的、处于土和岩体之间的天然地质体，但其宏观力学特性完全不同于土和岩体。通过对成都地铁1号线隧道掘进机（TBM）施工现场调查可知，卵石地层可导致TBM刀具过量磨损、刀盘堵塞等非正常损坏，极大地影响了TBM施工效率，是TBM掘进极其不利的一种典型混合工作面。主要研究卵石土变形性能，建立在均匀应变基础上，假设卵石为理想圆形或椭圆形，从理论上得到卵石土等效弹性模量的解析预测公式。并通过数值试验验证了理论预测模型的有效性。结果表明，此模型预测结果与试验数据比较接近，可用来初步判断卵石地层等效弹性模量，有助于理解并提高该地层中的TBM掘进效率。

以温庄尾矿库为工程背景，通过室内堆坝模型试验，获得到了在坝体堆积过程中尾矿颗粒在库内沉积分布特征、浸润线的变化规律等基础资料。在此基础上，以多孔介质有效应力理论为依据，建立了多孔介质流-固耦合数学模型，利用有限元软件ABAQUS对该库尾矿坝的应力场与渗流场进行了分析，获得了坝体内的应力场及孔隙压力的分布规律，研究成果可为尾矿库的设计、施工和安全生产提供技术支撑。

分析了基坑围护墙内外水位和孔压的分布规律，基于极限分析上限定理，将孔压做功作为外力功代入上限定理能量平衡方程，选用Prandtl滑动模式建立了考虑地下水位和孔压影响的基坑抗隆起分析方法及其验算公式。通过该计算方法对坑外水位、土体强度、硬土层深度和基坑开挖宽度等参数的影响分析以及工程实例的对比计算，验证了公式的适用性。分析结果表明，基坑内外水位和孔压变化以及地下水渗流对抗隆起稳定性产生重要影响，地下水是影响基坑稳定性的一个重要的不利因素。与经典的Terzaghi、Bjerrum和Eide方法以及Chang方法相比，该分析方法可以考虑坑内外水位和孔压对抗隆起稳定性的影响，为软土地区基坑抗隆起稳定性分析提供了合理的计算方法。

通过对海底透水通道的特征分析，采用裂隙超前预注浆和裂隙补充注浆方法成功地解决了裂隙注浆堵水难题，为海底隧道安全施工提供了保障。提出了适于海水条件下的裂隙注浆原则、参数、设备、方法、工艺、材料及注浆效果检查方法，并成功地应用于胶州湾海底隧道穿越断裂破碎带时裂隙岩体注浆实践，其研究结果可为类似工程提供参考

为了快速准确地对遭受地震影响的土坝工程的破坏状态进行评估，以土坝震害经验统计判断模型为基础，选取了更为合理的土坝震害影响因素，采用最小二乘法重新对土坝震害数据资料进行回归分析，得到了各震害影响因素在不同条件下的回归系数取值，从而建立了一个改进的土坝震害经验统计判断模型。与原模型相比，改进模型既剔除了不合理的震害影响因子，同时又使回归模型的预测准确度得到提高，其相关系数为0.908，标准差为0.459，均比原模型要好。采用两种模型对汶川地震中遭到破坏的47座土坝进行震害评估，并与实际震害进行了对比分析，初步验证了改进模型的可靠性

由于场地的惟一可选性，尖山铁矿南排土场布置在软弱黄土斜坡地基上。从2008年开始，先后发生过不同程度的失稳破坏。基于工程类比方法，采用现场勘查、监测和跟踪调查等手段，研究黄土软弱斜坡地基排土场的滑坡孕育演化机制，就其滑坡类型及模式（低速缓动、旋转、牵引式）、成因机制（超载和侧向挤压主导、降雨触发）和孕育演化过程（持力层蠕滑－地基底鼓－黄土梁拉裂－旋转滑动－裂缝扩展－上部坐落）进行分析。从排土场边坡与基底的相互作用特征出发，采用理论分析确定最大堆载高度，基于工程类比和统计分析确定破坏范围，评估失稳对周边环境的影响后果。滑坡孕育演化机制指出，合理使用排土空间、调整排土场生成过程的时空关系、控制排土速度是调控系统各子结构过程稳定性的关键。并提出允许适度破坏的设计理念。

水库滑坡抗滑桩治理设计工作中，桩位的合理选择直接关系到工程安全和造价。以张桓候庙园区东侧滑坡为例，在分析滑坡地质条件的基础上，依据三峡水库实际运行条件进行不同桩位滑坡变形规律及稳定性变化规律的GeoStudio数值模拟研究。结果表明：①库水位上升时，滑坡前缘位移减小，后缘位移增大。滑坡前缘在水位下降和最低水位时出现位移极大值；滑坡后缘在水位上升和最高水位时出现位移极大值。②对滑坡后缘位移最有效的控制桩位为位于地面高程175 m的下滑段接近滑坡最大推力区域的桩位Ⅰ，对前缘和中部位移最有效的控制桩位是位于距滑坡剪出口130 m阻滑段的桩位Ⅱ，最优桩位是桩位Ⅱ。考虑水位波动的影响，提出了对现有抗滑桩设计的设计安全系数修正方法，为水库滑坡抗滑桩设计提供参考。

根据饱和土比奥理论与最小势能原理及薄板理论，采用子结构法，把上部结构、基础和地基作为一个共同作用的整体，在接触界面上满足变形协调条件，建立移动荷载作用下饱和土体地基-筏板-上部结构共同作用的积分方程。对积分方程的数值求解和相应的Fourier逆变换，得到任意时刻上部结构、筏板的内力和位移以及地基反力。最后通过数值计算，分析了饱和土体参数、移动荷载的速度等对上部结构水平、垂直方向的振动的影响特点。数值结果表明：上部结构各层的水平位移、竖向位移都随荷载速度增大而增加；竖向位移随楼层增加变化不大，当荷载速度较低时，水平位移随上部结构高度的变化曲线平滑少弯折，说明振动较稳定。但当荷载速度较高时，水平位移随楼层变化曲折越明显，层间差异大

在基坑施工过程中，基坑围护结构设计的稳定安全系数是不可测的，因此，《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99）和《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497－2009）要求不同安全等级基坑的施工过程中有不同类型的监测项目，并给予相应的安全预警值。由于施工监测项目数据的不同步性，为避免对施工过程安全状态的“突发性”以及应对不同安全状态措施的需要，提出了安全预警分级方法。根据监测项目的实测数据，采用模糊数学方法定义了广义稳定系数评估施工过程的安全状态，并给出了广义稳定系数的安全下限。基于实际工程的监测数据，分析了不同监测项目广义稳定系数的变化过程，指出了安全控制的重点监测内容。

沈阳地铁2号线某暗挖车站是国内首个采用管幕预筑法施工的地下工程，对该工法施工引起的地面沉降进行了监测，并建立了修正的Peck模型对沉降进行预测，结果表明：(1)管幕预筑隧道施工引起的地表沉降预测值与实测值基本吻合；(2)管幕预筑浅埋大断面隧道施工地表沉降表现为整体下沉特点，沉降值与地下结构基础的沉降值基本相等，控制管幕预筑隧道结构的墙脚下沉可以有效控制地表的沉降；(3)管幕预筑法隧道施工预先施作的地下永久结构对隧道围岩的约束作用明显，砂土地层中地层损失率为0.000 5%～0.002 0%，沉降槽宽度系数为0.5；(4)管幕预筑法建造地下空间，引起的地表沉降较常规施工方法小得多，环境效益和社会效益明显，该施工方法适用于修筑中心城区软土地层中地下交通枢纽工程及下穿交通干线的隧道工程，值得进一步研究和推广

顺层岩质滑坡作为滑坡的一种类型，在国内很多省份均有较高的发生频率，造成了较大的经济损失及不良的社会影响。为了研究顺层岩质滑坡发育的规律，依据笔者参与并成功治理的国内81处顺层岩质滑坡建立数据库，利用贡献率法将不同层面倾角区间的顺层岩质滑坡的各种相互关系进行定量化分析，以研究不同层面倾角区间的顺层岩质滑坡的相关性。结果表明，层面倾角为10°～25°的坡体，对顺层岩质滑坡贡献率程度最高；层面倾角为25°～35°的坡体，对顺层岩质滑坡贡献率程度中等；层面倾角为大于35°及小于10°的坡体，对顺层岩质滑坡贡献率程度最低。所得分析结论与实际情况吻合较好，能很好地为以后国内顺层岩质滑坡的研究及治理提供借鉴参考

利用有限元数值方法模拟不同类型砂土在多向地震荷载输入条件下的动单剪试验，采用弹塑性边界面模型，通过室内动单剪试验实测结果确定模型参数，计算分析地震动特性对砂土震陷的影响。研究结果表明：地震波加载次序、不对称性、加载方向、地震波类型、加载维数对砂土变形影响显著。当大的应力脉冲出现时，砂土竖向应变明显增大，其增量的大小受到大波出现的时刻和次序影响明显；在其他条件相同时，地震波不对称性越明显，砂土竖向应变越大；反向加载对砂土具有向下压应力作用，提高竖向应变值，正向加载效应则与此相反；现有的一些规范方法取20周作为转换后的等幅应力波的标准作用次数进行震陷定量计算，其对于振动型和冲击型地震波输入等效性结果差别较大；Tokimatsu 和Seed（1987）震陷分析方法按2倍单向水平地震动引起的砂土震陷简化确定多向地震动引起的砂土震陷，其结果尚待商榷

2006年9月起于上海老港填埋场开展了示范工程沉降监测项目。该生活垃圾填埋场占地面积约为200 m×125 m，共填埋了约15×104 t来自上海城区的生活垃圾，最大填埋厚度约为9 m。通过填埋期间埋设的水平沉降管，监测到该填埋场不同埋深处的沉降值。介绍了沉降监测系统的工作原理，分析了2006年底至2008年底为期两年的沉降数据。填埋场底部沉降管监测数据表明，场底地基沉降较小，两年的平均沉降为 ～ cm；中部沉降管监测数据表明，该沉降管下方生活垃圾在上方垃圾填埋后产生了较大的压缩，从上方垃圾开始填埋至填埋完毕3个月内的压缩应变约为0.197～0.242；顶部沉降管和中部沉降管监测数据表明，该填埋场垃圾主压缩完成时间约为3个月；由于填埋垃圾有机物含量较高，其修正次压缩指数较大，约为0.066～0.070。

现基坑支护结构的稳定性分析未考虑岩土参数的随机不确定性，而土体物理力学参数的随机性可能会导致得到精确度较低的结果。鉴于此，引入可靠度理论进行研究，然而在传统的一次二阶矩方法和二次二阶矩方法中，需要对基本随机变量进行正态变换或当量正态化，这种变换也是导致功能函数非线性误差的一种来源。通过基本变量的概率密度函数在失效域上的积分来计算结构的失效概率。在失效最大可能点处，将基本变量概率密度函数的对数展成Taylor级数并取至二次项，将功能函数也作Taylor级数展开，用所得超切平面或二次超曲面来逼近实际失效面，再利用一次二阶矩方法和二次二阶矩方法的成果即可完成失效概率的渐近积分。提出了基坑支护结构的渐近积分可靠度分析方法，并将其应用到天津弘泽城项目，研究表明，该方法既考虑了参数的随机性，又可以避免正态变化或当量正态化产生的误差，为支护结构的可靠度分析提供了一条有效的途径。

通过池州电厂预制桩现场试验，介绍了在打设塑料排水板后，饱和软黏土中打桩引起的土体超静孔隙水压力分布及消散规律，分析了影响土体超静孔隙水压力分布和消散的影响因素。试验结果表明，饱和软黏土中预制桩施工桩距宜大于 3 m，时间间隔为6～8 h，预制桩施工的控制参数为超静孔隙水压力与上覆土体有效自重之比不大于1。

主成分分析在一定程度上可以解决大坝变形监测回归模型因子间的复共线性，然而当提取的主成分信息不充分时，主成分回归用于大坝安全预测可能失效。提出以主成分分析提取的主成分作为半参数回归的参数分量，剩余成分和模型误差作为未知的非参数分量对主成分回归进行补偿，建立一种基于主成分和半参数的大坝变形监测混合回归模型。利用某大坝实测资料进行建模分析，结果表明该混合模型能克服回归因子间的复共线性，避免半参数回归补偿最小二乘估计中法矩阵的病态性，比传统的主成分回归和逐步回归模型具有更好的拟合和预报精度。

为探讨裂隙的贯通率对于耦合的温度场、渗流场和应力场的作用，应用所建立的遍有节理岩体双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型，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，针对裂隙和孔隙的贯通率不同的4种工况进行了二维有限元数值分析，考察了围岩中的温度、负的孔隙和裂隙水压力、地下水流速、孔隙及裂隙的渗透系数修正因子和应力的变化、分布情况。结果显示，由于裂隙贯通率的差异使得双重介质的刚度不同，引起岩体中应力状态及水平的改变，从而影响到孔隙、裂隙的孔隙率及渗透系数的量值，并导致孔隙水和裂隙水的压力大小、分布以及水流速度的变化

研究了边坡稳定分析的有限元强度折减过程中（平面应变条件下）Drucker-Prager（简称D-P）屈服面的变化特点，从而提出了有限元强度折减法采用不同屈服准则计算得到的边坡安全系数之间的转换关系式。在利用有限元强度折减法计算边坡稳定安全系数时，ANSYS有限元软件采用的岩土材料屈服准则为Mohr-Coulomb（简称M-C）六边形外接圆D-P准则，可先求出外接圆D-P准则条件下的安全系数，然后利用所提出的安全系数转换公式就可直接计算出各D-P准则条件下的安全系数。因此，通过转换就可以在ANSYS程序中实现不同M-C准则，而不需要进行二次开发。采用ANSYS软件通过算例分析，比较了由转换关系式得到的安全系数与实际计算的结果，讨论了转算结果的误差。算例结果表明：通过转换关系式得到的安全系数与计算得到的结果非常接近，具有比较高的计算精度，同时也证明所提出的方法是可行的。

对于地铁车站、地下管道沟槽等狭窄基坑，其被动区土体宽度有限，不满足半无限体的假定，采用经典的库仑、朗肯土压力理论计算挡墙被动土压力是不合适的。首先建立了无黏性土中狭窄基坑刚性挡墙的有限元分析模型，研究了挡墙相对平移时不同宽度土体的被动滑裂面的分布规律；借鉴库仑平面土楔假定，建立了狭窄基坑刚性平动挡墙被动土压力的理论计算模型，推导了被动极限状态下滑裂面倾角及被动土压力系数的解析公式；再采用水平薄层单元法，得到了被动土压力分布、土压力合力作用点高度的理论公式。结合算例，深入研究了这种工程背景下挡墙被动滑裂面倾角的影响因素，以及被动土压力合力、土压力分布及合力作用点位置与经典库仑土压力理论的差别，与数值计算结果的对比验证了该理论方法的合理性。研究发现，当被动区土体宽度小于满足半无限体的临界值、且墙土摩擦角大于0时，被动滑裂面倾角大于传统库仑被动滑裂面倾角，被动土压力大于经典库仑解，合力作用点高度则小于库仑解，且基坑越窄，墙土摩擦角越大，其差别越大。

为解决弹性半空间单一覆盖层轴对称动力问题中传递矩阵病态的问题，提出了误差分析方法。分3种情况讨论了采用传递矩阵法计算弹性半空间单一覆盖层轴对称动力问题中被积函数处理方法，进而对逆Hankel变换和逆Laplace变换的处理方法进行了简要说明，据此提出了减小误差的方法。通过退化模型对所提出的方法进行了验证，结果表明该方法可有效减小误差，为利用传递矩阵法求解层状半空间动力问题中传递矩阵病态的问题提供了思路。

无底柱分段崩落法是国内外地下矿山广泛采用的采矿方法。长期以来由于受凿岩、装药以及出矿设备的制约，国内矿山大多采用小结构参数的无底柱分段崩落法，所产生的地压问题十分严重，开采效率低。近年来无底柱分段崩落法朝着增大采场结构参数的方向发展，不但有利于改善采场稳定性，同时还降低了生产成本。因此，开展采场稳定性分析有利于实现安全、高效开采。采用三维有限元方法对10 m×10 m、15 m×15 m、15 m×20 m共3种不同结构参数的崩落法采场进行了数值模拟，对进路开挖与矿石回采两个不同过程的巷道顶板竖直位移、主应力进行分析。数值计算结果表明：进路开挖时15 m× 20 m 与10 m×10 m的结构参数相比较，巷道顶板的竖直位移降低了20.1%，最小主应力下降了约18.8%；开采过程中顶板的竖直位移、主应力值都比进路开挖时小，采场地压得到改善；进路开挖与矿石回采过程巷道顶板的竖直位移和主应力值都随着结构参数的增大而降低。因此，大结构参数能更好地改善采场地压，增强采场稳定性，采用大结构参数的无底柱分段崩落法是安全可行的

以地下围岩抗爆工程为背景，以小药量模型试验和数值模拟为手段，通过改变空穴位置、形状、组合形式来考察含空穴的防护层对平面爆炸波、球面爆炸波的衰减屏蔽效果。结果表明，含空穴的防护层可以很好地衰减爆炸波的压力峰值，从而达到保护地下洞室的目的；叉排排列的空穴对爆炸压力峰值的衰减效果明显好于顺排，矩形空穴对爆炸波压力衰减效果优于圆形空穴。研究成果为新型围岩抗爆加固技术提供了一定的参考。

以三峡花岗岩为例，利用有限差分程序FLAC进行非均质岩石材料的破坏过程模拟。首先，利用花岗岩微观结构观测图像确定数值模拟计算网格的合适尺寸；进一步结合花岗岩的矿物鉴定结果，在数字图像处理的基础上，利用模糊C均值聚类方法，实现了数值计算模型与材料真实细观结构的耦合分析，形成了一套较完整的、更加方便快捷的非均质岩石材料数字图像处理技术。在此基础上，利用同批次三峡花岗岩的经验应变软化模型，进行了单轴抗压下岩石的剪切带分布及裂纹破坏过程模拟，对破坏过程中的应力集中现象进行了探讨。最后，围绕该花岗岩岩样进行了不同围压三轴压缩的数值仿真研究，得到了一些有益的结论，同时也表明，在岩石破裂过程数值模拟分析中引入数字图像处理技术是岩石细观结构破坏力学行为研究的一种方便而有效的方法

以张石高速JK-2合同段岔道2#双连拱隧道工程为背景，通过现场埋设多源传感器构建的监测信息平台，结合回归分析方法及高置信度关系模型等参数反馈信息，对获取数据进行提取、融合和态势分析，得到了浅埋偏压连拱隧道在施工开挖过程中围岩应力、位移、变形、塑性区和支护结构等动态变化规律；对监测过程出现的各种异常现象及产生原因进行深入分析与研究，客观描述了围岩的稳定性状与支护效果。同时，采用有限元软件以实际地形等高线为参照，建立仿真三维模型对隧道施工开挖进行数值模拟，比较采用不同施工方案对隧道整体结构及支护的影响。针对原浅埋、偏压连拱隧道施工方案提出优化建议，修正优化开挖方案和支护设计，对目前同类特征隧道施工具有借鉴指导意义

为考虑基坑工程的空间效应，土体分别采用K0固结和正常固结试样固结不排水（CU）试验得到的Duncan-Chang非线性弹性模型和Mohr-Coulomb理想弹塑性模型，运用ABAQUS软件按照三维实体单元、壳单元、梁单元考虑接触相互作用的耦合有限元法，建立了福州市一典型软土基坑工程整体三维有限元分析模型，对基坑施工的各工况下整个体系的响应进行了数值模拟“目标试验”，并与实测结果和二维数值模拟结果进行了比较，结果表明，采用K0固结试样CU试验参数的Duncan-Chang模型对该基坑进行的三维非线性数值模拟分析方法是较为可靠的，较之Mohr-Coulomb理想弹塑性模型和二维有限元分析，其结果的优势是明显的，是值得推崇和具有较好应用价值的方法。

在处理含有裂隙这类不连续问题时，常规有限元方法需要对裂隙尖端部位进行局部网格加密，当裂隙扩展时还需要进行网络重构。基于单位分解思想的扩展有限元成功解决了常规有限元难以处理的裂隙类不连续问题。在研究复合裂隙时，通常需要考虑裂隙的接触问题。基于互补理论，建立了裂隙面上相对位移和接触力的互补方程，并采用牛顿法求解，无需开闭迭代，且能够快速收敛。最后，对含裂隙平板进行受压数值试验，计算结果表明，基于互补理论的扩展有限元接触算法能够有效地阻止裂隙两端网格的相互嵌入，且获得裂隙面上的应力分布与实际一致。

运用有限元软件AUTODYN 2D计算爆炸荷载与离散元软件UDEC模拟节理岩体相结合的方法研究了节理几何特征对预裂爆破的影响。通过计算可知，预裂爆破时炮孔间的节理组对预裂成缝的影响明显，当节理法线与炮孔连线夹角在一定范围内时，预裂缝沿炮孔连线方向的平直程度随节理与炮孔连线夹角的增大而逐渐趋于平直，其中当节理组与炮孔连线夹角为90°时成缝效果最好，裂缝与炮孔连线基本重合，与理论分析较一致；节理间距对预裂爆破有较大影响，相同条件下节理间距越小，越难形成连通裂缝，减小炮孔间距有利于小节理间距情况下的预裂缝贯通

目前颗粒流计算方法中所采用的细观力学参数，均需根据岩土体宏观力学参数试验结果反复调试获取，调试效率很低且有较大的盲目性，因此，急需引入一种新方法，建立岩土体宏观力学参数与细观力学参数的关系。基于PFC3D程序，采用BP(back propagation)神经网络方法，建立宏观力学参数与细观力学参数的非线性模型，通过输入宏观力学参数，即可快速、准确地反演岩土体细观力学参数。研究结果表明：(1)根据BP神经网络模型反演确定的细观力学参数，输入数值模型计算其宏观力学参数，结果与试验值相比，精度一般高于90%；(2)当模型最小尺度上的颗粒数RES = 10、隐含层含6个神经元时，BP神经网络模型的反演性能最佳。实例计算表明，BP神经网络模型对于岩土体细观力学参数的确定具有良好的反演性能，该方法为颗粒流理论的推广应用提供了新的技术手段。

高土石坝需要进行极限抗震能力和地震破坏模式分析。通过坝体动力反应分析、动强度验算以及地震变形分析，综合研究了高心墙土石坝的破坏过程。认为处于抗震极限状态的大坝防渗体及上游反滤料的顶部存在动强度不足问题，进而引起坝顶地震裂缝及上游反滤料顶部液化，最终导致坝体上、下游坝坡的失稳破坏

如何准确无损地获取岩土材料的内部应力演化信息，对于研究围压对材料破坏行为的物理机制有很大帮助。在颗粒流数值平台下，设计了0.0、0.5、1.0 MPa砂岩三轴压缩试验，根据获取的试件破坏形态、宏观应力-应变曲线，左右侧、中间竖向设置的上中下部共计9个测量点测得的x、y、xy方向应力监测结果，分析了材料破坏的力学机制和围压对材料破坏的影响机制，结果表明：上左下右剪切带发展优于上右下左，随着围压的增强，对这种优势有抑制作用，即剪切带更倾向于等速发展，这从微裂纹揭示的破坏形态也可以得到间接印证，围压使得变形更为明显。