为探讨水化状态对饱和压实膨胀土应力-应变-强度特征的影响，以压实度为95%的荆门弱膨胀土为研究对象，开展了2种典型水化状态下的固结与三轴试验，其中第1种水化状态采用常规饱和方法，第2种水化状态为试样自由膨胀至稳定状态。结果表明：（1）受变形约束条件与渗径的影响，不同水化状态下体膨胀率有较大差别；（2）第2种水化状态下的饱和压实膨胀土具有更大的硬化指数λ与膨胀指数κ、较小的弹性剪切模量，其有效内摩擦角为第1种水化状态下的77.2%，体现出膨胀土饱和强度的变动性；（3）2种水化状态下的固结曲线均呈现出明显的屈服现象，其屈服应力分别为123.2 kPa与94.5 kPa；（4）第1种水化状态下，低围压下试样应变软化与剪胀，高围压下应变强化与剪缩；第2种水化状态下试验围压范围内均发生剪缩和轻微的应变软化；（5）2种水化状态下试样在固结与剪切过程中均表现出超固结性，这种超固结性并非完全由先期固结压力所致，而是试样受荷过程中膨胀受到约束造成的；（6）不同水化饱和状态下初始孔隙比不同，膨胀势也不同，膨胀势与外部约束条件、排水条件、应力状态相互作用，造成其应力-应变-强度特征的差异性。

土体受到重金属离子污染后，会引起土的工程性质的改变，重金属离子的渗出也会给周围环境带来严重的危害。在国外，目前常采用水泥固化技术来处治重金属污染土；而在我国，这方面的研究成果还很少。主要通过系统的室内试验和理论分析，研究了在不同污染物掺量、污染物类型、水泥掺量以及养护龄期条件下固化污染土的强度特性。试验结果表明，金属污染物的存在会导致土体无侧限抗压强度较小幅度的降低，但随着水泥掺入量及养护龄期的增加，土体强度会有显著提高。试验结果还发现，不同的污染物类型及掺入量对固化污染土强度存在不同的影响，NaCl能促进水泥固化土早期强度的提高，而CuCl2和AlCl3则会阻碍水泥与土的固化反应。

对于紧邻地铁枢纽的深基坑工程，其开挖方式对基坑变形特性和施工安全控制有着显著影响。以上海某紧邻地铁隧道的深基坑工程为背景，其设计方案将该基坑工程划分为大、小基坑分别施工，重点研究大、小基坑的开挖方式对于围护结构及地铁隧道变形的影响。针对“先挖大基坑，后挖小基坑”的开挖方案，采用离心模型试验，研究开挖过程中地下连续墙和隧道结构的变形特性。试验结果表明，“先挖大基坑，后挖小基坑”的开挖方案可以有效地控制基坑变形，所得结论对于类似的紧邻地铁隧道深基坑工程设计与施工具有参考价值。

以京津高铁和杭州地铁沿线的两种典型粉质黏土为研究对象，并采用英国GDS多功能三轴仪完成了静、动力强度测试，研究了两种土的静力不排水抗剪强度和在交通荷载高振次循环下的动强度、临界动应力比、应变发展模式以及振后抗剪强度等方面的差异。对比发现，长期循环荷载作用下两种土的应变发展和振后强度均有很大不同。与京津地区粉质黏土相比，杭州地铁沿线土含水率高、孔隙比大、密度低、灵敏度高、强度低。两种原状土在小幅振动后土体强度略有增大，而随振幅增大，振后强度将低于未经历振动时的不排水强度值；而重塑土振后强度均低于静剪强度。

针对透壁通风管路堤中透壁通风管管壁与空气之间的对流换热和土体水分通过管壁小孔的蒸发散热机制，分析了开孔率、风速及含水率等因素对透壁通风管管壁对流换热和水分蒸发散热的影响，并具体给出了管壁对流换热系数和蒸发散热系数的计算公式。冬季路堤由于冻土层未冻水含量较小而使管壁小孔的水分蒸发散热较弱，路堤总的降温效果主要由管壁对流换热效应控制，而暖季通风管内空气与管壁的对流换热效应可使路堤土体增温，同时，由于通风管周围融土的未冻水含量较大，而使得通过管壁小孔的水分蒸发散热较强，可部分或全部抵消对流换热引起的增温效应，而有利于路堤的稳定。

针对盐穴储气库单井水溶造腔过程中管柱动力特性开展了初步探讨，认为造腔工程中，管柱在受限空间的自激振动和动力失稳是导致管柱发生严重弯曲或者破损的主要原因。初步分析了无空间约束条件下内外管柱的振动特性，得到了理想条件下管柱临界流速的计算式。计算表明，无约束条件下造腔管柱一般会由于液-固耦联振动而发生动力失稳，而且造腔内管一般会先于造腔外管发生失稳破坏。鉴于问题的重要性和复杂性，还对造腔管柱临界流速全面计算力学模型应考虑的诸因素进行了探讨，初步分析了管道轴力、液体压力、造腔循环方式、管道水平支撑，以及轴向水击和管道横向振动耦合的影响，为进一步结合工程实际开展空间约束条件下造腔管柱动力特性全面分析提出了建议。

国内湖泊疏浚污染底泥堆场一般以较厚的黏土层作为主要防渗层，由于在上覆底泥作用下黏土层会发生较大的固结变形，因此，在研究黏土防渗层中的污染物运移和转化规律时，应该考虑土体变形的影响。基于Gibson一维大变形固结理论和饱和多孔介质中的污染物对流扩散方程，建立了二者耦合的可变形多孔介质中污染物的运移和转化模型，其中首次考虑了土体自重和生物降解作用的影响。利用所建立模型的数值解，研究了在可变形黏土防渗层中的污染物运移和转化规律，同时分析了模型中不同项和主要参数的作用和影响。研究结果表明，土体大变形对黏土防渗层中污染物的运移有着较复杂的影响，一方面土体变形会加速污染物的运移；另一方面土体固结带来的渗透性减小会增加污染物的穿透时间，二者的不同作用取决于众多的影响因素，如土层厚度和吸附作用等。研究结果对于评估天然黏土防渗层对污染物的阻隔作用有重要的指导意义。

分形结构是土体中普遍存在的一种现象，通过对分形结构连接部位所占据的影响域（Voronoi域）的分析，将颗粒连接承载能力换算为影响域上的应力强度，由此获得了一些有益的结果。土体颗粒系统结构分维值的大小对土体强度有着明显的影响；基本结构单元的颗粒数越多，形成的环的长度越长，占据的空间就越大，从力学上讲就越不稳定，因此，其强度越低；土体中分形结构的级数实际上决定了土体中最大孔隙的尺寸，分形结构的级数越多，其相应的最大孔隙越大，等效应力强度会越低；发现偶应力强度与基本结构单元的面积（二维）成反比，即基本结构体越大，偶应力强度就越小，由此可推论出：在其他条件相同的情况下，颗粒越大，偶应力强度就会越低。

通过对钙基液态水硬性加固剂的研制，对潮湿环境土遗址的加固保护进行了探索性研究。X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析结果表明，已成功制出了潮湿土样水硬性加固所需的纳米材料。同时，研究发现，氢氧化钙在650 ℃下用马弗炉煅烧1.5 h后，可得到直径约50 nm、长度约200 nm的针状二次生石灰；这种二次生石灰经水消化后，会成为粒径在200～300 nm左右、大小十分均匀的扁平椭圆状纳米氢氧化钙颗粒；氧化钙在密封陈化一段时间后，也可使氢氧化钙的粒径达到纳米级。土样加固试验的结果显示，纳米石灰的乙醇分散液的渗透性优于分析纯氢氧化钙，钙基水硬性加固剂对潮湿土样的加固效果较为明显，有望成为一种适合于潮湿环境土遗址加固的新型材料。

模型试验是研究边坡失稳机制的重要技术手段，通过倾斜模型获得滑坡的变形破坏过程也是常用的试验方法。作为一种试验加载方法，倾斜加载方式的可控性、倾斜过程中应力场的相似性都是影响该方法应用的关键性问题。为了研究试验方法的可控性，以块状滑体为例，分析计算了模型倾斜和离心加载两种试验方法对滑块抗滑安全系数的影响过程，结果表明，倾斜加载方法可以随着倾斜角度的增加连续地降低滑块的抗滑安全系数，而离心加载方式仅在1g～10g范围内对滑块的抗滑安全系数产生显著影响。为了比较模型倾斜前后模型内部应力场的相似性，建立了物理模型的数值计算模型，模拟不同倾斜角条件下坡体内的应力场。计算结果表明，模型倾斜过程中，坡体中部应力状态保持稳定，倾斜角较大时，坡体的前缘滑带位置应力状态变化较大，前缘进入塑性变形的可能性增大，局部应力场变化有利于模拟水库型滑坡的破坏机制。为了验证倾斜模型模拟滑坡破坏过程的应用效果，以千将坪滑坡为原型，采用倾斜加载方式进行破坏模型试验，获得了滑坡的破坏过程。与非连续变形分析方法(DDA)模拟的结果相比，模型试验得到的破坏形态更接近实际滑坡。

目前，开采沉陷的研究主要是现场观测和以概率积分法为代表的开采沉陷预测。这些方法仅是对地表沉陷稳定后的现象进行观测和推断，不涉及对采场上覆岩层整体移动规律的研究。因长壁式布置工作面开采煤层的深厚比较大时，采场上覆岩层在靠近地表处会形成明显的弯曲带。在假设此弯曲带是控制地表沉陷及沉陷盆地最终形态的离地表最近一层主关键层且地表的下沉量远远小于该岩层厚度的基础上，用关键层位置的判别方法找出离地表最近一层关键层的位置后，用弹性薄板理论的半逆解法选择了较适合地表沉陷盆地形状的挠度函数，用薄板理论建立了缓倾斜煤层和倾斜煤层开采地表沉陷盆地力学模型，并对该模型的适用范围和参数进行了讨论。该模型考虑了影响地表下沉的多种因素，比概率积分法更具有理论意义。

结合金坛地下盐穴储气库工程，以腔体围岩实际受力状态为研究依据，进行了盐岩卸围压力学特性试验，得到了盐岩卸围压过程的应力-应变关系、变形特征及其规律。试验结果表明，在卸围压初始阶段，试样的轴向和径向应变增加相对缓慢，且应变值和围压基本呈线性，随着围压继续降低，轴向与径向应变值急剧增加；卸载曲线与加载曲线相比，在最大主应力 相等的条件下，当卸载围压达到与常规三轴压缩围压相对应值时，对应的轴向和径向应变值较三轴压缩时应变值要大，表明卸荷试验能引起试样更大的变形，卸荷产生的扩容量比加载时扩容量更大，更容易导致试样变形破坏；盐岩卸围压表现为塑性变形特征，与其他硬岩卸围压属脆性破坏有较大区别。研究结果对盐穴储气库工程的稳定性评价和注采气过程具有一定的指导意义和参考价值。

通过类岩石材料石膏试件单轴压缩试验，获得材料在荷载作用下从损伤到破坏的整个时间序列的数字图像。以试件表面数字图像的灰度相关性的变化为依据，建立损伤量度来表征材料表面损伤和破坏的发展。通过图像处理，建立损伤演化的二值图，并采用分形和多重分形谱理论对材料表面损伤的演化进行描述。研究结果表明，图像灰度相关性系数分布的演化与试件表面的变形局部化在空间和时间上都存在对应关系。随着试件表面损伤量增加，分形维数与应变之间有很好的线性关系，多重分形谱图的曲线形状从开始的对称光滑单峰形式，逐渐向左侧集中发展，其谱宽逐渐减小。

节理在固定法向压力刚度（CNS）条件下的剪切过程比较复杂，剪切中由于剪胀的存在使得法向压力增大，而法向压力的增加又限制了剪胀的发生。根据CNS剪切过程中某一瞬时状态下法向压应力大小，以节理在该法向压应力下法向剪胀位移与剪切位移的关系为基础，建立一个楔形物理模型。通过循环迭代求得CNS剪切过程中每一步的法向压应力值，进而得到整个过程的剪切应力值。通过该模型，讨论了节理各参数对CNS剪切过程的影响，结果表明，其剪切应力值受法向压应力刚度与节理法向变形参数共同协调控制（包括单轴压缩变形及剪胀角的磨损），节理在剪切过程中越不易发生压缩变形，其剪切应力值越大。

以云南玉溪矿业有限公司秧田箐尾矿库设计资料为依托，依据相似原则，采用重庆大学自行研制开发的尾矿坝溃决破坏模拟试验台，基于尾矿坝溃决的口门形态，探索了坝体在1/4、1/2以及全部瞬间溃决3种情况下的下泄泥浆流动特性。试验结果表明：（1）溃坝口门形态对下泄泥浆的冲击力、淹没范围以及演进规律有较大的影响；（2）泥浆在下游各特征过流断面处的演进规律具有较明显的龙头衰减过程，龙头速度较大，泥深以及泥浆冲击力呈现小-大-小的分布，具有较长的拖尾衰减现象；（3）随着溃口逐渐加大，泥浆在下游同一过流断面处的冲击力和泥深呈明显增大趋势，其增大趋势表现为非线性；（4）泥浆流态在下游90°弯道处发生强烈扰动，在弯道内侧出现涡流现象，而在外侧出现反射现象，瞬间全溃下泄泥浆形成的涡流范围和反射波强度较坝体1/2和1/4溃决情况明显；（5）受溃口形态影响，下泄泥浆龙头到达同一过流断面的时间也不同，全溃泥浆龙头到达下游同一过流断面处的时间远小于坝体1/2和1/4溃决情况。同时，随着溃口的不断减小，同一断面处泥浆冲击力峰值呈减弱趋势，到达峰值的时间也相应推迟。研究成果为不同溃坝口门形态下的尾矿坝溃决泥浆流动特性的深入认识提供了参考。同时，对指导矿山企业的防灾减灾工作具有重要的现实意义。

基于对冻土区路基冻胀翻浆病害机制的分析，提出了一种综合利用透水土工布、块碎石层和防水土工布的新型防道路冻胀翻浆的路基结构，并通过室内模型试验研究其防冻胀翻浆效果。结果表明：与普通路基相比，不论环境温度最高还是最低时，新型综合防冻胀翻浆路基不但能有效地降低路基内的温度，具有良好的降温效果；而且能大幅度地减小路基内的含水率，并且含水率减小率随着气温周期循环的增加呈线性增大的趋势，这对防止冻胀翻浆病害的发生是有利的；此外，新型综合防冻胀翻浆路基结构有成本低、易于施工等特点，极具工程应用前景。

对于深埋隧洞，地下水-围岩-注浆圈-衬砌共同形成了一个水压平衡体系，传统的隧洞应力与塑性区计算方法均未同时考虑上述4个因素的共同作用。以深埋隧洞为研究对象，将围岩、注浆圈、衬砌视为均质各向同性连续弹塑性介质，基于地下水动力学、弹塑性力学及摩尔-库仑屈服准则，推导了4个因素共同作用下深埋隧洞轴对称问题的应力弹塑性解与塑性区计算公式；利用Matlab编制程序对某隧洞工程进行了计算，并与传统计算方法进行了对比，验证了公式的正确性，指出了传统计算方法的缺陷；讨论了注浆参数对塑性区的影响规律，提出了最优注浆圈厚度的确定方法。

在室内试验的基础上，应用分形几何理论研究某露天矿排土场散体云母片岩的粒度分形特征，探讨了分维数与散体云母片岩物料中粗颗粒含量及其抗剪强度参数的相关性。研究结果表明：（1）分维数与散体物料中粗颗粒含量呈反方向变化关系，即分维数会随着粗颗粒含量的增大而减小；（2）当分维数值在1.887～2.631范围内时散体云母片岩粒度组成级配良好，说明分维数可以代替Cu、Cc用来表征散体岩石物料的粒度组成及其级配优良性；（3）在优良级配下分维数与散体剪切强度参数中的内摩擦角之间具有比较好的相关性，并呈负指数函数关系，而黏聚力与分维数规律性不明显。

以相似理论为基础，考虑低渗透多孔介质非达西渗流特性，研究了油水两相渗流模拟试验理论。应用方程分析法，推导出油水两相渗流控制方程的无量纲形式，获得了低渗透岩芯水驱油模拟试验的相似准则。采用隐式求解压力、显式求解饱和度的方法（IMPES）对无量纲控制方程进行求解，得到包含相似准数的数值模拟器。通过敏感性分析，得到了每个相似准数对试验结果的影响程度，并通过实际低渗透岩芯的水驱油试验结果进行了验证。结果表明，敏感因子大的相似准数对试验结果影响较大，反之影响则较小。因此，在设计物理模拟试验时，当无法满足模型和原型所有相似准数相等时，应该优先满足敏感因子较大的相似准数相等。

采用一个1 m×2 m×4 m（高×宽×长）的模型槽，对素土和加筋土边坡的失稳破坏过程进行了详细的试验研究。试验设计了30°、45°和60°共3种坡度，坡面考虑了平面和凸面两种形式。通过倾斜模型槽，触发模型边坡失稳破坏，利用数码摄像机采集边坡破坏的发生、发展过程和最终形态，并对裂缝的开展、滑坡体形态以及模型槽倾斜角度进行了归纳总结。结果表明：边坡破坏呈现三维形态，坡度和坡面形状对滑体形态影响较大；同一坡度下，凸坡较平坡容易失稳，二者裂缝位置基本一致；加筋后，提高了边坡稳定性，破坏形态也发生改变。研究成果有助于更深入了解边坡失稳破坏过程及破坏形态，为边坡治理提供科学依据。

侧向应力松弛是侧限压缩土体的重要流变性质之一。通过在改装的固结仪上进行的土体侧限流变试验表明，在恒载侧限压缩条件下，土体的侧应力松弛曲线与竖向蠕变曲线同步出现不稳定、稳定、急剧变化3个阶段。将试验结果结合土的结构颗粒定向排列理论和强度理论探索了土体侧应力松弛的机制并得出结论：侧应力松弛曲线的3阶段特征是由于土体结构连接的压密恢复与剪切破坏相互作用所致；而侧应力松弛稳定的极限状态是由土的抗剪强度控制。此外，较高的应力水平将会使土体侧应力松弛程度相比低应力水平时更为显著。该分析结论为进一步研究地基长期承载力和地基沉降的关系奠定了基础。

对3种不同含水率的上海冻结黏土进行了单轴无侧限抗压强度试验。通过对试验数据的分析可知，单轴抗压强度受温度、加载速率、含水率及干密度等因素影响；温度越低、加载速率越大，冻土强度越高。得到了抗压强度与温度的指数函数模型参数和抗压强度与加载速率的幂函数模型参数，建立了以温度、加载速率、含水率（干密度）为变量的强度模型方程。通过正交试验分析得出，各因素对冻土抗压强度的影响程度由大到小依次为温度、加载速率、含水率。

实测表明，超长桩基础的桩身压缩量占总沉降量很大比例，因此，等代墩基法刚性体的假定不符合实际，需要一种考虑桩身压缩量的方法来计算超长桩基础沉降。通过对现有超长桩实测数据的分析，得到了嵌岩桩桩身压缩系数拟合方程，同时得出了非嵌岩桩桩身压缩系数约为0.5；推出桩侧沉降比和桩端沉降比，并编制了Matlab计算程序。最后通过工程实例计算考虑桩身压缩的超长桩基础沉降，计算结果与实测结果相吻合。

初始地应力场是地下洞室设计所需的基本指标。基于江边电站引水隧洞沿线区域的地质资料，利用快速拉格朗日分析程序FLAC3D建立了该区域的数值计算模型，使用了随深度变化的侧压力系数以及应力和位移的混合边界条件，通过模拟引水隧洞沿线不同岩性的岩石、断层破碎带和蚀变带进行正分析计算。根据工程现场实测点的主应力数据，基于径向基函数（RBF）神经网络原理，反演了计算区域的岩体力学参数和初始地应力场。其计算结果与实测地应力值基本吻合，满足精度要求，说明反演结果与工程实际相符，所使用的反演方法是合理的。

以沪渝高速公路湖北段平缓反倾红砂岩为研究对象，在平缓反倾红砂岩高陡边坡中岩体易软化崩解。自然冲侵蚀形成的高陡山体卸荷变形可达几十毫米至近百毫米，卸荷变形破裂方向与构造节理重叠，使节理裂隙变宽，贯通性提高，为高陡坡体提供了顺坡向陡直破裂面。加之公路切坡卸荷变形和坡体软化变形，岩体软化后的变形模量下降约80%，卸荷变形和软化变形各有数毫米的变形量，与自然坡体卸荷重叠，使坡体变形进一步加大，使红砂岩坡体潜在不稳定性增大。同时地下水作用使卸荷裂隙充填一定高度的静水压力，还使岩体产生软化，岩块软化系数一般在0.3~0.7，导致岩体强度显著下降，30～40 m高的静水压力可使边坡的稳定性系数从开挖前的5.56降至1.96，开挖后从2.77降至1.07，这两方面的作用可使切坡后较稳定的反倾坡体变化到极限平衡状态，甚至失稳状态。因此，施工中要特别注意切坡后的即时加固，并采取措施防止卸荷裂隙中地下水聚积，减少地下水对坡体的软化。

对于进入中晚期的露天金属矿，为了延长矿山的寿命或露天转地采稳产过渡，通常选择露天与地下联合开采，那么矿体采动下的边坡稳定性问题则尤为突出。在边坡几何形态、上部荷载和材料性质等不变的情况下，极限平衡获得的边坡安全系数为定值，因此，不能用来反映地下矿体采动对边坡稳定性影响。为了克服常规极限平衡方法的上述缺陷，采用基于边坡应力场的矢量和法求解滑动面的安全系数，结合蚁群算法与遗传算法联合搜索边坡临界滑动面，以确定矿体开采前后边坡的安全系数和临界滑动面。最后，给出一个假定算例和两个工程算例说明上述安全系数求解和临界滑面搜索方法的有效性，并揭示了地下矿体开采对露天采场边坡的稳定性的影响。

岩土工程中的随机-模糊统计方法用模糊理论准确表达了岩土材料的空间变异性。针对随机-模糊方法权重系数的取值进行了讨论，研究了“参照点”在随机-模糊方法的意义，指出了“参照点”与核点无限接近时的最大隶属度才是所要求的正确结果，并根据模糊随机原理提出了直接迭代求解目标函数的流程。采用建议方法对某核电岩土工程中的参数进行了计算，获得了取不同“参照点”时各样本的隶属度曲线以及“参照点”向核点逐步逼近的过程曲线。结果表明，隶属度函数采用指数函数是合理的，样本隶属度分布形态为窄域“正态”分布。所得结论可为随机-模糊统计方法在岩土工程中的应用提供基本理论依据。

为了研究深井软岩巷道大变形机制及其控制对策，以淮南矿业集团朱集矿 885 m东翼轨道大巷为支护工程实践。该巷道为典型的深井高地应力软岩巷道，开挖后围岩表现出强烈非线性大变形特点，变形速率大。首先进行了围岩大变形等级识别，并基于Hoek-Brown弹塑性模型分析了巷道围岩的应力场、位移场，考虑巷道断面形状、围岩强度特征、巷道群扰动等影响，揭示了该巷道的大变形机制。针对 885 m轨道大巷提出了新支护方案，该方案尤其注重底板支护和底角抗剪支护。数值模拟和现场监测表明，该支护方案取得了良好效果，是一种有效控制深井软岩巷道大变形的支护方法。

泥石流灾害破坏力巨大，预测预报泥石流发生的可能性是防灾减灾的重要手段，也是国内外学者研究的热点。基于功效系数法原理，在综合分析泥石流灾害发生的气象、地质环境影响因素的基础上，选取了山坡坡度、相对高差、植被覆盖率、沿沟松散物储量、5 d累计降雨量、最大小时雨强和当日雨量为评价因子，采用改进后的层次分析法计算评价因子的权重系数，建立了泥石流预测预警模型。以岫岩地区泥石流为例对预警模型进行检验，预测结果较好地反映了实际情况。表明基于功效系数法的泥石流预测预警模型具备较高的可靠性和实用性，研究结果为泥石流预测预警提供了一种新的思路和方法。

结合福州国际机场高速公路2期工程魁岐2号双洞八车道特大断面小净距隧道工程，建立了离散元数值模拟分析模型，针对节理岩体中特大断面小净距隧道施工方案进行了优化分析。分别研究了双侧壁导坑法、CRD法和CD法3种施工方案下隧道拱顶下沉、中间岩柱水平位移、围岩水平位移和围岩塑性区的变化规律。基于研究成果，并结合魁岐2号特大断面小净距隧道现场实际情况，在该隧道进口Ⅴ级围岩段，将双侧壁导坑法变更为CRD法，顺利完成了施工，此施工方案的变更对降低施工成本、加快施工进度、缩短施工工期均起到了较好的作用。研究结果可为类似条件下特大断面小净距隧道的设计、施工提供借鉴与参考。

滑坡变形预测对于指导灾害的预防工作、保护人民的生命和财产安全具有重大实用价值。从系统论观点出发，结合岩土体流变理论和时序分析原理，在深入研究影响滑坡变形的主控环境变量基础上，将位移时序分解为趋势项和偏离项。采用灰色系统模型提取位移时序趋势项，结合遗传算法和人工神经网络建立起进化神经网络模型，逼近主控环境变量与位移偏离项之间的非线性关系。根据蠕变阶段和变形对环境变量响应情况，实时调整模型，建立起滑坡变形预测的动态灰色-进化神经网络（GM-ENN）模型。将此预测思路和方法应用于三峡库区某滑坡变形预测研究中，证实了模型的有效性和实用性，显示了动态预测的重要性。

以三峡库区黄土坡滑坡为研究对象，结合滑坡体地下水位监测数据，分析库水涨落对滑坡地下水位的影响。建立了黄土坡滑坡渗流模拟的有限元计算模型，并确定了模型合理的水头边界条件。利用Geo-Studio软件的SEEP/W模块，对库水位涨落情况下滑坡暂态渗流场的变化进行模拟，并且分析浸润线的动态变化过程，确定了库水位涨落对滑坡前缘浸润线影响区在滑坡前缘300 m范围内，并对库水位上升和下降两种工况下滑体前缘浸润线位置进行了预测。最后，分析了库水位涨落下库岸滑坡浸润线变化对滑坡稳定性影响，为研究库水位涨落下库岸滑坡浸润线和滑坡稳定性提供了依据。

标准岩石可钻性是在室内常压下测定的，主要反映岩石固有的力学性质，没有考虑围压对于可钻性的影响。实际钻井条件下岩石受到井底各种应力的作用，其可钻性会发生变化。根据对可钻性测定原理的分析，牙齿吃入深度是影响可钻性的重要因素，基于摩尔-库仑准则，在考虑岩石本身的力学性质和岩石围压的基础上，建立了牙齿吃入深度计算公式。通过对某油田岩芯进行可钻性试验测定，并计算出试验条件下各岩芯的牙齿吃入深度，经过拟合发现，两者可以建立较为密切的关系。由于牙齿吃入深度的计算公式中包含围压以及岩石的力学性质两方面的影响，因此，可以利用计算吃入深度来预测实际钻井条件下的岩石可钻性。

为了对加筋砂土挡墙面板的刚度效果有一个合理、定量的把握，利用非线性硬化-软化弹塑性有限元方法对相关的一系列室内模型试验结果进行了系统全面的数值分析。有限元解析中所采用的砂土本构模型是以修正塑性功为基本状态量的弹塑性硬软化模型，该模型可以较为精确地模拟砂土的应力路径效应。结果表明，利用这种较高精度的有限元方法对加筋砂土挡墙的变形破坏进行解析，不仅能较好地模拟加筋砂土挡墙基础底面的平均压力与沉降之间的关系，同时也能较好地再现由于面板刚度变化对加筋砂土挡墙基础的承载力以及渐进性变形破坏的影响。随着面板刚度的增加，面板对剪切带的抑制作用将随之增加，具体表现在砂土围压σ3增大所带来的砂土强度σ1的提高，进而使得加筋砂土挡墙的峰值承载力也随之增大。

东南沿海山地丘陵地区每年雨季期间有大量土质滑坡发生，如何对由降雨诱发的滑坡进行预报一直都是一个热点研究课题，雨强-历时曲线（简称I-D曲线）是目前国内外常用的降雨型滑坡预报的降雨量临界值曲线。针对东南沿海地区的浅层残积土滑坡，根据相关勘察数据及资料，概化得到了该类型边坡的地质剖面及岩土层性质，然后应用Geo-Studio软件分析了边坡初始湿润条件、土体抗剪强度、饱和渗透系数、边坡坡角、残坡积土层厚度及雨型等参数对I-D曲线的影响规律。分析结果表明：残坡积土抗剪强度参数、饱和渗透系数、边坡坡角、雨型等因素对I-D曲线的影响显著，边坡安全系数降至临界值所需降雨历时随抗剪强度参数值降低、表层残积土渗透系数增加或坡角增大而减少；当雨强较小时，初始湿润条件对I-D曲线的影响显著；当雨强大于残坡积土层饱和渗透系数时，入渗量主要由渗透系数控制，边坡安全系数降至临界值所需降雨历时不随雨强增大而变化。该研究结果为I-D曲线在东南沿海残积土地区降雨诱发滑坡预警预报中的应用奠定了基础。

加筋土挡墙作为一种新型的轻型支挡结构，广泛应用于公路、铁路、港口等工程中。随着加筋土挡墙技术的发展，面板的类型也越来越丰富。利用Plaxis有限元软件，对路堤式加筋土挡墙进行了二维有限元计算分析。针对墙背水平土压力、垂直土压力、挡墙侧向位移、筋材应变和挡墙稳定系数等计算结果的分析，探讨了3种类型面板（返包式面板、整体式面板和拼装式面板）对路堤式加筋土挡墙力学性能的影响。研究结果表明，垂直和水平土压力的数值计算结果均小于理论值；相比较与其他两种面板的加筋土挡墙，返包式面板加筋土挡墙筋材的应变最大；面板类型对于加筋土挡墙的整体稳定性几乎没有影响。研究成果为实际工程的应用提供了理论指导。

无承台群桩中各桩的桩-土相互作用是相互独立的，带承台群桩的桩-土相互作用要受到承台的约束。简要分析了带承台群桩负摩阻力变化的机制。采用三维有限元分析了地下水位下降条件下带承台群桩的负摩阻力性状。分析结果表明，带承台群桩的负摩阻力与单桩负摩阻力总体相近，随着上部荷载的增大，中性点上升，附加沉降增加，下拉力减小，只是各位置桩有差异。荷载不大时，承台对各位置桩沉降的约束明显，各桩中性点几乎重叠。随着荷载的增加，承台本身变形增加，中性点的差异逐渐变得明显，角桩中性点位置最低，边桩次之，中心桩最高。带承台群桩中各桩的负摩阻力沿着深度的发挥程度不同。角桩负摩阻力发挥最为充分，边桩次之，中心桩最小。

基于Biot理论，研究了饱和土中带有衬砌的圆形隧洞在移动环形荷载作用下的动力响应。假定衬砌为弹性体，土体为饱和多孔介质，引入两类势函数来表示土体、孔隙水和衬砌的位移，使隧洞的控制方程解耦。结合边界条件及连续条件，通过傅立叶变换得到频率-波数域中衬砌和土体的应力、位移和孔隙水压力解答，最后用傅立叶积分逆变换得到时-空域中的数值解。计算并比较了3种隧洞模型（弹性土体隧洞、饱和土体隧洞和饱和土衬砌隧洞）的动力响应分析。数值分析结果说明：（1）移动荷载速度对3种隧洞动力响应均具有较大影响；（2）弹性土体隧洞和饱和土体隧洞的动力响应具有明显区别，所以在富水地区的隧洞动力响应中土体应该视为饱和土体；（3）衬砌对隧洞动力响应有较大影响，故隧洞的动力分析中不能忽略衬砌作用。

研究了稳态水平剪切（SH）波作用下含有圆柱形孔洞的各向异性弹性半空间的动力响应问题，探讨介质的各向异性对孔附近动应力的影响规律。运用复变函数和多极坐标方法在变换空间中构造出各向异性弹性半空间中圆孔的散射波函数，所构造的散射波函数能够自动满足半空间水平表面上应力自由的边界条件和无穷远处的Sommerfeld辐射条件。根据圆孔表面应力自由的边界条件，采用最小二乘法求解所构造的散射波函数的系数。分析了SH波以不同角度自弹性半空间内入射时，不同介质特性、入射波数和埋深对圆孔附近动应力集中系数的影响。数值结果表明，各向异性弹性半空间中孔附近的动应力比各向同性情况有明显增高。

旋喷桩加固软土地基在各种地基处理工程中得到了广泛应用。对旋喷桩的研究多数集中在其施工工艺的改进上，或者针对单桩的承载特性进行研究，而对旋喷群桩的承载特性则研究不多。根据工程实际情况，采用基于MIDAS-GTS的三维有限元分析技术，通过改变旋喷群桩的布置方式、桩弹性模量、桩长、桩径、桩距等设计参数及桩-土接触面等参数对旋喷群桩复合地基承载特性的影响进行了研究。研究表明：旋喷桩加固软土地基主要减小了地表至桩底深度范围内土体的竖向沉降，对桩底下方的土体沉降基本无影响；提高旋喷桩桩径及材料强度会提高复合地基承载能力；不同旋喷桩布置方式、桩-土之间是否设置Goodman接触面单元对地基承载能力基本无影响。

多孔介质中的泡沫能够封堵某些孔道，降低气体流动性。由于直接观察多孔介质中的泡沫流动比较困难，所以关于泡沫流动性与气泡尺寸之间的关系研究较少。利用Navier-Stokes方程与守恒的水平集方法耦合模拟孔隙介质中气泡尺寸对流动阻力的影响，结果证实，气泡尺寸是影响流体阻力的重要因素。当气泡半径小于孔喉半径时，气泡不受孔道约束，气泡流动过程中流动阻力较稳定，此时含气泡流体流动阻力与纯液态流体流动阻力相等，所以小于孔喉尺寸的气泡对孔道无封堵作用。当气泡半径大于孔喉半径时，孔道影响气泡变形，其流动阻力存在波动性，最大流动阻力随气泡体积变大呈线性增加。当气泡体积增加到使最大流动阻力达极大值时，继续增大气泡体积，最大流动阻力随气泡体积增大而线性降低。最大流动阻力随气泡体积增大而线性增大与减小变化具有周期性，周期为单位孔体体积。

工程区域地质条件是影响地下洞室群稳定的重要因素，而通用数值分析软件在建立复杂地质模型时存在建模时间长、准确度低、不能真实反映复杂地质特征等困难。针对此问题，采用以非均匀有理B样条（NURBS)为主的混合数据结构，对复杂区域地质构造进行了三维建模，建立了西南某水电站大型地下洞室群的三维地质模型。并以此模型为基础，建立了包括空间曲面断层、地层等复杂地质因素的数值模型，结合ABAQUS的隐式和显式分析，对洞室开挖和地震作用下的动力时程响应进行了仿真分析。分析结果表明，该方法不仅较大程度地反映了实际地质情况，而且有利于数值仿真分析的网格剖分与计算，从而为分析地下洞室群地震反应提供了三维数值模型，为地震作用下洞室的安全性评价提供了重要的技术支持。

为了更为合理地评价盾构壁后注浆控制地层变形机制，采用自制的硬性浆液固结变形试验装置，对水泥胶结作用影响硬性浆液的固结过程进行了试验研究。在此基础上，分析并建立了能够反映水泥胶结作用的硬性浆液固结变形模型，编制了相应的数值计算程序，并通过试验验证了该模型的合理性。硬性浆液固结变形数值计算模型的构建对于提高盾构施工模拟精细度将起到一定的推动作用。

针对预应力锚索内锚段模拟存在的困难，提出用复合单元模型来研究内锚段，为解决这一问题提供了一种新思路。该模型最突出的优点是既可以反映钢绞线、砂浆和接触面等细部结构，又可以简化网格。为检验其正确性，进行了有限元精细化模拟，将钢绞线、砂浆、接触面等细部结构精细离散。结果显示，内锚段轴向位移和应力沿钢绞线方向由外到里呈指数衰减，一般内锚段不是越长越好，3～5 m左右较为合适，这与现场监测规律相吻合。算例验证了这种方法是合理和有效的。

在充分研究了水电工程现有勘测层数据以及径向基函数插值特点的基础上，利用径向基的分块插值方法建立起分块的三维地层模型。在每个分块插值过程中，利用加权函数，使得各个分块接边处保持连续性。在形成每一层的数据后，通过层数据之间的缝合，并加入断层信息，最后形成三维地层模型。基于小湾水电枢纽工程实例，采用径向基分块插值方法建立对应的模型，并提供任意剖面的获取，检验了网格分块地层体建模的正确性和可行性。

通过对某高速铁路特大桥群桩基础进行三维非线性有限元分析，并结合现场试验得出的规律进行相应的对比分析，研究了软土地层桥梁群桩基础桩身轴力、桩侧摩阻力、基底土体附加应力、孔隙水压力分布、超孔隙水压力消散和群桩基础荷载沉降规律。计算结果表明，基桩所承受的轴力，角桩＞边桩＞中心桩，角桩和边桩的轴力沿桩身减小的幅度较大，而中心桩的轴力沿桩身减小的幅度稍小；各基桩桩侧摩阻力的发挥情况，侧摩阻力值总体上呈角桩＞边桩＞中心桩，相对滑移量基本呈上大下小的形态，即桩身上部桩-土之间产生的相对滑移量较中下部要大；外荷载作用下产生的土体附加应力和超孔隙水压力主要集中在承台底以下土体的一定范围内，其衰减梯度沿深度方向逐渐降低，随着固结时间的延长，群桩基础沉降达到稳定。

利用井下钻孔电阻率法可以动态获得煤层采动过程中上覆岩层变形与破坏发育规律，根据采动进度测取不同时期岩层电场变化特征，可对岩层变形与破坏规律进行全面的分析研究。受现场测试条件所限，顶板单一钻孔所测得的数据具有全空间效应，因此，对岩层破坏定位存在一定的影响，从而降低了对覆岩破坏发育规律的认识能力。通过模型试验及现场测试效果对比，改进单孔电阻率测试方法，采用孔-巷间电阻率CT测试系统，进一步提升了原单一钻孔电法系统数据采集约束性，为电阻率分布反演及“两带”高度判定奠定基础。实际应用结果表明，孔巷电阻率CT测试图像清楚，对岩层受采动影响的破坏特征反应灵敏，提升了对岩层变形与破坏发育的解释能力。

原位测试技术分析软土的应力历史可以避免取样及室内土工试验对土样的扰动，其结果能真实地反映现场土体的工程特性。以往基于孔压静力触探（CPTU）测试技术的超固结比（OCR）计算方法主要是针对超固结土取得的，缺乏对现场处于欠固结状态土体的考虑，具有一定的局限性。在已有研究成果的基础上，提出采用不完全孔压消散曲线的末段及时间平方根倒数外推法计算原位初始孔压，如果初始孔压大于静水压力，表明原位土层中存在固有孔压，为欠固结土。在此基础上，通过计算固结状态参数，可进一步对软土层的欠固结程度进行定量评价。工程应用表明，该方法不受软土性质和地域限制，具有普遍适用性，是合理可行的。在缺乏室内固结试验成果的情况下，可高效快捷地判别软土层的固结状态。研究成果对合理评价欠固结软土的工程特性具有一定的指导意义。