黄土的湿陷性与其微观结构特征密切相关，它的微结构又受其应力状态和所处的含水状态影响。通过改变含水率与固结压力，对西安原状黄土进行了湿陷性试验，由此分析了不同含水率与固结压力条件下湿陷性的差异与联系，同时通过电镜扫描（SEM）获取了湿陷前、后黄土试样的微结构照片，进而获取了相应条件下的SEM照片的简单微结构参数。分析了湿陷前、后微结构参数的变化，探讨了简单微结构参数间相关关系，基于主成分分析法构建了合成微结构参数。研究表明：随着固结压力的增大，颗粒体所占比重越来越大，第1主成分近似线性增大，黄土湿陷系数与其累积主成分呈线性关系。根据这一重要认识，建立了主成分得分的湿陷系数计算方法，进而建立了黄土湿陷性评价方法。该研究对定量研究黄土湿陷性的微结构效应做了有益的探索。

采用无纺布作为防水层中的垫层，是国内外隧道工程中结构外层防水常用的措施，但对于无纺布如何改善隧道衬砌背后水压力分布及结构应力分布却一直缺乏相应研究。依托厦门翔安海底隧道，对不同防排水方式（即全封堵、堵排结合及排放方式）的隧道衬砌无纺布作用进行研究，采用相似模型试验方法，模型试验的比例尺为1:38.88，试验台架可同时施加土压力和水压力。通过模型试验得出结论：无论在全封堵条件还是限排条件下，无纺布均起到很好的集水、附水的作用，加强了水在衬砌四周的流动性、相互补给性，使衬砌周围的水压分布更为均匀，并且改善了衬砌结构周边的应力环境。

为探寻云南省富宁港区泥岩库岸在水-岩相互作用下的稳定性演变规律，通过富宁港区一期工程现场采集泥岩试样，经过不同次数的干湿循环后，进行常规三轴压缩试验。将得到的岩石抗剪强度参数进行工程转换，经回归分析后构建泥岩岩体综合抗剪强度参数概率分布的时变模型。结合极限平衡法和可靠性理论，得到水-岩相互作用下泥岩库岸中值安全系数、可靠度及可靠安全系数的时变规律。分析结果表明，在水位反复升降作用下，综合二元指标的可靠安全系数能更合理地分析泥岩库岸稳定性；库岸整体稳定程度呈现出非线性衰变特点；库岸最危险滑动面表现为由内向外的渐进性破坏。以试验为基础，提出的泥岩库岸时变稳定性分析方法为研究水位周期性涨落下库岸的稳定性演变规律提供了一条有效途径。

通过掺入10%～20%不同量的高炉水渣来改性膨胀土，对素土及其掺高炉水渣改性土的基本物理力学性质、胀缩特性进行试验对比研究，确定改性效果。试验结果表明，高炉水渣可以大幅降低膨胀土的自由膨胀率、液限和塑性指数，同时改善膨胀土的颗粒级配、强度特性。改性后的膨胀土黏粒减少，粉粒增多，干密度随含水率变化较小，水稳性提高。这说明了高炉水渣对膨胀土具有很好的改性效果。

地质力学模型试验均布压力精确加载是保证试验精度的前提。为此研制了一种新型柔性均布压力加载系统，该系统主要包括液压自动控制系统和柔性均布压力加载装置。液压自动控制系统操作方便，可实现计算机自动控制12路压力精确伺服加、卸载和长期稳压。柔性均布压力加载装置由液压油缸、球铰、刚性推力器和柔性传力橡胶垫块等组成，采用数值方法确定柔性橡胶的厚度为50 mm。该系统应用到表面不平的模型加载中并与刚性加载进行了对比。试验结果表明，柔性均布压力加载系统相对于刚性加载效果显著，模型内应力场均匀程度取决于橡胶传力垫块的邵氏硬度、加载应力大小和距表面深度。邵氏硬度小的橡胶柔性加载模型内应力场更均匀；且模型应力场随加载应力增大趋于均匀。模型内应力场距加载表面越远越均匀，柔性加载使距加载表面130 mm以下应力场基本保持均匀状态。试验表明，柔性均布压力加载系统有利于提高模型试验加载精度，具有广泛的应用前景。

湿陷性黄土地区的多层建筑大多数都会遇到地基处理的问题，用素土桩、灰土桩、碎石桩等各种桩处理地基的湿陷性是常用的方法。为检验挤密桩处理湿陷性黄土地基的效果，设计了现场试验，试验方案中考虑了桩心距、处理深度、处理范围及桩孔填料等不同影响因素，设置了8个试验点。各点处理后测得了两桩间和3桩间等距离的5个点上的土体密度变化数值。之后对各点加载200 kPa，做小面积（小坑）浸水测试和大面积（整个场地，28 m×16 m）浸水测试，测量两种浸水条件下各试验点的湿陷量。由此总结了该种工程方法处理地基湿陷性的效果和规律性。结果表明：桩心距应控制在2.5倍桩径以内，可保证消除挤密桩间所有面积的湿陷性，超出挤密桩长以下地层的湿陷性仍然存在；小面积浸水发生的湿陷为外荷湿陷，大面积浸水才能释放试验场地地基的全部湿陷量，而与处理深度无关；灰土填料显然优于素土填料，在地基主要持力层内须用灰土填料，但对于其下地层或自重湿陷不严重的部位强调使用灰土填料是不必要的。

基于丁洲祥等提出的大变形主、次固结耦合模型，研究了在小变形情况下退化的主、次固结耦合模型。首先对该模型进行了无量纲化处理，引入了新的主、次固结耦合系数 。当 0时，模型即退化为经典的Terzaghi固结模型。采用有限差分法分析了新模型中超静孔压的变化规律发现，当主、次固结耦合系数 时，固结初期的超静孔压出现类似Mandel效应的增大现象，并且 值越大，这种现象愈加明显；Terzaghi主固结理论预测的超静孔压值一般会偏小于考虑主、次固结耦合情况下的结果。上述现象区别于Mandel效应的本质原因在于主、次固结耦合效应，这与殷建华等的EVP模型较早论述的黏性效应本质是一致的，但本文模型的表述相对而言更为简洁。最后结合Mesri和Godlewski的 概念，提出了 的确定方法及模型的改进形式，其结果为主、次固结耦合理论的深入研究和工程应用提供了新的参考。

为了研究土的现场原位与室内试验抗剪强度指标的关系，根据饱和土固结理论，土的固结过程就是在某一压力作用下有效应力增大、孔隙水压力消散的过程。因此，随着有效应力增大土的孔隙比减小，而土的抗剪强度增大，土的压缩曲线与土的抗剪强度线之间有一一对应关系，从土的现场原位和室内压缩曲线出发，研究了加、卸载过程中土的抗剪强度的变化规律，然后根据土的卸载抗剪强度的计算方法推导出土的黏聚力和土的内摩擦角两者之间的相互关系，最后分析得到了原状土抗剪强度的计算方法

中国西部兴建的很多200～300 m高的堆石坝处于高烈度地震区。应力水平高时堆石体的颗粒破碎对其在循环荷载作用下的应力、应变特性有重要的影响。基于广义塑性理论，通过引入状态参数，建立了循环荷载作用下考虑颗粒破碎的堆石体的本构模型，并给出了模型参数的确定方法。与堆石体在400、800、1 500、2 200 kPa围压作用时的试验结果对比，表明所提出的本构模型可以较好地模拟循环荷载作用下颗粒破碎时堆石体的动应力和动应变响应。

目前对渗透系数取极端值情况下饱和土中两类压缩波物理本质的理解尚不够清晰，比如文献中对渗透系数无穷大情况下饱和土中两类压缩波波速的求解有不同的结果。结合Zienkiewicz给出的土动力学基本方程，深入讨论了流体运动方程的建立，推导了饱和土一维压缩弹性问题的动力控制方程及其 - 、 - 形式，进而得出渗透系数取0和取无穷大这两种极端情况下饱和土中压缩波的波速，解释了其物理意义。提出了惯性耦合力的概念，指出两相体动力分析时土骨架和孔隙水之间的相互作用包含渗透力和惯性耦合力两项，并重点讨论了衡量惯性耦合力的参数孔隙度对压缩波波速的影响。

高压下尾矿材料的强度特性是高尾矿坝稳定性分析的基础。理论推导了幂函数型摩尔（Mohr）强度通式 须满足的条件为 ， ， ；基于高压三轴试验研究了尾矿材料的强度特征，研究表明：幂函数型摩尔强度包络线能较好地反应尾矿材料在高压下的强度特征；尾矿材料在高压作用下试验前、后的颗粒分析结果表明：当围压达到某一阈值时，尾矿材料在剪切过程中将发生颗粒破碎，对于德兴铜矿尾粉砂，阈值为1 200 kPa；对于德兴铜矿尾亚砂，阈值为1 600 kPa。研究成果可为高尾矿坝坝体稳定性评价提供理论依据。

土体的结构是其强度、变形的内在决定因素，黄土的结构性由黄土颗粒之间的联结结构强度和摩擦结构强度所决定。由此，提出了基于强度条件的黄土静力结构性参数即联结结构静力强度势参数 、摩擦结构静力强度势参数 以及结构静力强度势参数 ，并通过黄土的三轴试验研究了原状黄土和人工水泥结构性黄土的结构性及基于强度条件的黄土静力结构性参数的变化规律，揭示了含水率、围压、轴向变形对原状黄土和水泥人工结构性黄土结构性的影响。结果表明，原状黄土的含水率越小，其结构性越强，结构破坏后土体强度损失越大；黄土结构的损伤破坏主要发生在小应变阶段。并对所提出的基于强度条件的黄土静力结构性参数的合理性进行了讨论。

将外界因素对岩石变形的影响考虑为瞬间弹性损伤和长期蠕变损伤，并根据加载瞬间弹性模量及蠕变模量的劣化分别对瞬间弹性损伤变量和蠕变损伤变量进行定义，由此建立了考虑损伤的kBurgers模型。在此基础上，通过假定泊松比和体积模量为常量分别得到了对应的模型三维表达式，并得到了不同建模思路下模型参数间的换算关系。最后结合实际算例，对常体积模量假定下模型参数随含水率变化的损伤演化规律进行了分析，获得了常体积模量假定下模型的瞬间弹性损伤和长期蠕变损伤演化方程，检验了模型参数换算关系的有效性。

非饱和土水力学参数包括土-水特征曲线和渗透函数是非饱和土研究的重要内容。鉴于传统的测试方法耗时较长，提出了能够快速测定非饱和土水力学参数的一步流动方法和动态多步流动方法，并利用联合测试系统分别开展流动试验。通过对比分析，这两种方法得到的试样平衡态土-水特征曲线均与实测值接近，并且有效地避免了由于测试时间较长高压气体通过水流在陶土板背面析出的问题。一步流动方法比动态多步流动方法需要的时间短，但反算得到的土-水特征曲线与实测值的接近程度不如动态多步流动方法，因此，动态多步流动方法要优于一步流动方法。

对某水泥砾质土进行了三轴固结排水剪切试验，研究在不同水泥掺入比下水泥砾质土应力-应变关系和强度特性。结果表明：随水泥掺入比的增加，水泥砾质土试样在不同围压下应力-应变关系曲线均表现出不同程度的软化和剪胀现象，尤其在低围压（200 kPa）和高水泥掺入比（8%）下，剪胀性比较明显；在相同水泥掺入比下，峰值强度 随围压的增加近似呈线性增长；与不掺水泥砾质土相比，水泥砾质土的内摩擦角 因掺入不同量的水泥而得到不同程度的提高，黏聚力 随水泥掺入比的增加呈增长趋势，且增幅显著；割线模量 和 均随围压和水泥掺入比的增加而增加。不同高度的心墙堆石坝三维有限元算例的计算结果表明：水泥砾质土作为心墙材料可以显著降低土石坝心墙沉降。

天然岩石材料内部存在各种缺陷，在微、细观尺度表现出高度的非均质特性。基于连续介质力学框架，采用非线性标量损伤本构关系描述岩石材料的变形与破坏行为，建立了岩石细观损伤本构模型，并在常规Weibull随机分布模型基础上，引入空间相关尺度因子以模拟实际岩石材料各项物理力学指标具有的空间相关特征。选取典型岩石单轴拉伸试验算例，分析随机场内空间相关尺度因子的变化对试样荷载-加口张开度关系曲线以及破坏行为的影响。结果表明，考虑岩石材料各项物理力学指标的空间相关尺度特征对评价其力学指标的离散性以及破坏形态特征有着较显著的影响。

基坑开挖会引起邻近区域地埋管线的附加受力和变形，甚至会引起管线的开裂破坏。基于位移控制理论，对板式支护体系由于基坑开挖而引起的周边自由土体位移场的分布规律进行了探讨，通过位移控制两阶段简化分析方法与位移控制有限元方法的对比，验证了简化方法的合理性。其次对最近修订的《上海市基坑工程技术规范》的基坑环境保护标准进行了探讨，利用简化方法通过算例计算以分析其仍需改进的方面，在此基础上，基于地下管线的自身承受能力，提出了基坑开挖对管线保护的变形控制标准，给出了为保证管线正常使用，基坑开挖深度与基坑允许侧向变形的关系，从而可以为基坑开挖环境影响评价标准的建设提供相应的理论依据。

依据粉砂质泥岩三轴压缩蠕变试验结果，分析了岩石的蠕变力学特性。选取线性黏弹性Burgers模型来描述岩石的衰减蠕变和稳定蠕变特性。引入非线性黏塑性元件，将其与Burgers模型串联起来，建立一个新的六元件非线性黏弹塑性Burgers蠕变本构模型。采用非线性Burgers模型来描述岩石的加速蠕变特性。应用Levenberg-Marquardt算法对蠕变试验曲线进行辨识，得出各级应力水平下岩石轴向与径向的蠕变模型参数。对比试验曲线和模型拟合曲线，二者吻合较好，表明线性Burgers模型与非线性Burgers模型可以准确描述岩石3个蠕变阶段的力学特性。模型参数辨识结果表明，在同一级应力水平下岩石轴向与径向的蠕变模型参数各自独立并不统一，模型参数取值时应考虑岩石蠕变的各向异性以及轴向与径向蠕变量、蠕变速率大小的差异。在前7级应力水平下，模型参数应取以轴向应变辨识得到的Burgers模型参数；在第8级应力水平下，模型参数应取以径向应变辨识得到的Burgers模型参数；在破裂应力水平下，模型参数应取以径向应变辨识得到的非线性Burgers模型参数。

针对含区域主干裂隙岩体在应力作用下的渗透特性进行了研究。运用单裂隙平行板渗流理论、弹性力学方法，结合模拟电路知识，提出等效渗流阻的概念。在分析裂隙岩体区域中主干裂隙系统几何构造的基础上，建立了基于等效渗流阻的- 渗流-应力耦合模型，得到了裂隙岩体等效渗流阻、渗透率与应力之间的关系，从而为研究含区域主干裂隙岩体的应力-渗流耦合规律提供了方便。结合一个基于等效渗流阻模型的算例，考察了含“人”字形组合裂隙试样的渗透特性。经进一步细化后，该模型可用于分析地应力作用下的含区域主干裂隙岩体渗流演化规律。

：针对高密度聚乙烯单向拉伸土工格栅进行了一系列不同环境因素条件下的蠕变试验，研究了应力水平、温度、化学作用、施工损伤以及砂土侧限约束等对格栅蠕变性能的影响。结果表明，温度或应力水平越高，格栅蠕变量越大，蠕变速率也越快；常规条件下单向拉伸土工格栅的蠕变临界应力水平不宜大于40%；化学作用可导致格栅蠕变量增大约10%，施工损伤对蠕变的影响非常显著；另一方面，砂土侧限约束下的蠕变特性与格栅的受力状态有关，填料约束以及上覆荷载作用可大幅降低格栅的蠕变量。

依托马鞍山长江大桥南锚碇沉井的首次接高，对其竖向沉降、隔墙墙底土压力和隔墙底板受力情况进行了监测。结果表明，超大型沉井兼有条形基础的特点和整体工作性能，能够承受较大的竖向变形，与单纯考虑地基承载力相比，更适合于按变形控制接高。沉井接高时普通隔墙下的土压力小于分区隔墙，并且普通隔墙下部土体会先达极限承载力，后续接高产生的荷载转而由分区隔墙（或井壁）来承担。沉井首节混凝土浇筑就已决定了隔墙底板的应力大小和分布情况，后续接高不会再引起大的改变；隔墙底板中间部分受力较小，外围拉应力较大，通过井壁外土体的密实回填可有效降低此部分拉应力。

基于坝体坝基相互作用和流体-气体-固体耦合理论模型，采用动力有限元时程分析的数值仿真方法，对锦屏一级高拱坝动力试验的模型，进行了气幕隔震的三维数值模拟。基于动力试验模型的相似原理、模型材料的单轴抗压强度试验以及超声波检测，得到了试验模型的基本相似物理参数；保证试验模型的基本动力相似；气室材料采用厚度为1 cm的工程塑料ABS，坝体上游面的左、右两岸直接用聚苯乙烯塑料(简称ABS)拉通覆盖，均匀地分布在坝体上游面，达到整体气室隔震的效果。数值计算及试验结果基本相符，气幕显著降低了上游坝面的动水压力。与无气幕相比，动水压力削减可达70%以上。通过数值计算分析及试验研究相结合的手段，论证了气幕减震蕴含的工程价值。

海底泥线以下分布的软弱夹层对深水采油管柱井身结构的稳定性有着重要影响，尤其当地震发生时，会在土层交界面处管柱截面产生很大的弯矩和剪力。依据桩基的动力响应理论，引入回传射线矩阵法，建立了适于深水采油管柱的地震响应分析模型。模型中将组合套管柱等效为变截面Timoshenko梁，分别从软弱夹层的厚度和剪切波速分析，探讨了套管柱在各土层交界面处弯矩和剪力幅值的变化规律。结果表明，当软弱夹层的剪切波速减小，或厚度趋向临界值hcr时，都会导致夹层界面处套管柱的弯矩和剪力幅值的增大。因此，海洋工程中在钻遇软弱夹层时须充分考虑其对套管柱地震反应的影响。

借鉴经典元件组合模型的建模思路，将含分数阶微积分的软体元件与弹簧元件串联，结合一个幂函数黏塑性体，提出一种新的四元件非线性黏弹塑性流变模型，并给出该模型的本构方程和蠕变方程，得到在不同应力条件下的蠕变曲线。可以发现，岩石稳定蠕变阶段的非线性渐变过程和加速蠕变阶段蠕变速率的快慢程度可通过调整蠕变参数进行有效地模拟。在较低应力水平时，模型能够有效地刻画岩石的初始蠕变和稳定蠕变；当应力水平超过岩石的长期强度时，能够反映加速蠕变特性。利用该模型对试验数据拟合的结果表明，含有软体元件和幂函数黏塑性体的非线性流变模型能够有效地描述岩石的蠕变特性，减少组合模型中的元件个数和参数数量。

根据隧道工程的特点，考虑隧道与围岩的相互作用，依据抗震动力学理论、结构-围岩相互作用理论及当量半径的思想，建立隧道结构动力平衡方程，该方程从理论上考虑了隧道的自重惯性力。从方程可以看出，经典反应变位法是该方法的特例。通过算例分析了隧道埋深、地层剪切波速、基岩剪切波输入方向、上覆地层的特征周期、弹性地基系数及围岩弹性模量对衬砌纵向应力的影响。通过算例分析可知，（1）围岩-结构相互作用对隧道抗震分析具有较大的影响，不考虑相互作用得到的结果是相对保守的；（2）隧道的自重惯性力只有在超浅埋结构中有一定的影响，随着隧道埋深的增加，自重惯性力的影响完全可以不计；（3）本方法实际上是隧道纵向抗震分析的一种工程算法，所得的结论对于深埋隧道结构的整体抗震概念分析提供了一定的理论参考。

利用水压致裂法和套孔应力解除法对淮南矿区-500～-1 000 m深度范围内的12个矿井进行了地应力测量，取得了19个有效测点的数据。数据分析表明：（1）淮南矿区深部地应力场以水平应力为主，构造应力占绝对优势，属于典型的构造应力场类型；（2）地应力量级属高应力水平；（3）垂直主应力、最大及最小水平主应力随深度的增加均呈增大趋势；（4）侧压系数 随深度增大而减小，地应力场有从大地动应力场型向准静水压力场型过渡的趋势；（5）侧压比 的回归曲线分布于Hoek-Brown内外包线带内，且变化趋势与Hoek-Brown曲线相似，但与Hoek-Brown曲线相比，回归曲线 值偏小；（6）最大水平主应力与最小水平主应力的比值范围为1.12～2.02，其中68.42%的测点分布在1.67～2.02之间；（7）最大水平主应力方位为NEE－EW向。最后探讨了淮南矿区地应力与地质构造的关系，分析认为，矿区最大主应力方向与构造运动密切相关，矿区现今构造应力场最大主应力方位与实测最大水平主应力方位大致吻合。

近年来，南海西部海域部分油田的下第三系地层机械钻速较慢，严重影响了勘探开发进度，为了降低钻井成本，增加钻井时效，必须掌握该海域难钻地层的特征及破碎机制。首先开展了岩屑矿物组分测定，结合录井资料，掌握了南海西部海域难钻地层的岩性特征。在对难钻地层的破坏强度、硬度、塑性系数、可钻性、研磨性等相关参数室内试验的基础上，建立了该地层岩石力学参数的预测模型，并基于30口测井的资料建立了难钻地层抗钻特性剖面和南海西部海域三维可钻性剖面，揭示了区域难钻地层的分布情况及抗钻特性；为解决难钻地层的工艺技术难题，还进行了难钻地层PDC钻头的破岩机制试验研究，研究了PDC钻头牙齿齿形、钻压和转速对破岩效率的影响。研究发现：北部湾盆地建议提高钻头的攻击性，并采用高转速的动力钻具复合钻进方式；珠江口盆地应提高钻头复合片的耐磨性，采用较高钻压和合理顶驱转速，为更好地控制钻井成本和提高钻井综合经济效益提供技术指导。

盾构施工会对周围土体产生扰动，形成超孔隙水压力，引起工后固结沉降。运用应力释放理论推导与衬砌相邻的土体初始超孔隙水压力计算公式。假定扰动范围边界呈圆弧状，确定初始超孔隙水压力的分布范围；同时运用应力传递理论，推导分布范围内任一点土体的初始超孔隙水压力计算公式。通过对实测资料的分析可知，计算值与实测值吻合较好。算例分析表明，与衬砌相邻的土体初始超孔隙水压力呈近似圆形（顶部小、底部大）；随着到衬砌的径向距离增加，土体初始超孔隙水压力呈凹曲线形状；隧道底部的等值线最密，即变化最快；隧道顶部上方土体、不同深度处土体初始超孔隙水压力，以隧道轴线处为最大，呈现类似Peck曲线形状。

对国家强震动台网中心紫坪铺面板堆石坝区域台站实测主震记录以及大坝台网实测余震记录进行分析，研究主震与强余震地震动的基本特征。分别选取茂县地办、郫县走石山、成都中和这3组基岩台站实测主震地震动，紫坪铺台站2008年11月6日实测余震地震动以及按水工抗震规范人工生成地震动作为数值计算的地震动输入，对紫坪铺大坝进行三维动力有限元分析，并与实测结果进行对比。研究表明，郫县走石山与成都中和2个远场台站位于断层下盘，其实测地震动的加速度反应谱长周期（0.65 s以后）分量过于丰富，不宜作为断裂带附近紫坪铺大坝的地震动输入；紫坪铺大坝台站实测的余震地震动1 Hz附近（大坝基频）的频率成分相对较少，且持续时间较短，以至于难以激发大坝响应；对比坝顶实测地震动加速度反应谱和数值计算反应谱，建议汶川地震中紫坪铺大坝动力计算时可采用茂县地办台站实测地震动或按抗震设计规范反应谱人工生成地震动。

厚壁圆筒由于能充分发挥材料的抗压特性而越来越多地应用到基坑支护结构工程之中，传统的设计计算主要是在均布压力作用下厚壁圆筒的拉梅解。为了解决实际工程中经常遇到的偏心受压问题，给出了一个偏心荷载作用下厚壁圆筒的应力解析解，并结合工程实例对圆筒支护结构受力进行简化处理后，将解析解应用于计算偏心受压厚壁圆筒支护结构中的拉应力，特别是讨论了地下水位不均匀变化、地面不均匀堆载和土层不均衡开挖等可能会引起较大的圆筒环向拉应力和在圆筒内、外表面产生竖向裂缝，从而对圆筒支护结构产生不利影响。有利于指导对圆筒截面的配筋和控制基坑的开挖施工。

合理的雨量阈值指标是保障泥石流预警报准确性的关键，对于研究泥石流形成机制、分析预测未来活动特点以及指导防治工程设计等方面均具有重要意义。由于国内山区大多数泥石流沟均无降雨和灾害资料，目前国内外通行的实证法和频率计算法不能满足其泥石流预警报的需要。通过分析泥石流预警区的降雨条件、水文特征及下垫面条件，提出了基于水力类泥石流起动机制来计算泥石流预警雨量阈值的方法。主要根据流域地形及松散固体物质等特征，计算该流域泥石流起动的临界水深，并结合流域产汇流机制、特征降雨量随海拔变化规律、暴雨雨型特征，进而计算该流域泥石流预警雨量阈值。研究成果在四川省凉山州宁南县城后山史家沟流域进行了应用和验证，结果表明该方法具有合理性和可行性。该方法解决了缺资料地区泥石流预警报的难题，为山区泥石流预警报提供了一种新的思路。

将加、卸载响应比理论引入地下岩体洞室群地震响应分析中。以输入的地震加速度作为加、卸载，以洞室围岩的加速度作为响应，合理地确定了加、卸载响应区段。通过有限差分程序FLAC3D建立了白鹤滩水电站13号机组剖面数值分析模型，选用汶川地震波进行动力时程计算，探讨地下岩体洞室群的地震动力稳定性，研究结果表明：在100年超越概率2%的地震作用下，白鹤滩水电站地下洞室群围岩响应比峰值范围在4.05～11.52之间；结合应力及位移分析，主厂房拱顶及层间错动带C4在尾调室上游边墙出露部位的围岩均进入了非线性变形状态，但响应比在整个时程中并没有趋于无穷大，围岩没有发生失稳破坏；错动带两侧的围岩产生了一定的相对位移，会对尾调室的边墙稳定性产生不利影响。该研究方法可应用于一般地下岩体结构的地震稳定性分析中。

将地下洞室爆破开挖松动区视为一个随开挖过程演变的非均匀、非稳定三维扰动场，松动区内岩体力学参数则是一个具有时空演化特性的参数场。考虑爆破开挖扰动空间效应和岩体真实变形响应，提出了真实工作状态下开挖松动区岩体参数场辨识的位移反分析方法。基于局部监测变形空间插补得到的空间位移场，通过分析洞室爆破开挖围岩变形扰动机制，建立了开挖松动区岩体变形模量参数场数值演化模型，并进行了模型适用性和参数敏感性分析。在此基础上，以变形模量参数为例，结合围岩实测位移信息，提出了开挖松动区参数场位移反分析的动态实现过程。将该方法应用于溪洛渡地下洞室群施工期参数场反演和围岩稳定动态反馈评价及预测，结果表明，该方法合理有效，在大型地下洞群施工开挖与快速监测反馈方面具有显著的工程适用性及实用性。

以武罐高速公路阳坡里隧道为依托，深入探讨了隧道纵向穿越滑坡体情况下隧道与滑坡的相互作用机制及变形破坏模式。在理论分析的基础上提出了针对性的综合工程防治设计方案，并采用强度折减有限元法与极限平衡法对隧道穿越滑坡段的开挖加固效应进行了分析研究，对开挖加固前、后滑坡的稳定性进行了对比分析。结果表明：在隧道开挖条件下，滑坡的稳定性满足规范要求，目前该工程正在施工中，安全稳定性良好。另外，研究表明：纵穿滑坡体段的隧道结构对滑坡体来讲是一个重要的“抗滑结构体”，由于受滑坡推力作用隧道衬砌结构所受主应力发生明显偏转，当进入基岩后，随着隧道拱顶距基岩与覆盖层接触面距离的增加，衬砌所受各主应力逐渐转变为正常状态。提出的隧道纵穿滑坡段的分析思路和综合防治方案对类似工程有一定的借鉴和指导意义。

在水压致裂应力测量压裂特征参数中，瞬时关闭压力 是重要的研究内容，因为它不仅直接代表最小水平主应力，而且在计算最大水平主应力时，该值又是重要的参数。 判读的准确性和可靠性直接关系到水压致裂应力测量结果的可靠性与精度。结合3个典型的水压致裂测试曲线，分析了单切线法、dp/dt方法、马斯卡特方法和dT/dP法4种常用判读关闭压力方法的取值特点和适用性。结果表明，该4种判读方法对于不同形态的水压致裂测试曲线不具有普遍适用性，因此，对不同形态的水压致裂测试曲线进行判读关闭压力时，所选取的判读方法也不同。对于岩石完整、原生裂隙及节理不发育、岩石结构致密的水压致裂压裂段，应选取以上4种方法中2种或2种以上方法进行判读瞬时关闭压力值；对于岩石完整性差、原生裂隙及节理较发育、岩石结构较破碎的水压致裂压裂段，为取得比较可靠有效的关闭压力值，建议用单切线法计算机自动取值和dp/dt方法所取的关闭压力值。

基于某混凝土拱坝，结合现行拱坝设计规范，研究提出了一种基于安全因子判据的坝肩岩体动力抗滑稳定安全度分析方法。该方法综合利用有限元和（刚体）极限平衡两种方法的优点，考虑了凝聚力和摩擦力是不同的抗力，其不确定性具有较大差异性，定义了抗滑稳定安全因子，据此来判别坝肩岩体的抗滑稳定安全度，安全因子随着凝聚力与摩擦力所占权重不同而变化，这种方法既考虑了坝肩岩体与坝体的联动作用，又能够反映拱坝体系真实的工作性态。通过某混凝土高拱坝工程实例，分析了坝肩裂隙岩体的抗震稳定性，结果表明，该方法具有较高的实用价值。

深厚河床覆盖层地基上建设的超大型群桩基础，其沉降是安全监控的关键问题。针对苏通大桥群桩基础沉降监测中存在的问题，在基础沉降监测中综合运用了永久散射体干涉测量（PSI）和人工角反射器干涉测量（CRI）监测技术。结合大桥自身的永久散射体特性和桥位区重点监测部位安装的人工角反射器，利用EV-InSAR软件的CTM模块对该地区2003－2008年（主体工程施工期间）间获取的20景Envisat卫星单视复数据（SLC）进行差分干涉测量处理，利用PSI和CRI联合算法成功提取出了桥位区的永久散射体点，并解算出各永久散射体点在施工过程不同阶段的变形量，客观、全面地反映了苏通大桥在建设过程中基础的沉降。将获取的主墩处的永久散射体沉降量与有限元计算结果进行了对比，两者相对误差为4.64%。研究结果表明，PSI和CRI联合算法是一种极具潜力的大型桥梁地基基础沉降监测技术。随着监测区合成孔径雷达（SAR）数据的不断累积，利用该技术可以不断获取运营中的苏通大桥基础的高精度沉降量。

数值流形法（numerical manifold method）是一种新型的数值计算方法，已成功应用于岩土工程的诸多领域，但该方法尚未应用于岩土工程蠕变分析。近年来对高阶流形法的研究表明，对复杂的岩土工程问题，使用高阶覆盖函数可明显提高流形法的计算精度。为此，开展了用高阶流形法模拟蠕变的研究，在高阶流形法中引入“时步-初应变”法计算蠕变，以广义开尔文体为基础，推导了相关的计算公式，并编制了相应的计算程序，同时还通过算例，验证了方法的可行性和合理性。结果表明，高阶流形可以方便地与“时步-初应变”法结合用于蠕变计算，可较好地模拟蠕变变形。算例分析表明，在不改变网格密度情况下，仅通过采用高阶覆盖函数，高阶流形法可大幅提高传统流形法的计算精度。

在压剪载荷作用下，层状岩体结构面附近的剪切变形梯度非常显著。基于偶应力理论，研究层状岩体结构面边界层效应。利用有限单元方法进行数值计算，并将偶应力理论的计算结果与经典弹性理论的结果进行比较。采用Serendipity单元（S单元），导出S单元内的插值函数及位移插值公式。利用ANSYS进行前处理，并基于Matlab编制经典理论和偶应力理论相应的计算和后处理程序。结果表明：偶应力对层状岩体结构面剪应变有显著影响，尺度效应明显。相对于经典弹性理论，在偶应力理论中，应变量减小，并在边界层附近出现过渡区；剪应变突变现象得以改善，但剪应力不再连续。特征长度影响过渡区域的大小，但第二剪切模量、泊松比、弹性模量不改变过渡区域的大小。

将地震液化场地分为地表的上覆未液化土层、底部的未液化基层以及夹在两者之间的液化土层，基于桩-土相互作用的非线性Winkler模型，考虑桩弯曲的非线性弯矩-曲率本构关系和桩的几何非线性变形，建立了液化土层横向扩展下桩非线性大挠度变形的基本控制方程，并利用打靶法进行了数值求解。同时，给出了桩线弹性小变形情形下的解析解。通过与非线性有限元解和线弹性小变形解析解的比较，验证了文中打靶法的有效性和可靠性。用数值方法分析了液化土层横向扩展对桩力学性能的影响，结果表明：非线性桩-土相互作用和桩材料非线性效应强于桩的几何非线性效应，随着液化土层横向扩展位移的增加，几何非线性效应逐渐增大，此时，应采用完全非线性模型进行桩力学行为的分析。

关键块体理论在评价工程裂隙岩体稳定性中得到了广泛应用。然而，一方面岩体中节理数量众多，关键块体的搜索将耗费较多机时；另一方面，极少数偶然出现的块体识别也会极大地增加计算量。因此，开发有针对性和灵活的关键块体搜索方法就非常重要。首先将研究区域分解成凸子区域，找出自由面上的闭合环路，然后利用环路的组成节理以及与其相交节理进行空间无限切割来识别该环路是否对应关键块体。该方法针对性强，能较好地适应人为规定的判别条件，如搜索楔形体以及后缘切割限定等，并能顺利实现凹面体的关键块体搜索，且编程实现简单。以某挂帮矿的顶柱为实例进行关键块体的搜索，验证了上述方法的可行性。

通过颗粒流数值模拟，从桩端阻力随上拔位移的发展与桩端周围土体颗粒位移表现等角度，研究了扩底抗拔桩端阻力的群桩效应问题。研究比较了单桩（墩）与群桩（墩）的抗拔性状以及不同墩距下中心墩与边墩阻力随上拔位移发展的情况。研究表明，在归一化上拔量 0.1时，单桩（墩）与群桩（墩）的上拔特性无明显差别；此后，随着上拔位移的发展，单桩（墩）的上拔端阻力要大于群桩中的桩（墩）的端阻力，桩（墩）周围土体颗粒的相互影响开始显现。在归一化上拔量 0.5的情况下，群桩（墩）中中心桩（墩）的端阻力要略大于边桩（墩）。在归一化上拔量 0.5的情况下，群桩中边桩的桩端阻力较中心桩的要大，而群墩中边墩的墩端阻力较中心墩要小，体现了桩身侧限对抗拔桩群中端阻力发挥的影响。随着墩距的增大，在较大的位移量以后群墩才与单墩的受力有显著差别。

在室内模型试验中对模型桩顶施加水平荷载，分别采用数字照相无标点变形量测系统及配套量测分析软件形象地再现了不同密实度砂土中桩周土体及地表土体水平位移分布规律。对双桩的地表水平位移分布情形进行观测分析，结合桩顶位移与水平荷载的关系研究了桩间距对桩与桩之间的相互作用的影响。应用颗粒流程序PFC2D模拟一定深度平面内桩周土体位移，揭示了主动桩桩周土的颗粒流动性状及桩间距对桩-土相互作用的影响。结果表明，主动受荷桩桩周砂土位移场呈两个纺锤体状；砂土密实度增加，桩前砂土变形范围增大；桩间距越小，相邻桩相互影响越明显。

爆炸荷载作用下的堤坝破坏形态研究在国防以及工程应用中都具有重要意义。为了研究堤坝在不同爆炸工况下产生的破坏形态，在LS-DYNA软件框架内，建立了适合于爆炸荷载作用下土体动力分析的实用模型，并基于多物质ALE法，对均质土坝遭受爆炸袭击开展了仿真分析，得到了不同炸药埋深以及不同孔隙水压力上升程度下的堤坝爆炸弹坑形态。结果表明，随着炸药埋深的增加，堤坝弹坑尺寸具有增大的趋势，但当埋深超过一定范围，则无法形成弹坑；同时，爆炸荷载作用下含水土体的孔隙水压力发展对弹坑的形成具有重要影响，孔隙水压力上升程度越强，产生的弹坑尺寸就越大。研究结果可以为堤坝抗爆安全设计以及爆破拆除堰塞坝等工程提供参考。

数值计算中利用随机分布对各单元赋予不同的物理力学参数来考虑岩石的非均质性，赋值过程是纯随机的，并没有考虑岩石矿物组成的结构特征。故提出一种新的岩石非均质参数赋值方法——岩石矿物细胞元随机性参数赋值方法，基于岩石矿物种类及其含量定义细胞元类别判定区间，利用Monte Carlo方法对各个细胞元进行矿物类别判定，并进行相应的参数赋值，通过各矿物细胞元的随机混合体来描述岩石的非均质性。该方法既考虑了组成岩石的矿物种类及其含量（结构特征），又考虑了组成矿物在岩石中的随机分布特征。针对矿物分布的随机特征，利用两矿物细胞元混合模型和三矿物细胞元混合模型进行数值试验，研究了矿物细胞元随机分布特征对岩石宏观力学参数的影响。研究结果表明，岩石矿物细胞元随机性参数赋值方法具有结构性和随机性的双重特性，其随机性不依赖于随机参数，岩石宏观力学参数受细胞元随机性特征的影响很小。

隧道洞口围岩大多为软弱围岩，加之浅埋、偏压等不良地质地形因素的影响，洞口施工过程中易发生边仰坡的滑塌。厦蓉高速公路水都线的瑞坡隧道在进洞后不久就发生围岩失稳，致使仰坡开裂滑塌和洞内支护变形很大。利用FLAC3D软件模拟了隧道施工全过程，从围岩塑性区分布以及位移情况结合现场实际状况分析了隧道仰坡坍塌和支护变形发生的原因，并通过数值模拟优化了CRD法的开挖工序。最后参考数值分析结果结合工程实际提出了有效的治理措施，得到的结论可供今后类似工程参考与借鉴。

从连续性方程出发，考虑浆液压力对土体孔隙率的影响，分析推导了浆液在多孔介质中的渗流规律，并给出了扩散半径的简单近似计算公式；然后将二相流理论应用到注浆研究中，假设孔隙由水和浆液完全充填，且二者不相混溶，建立了浆液驱水的非稳定渗流模型。根据某大坝的实际情况，用FLAC软件中的二相流模块对大坝灌浆过程进行了模拟分析，并与推导公式相比较。由于二相流理论考虑了毛细压力的作用，模拟得到的浆液扩散速率递减得更快。模拟结果表明，浆液和水之间存在着一个过渡带，浆液的饱和度在不同时间和位置上是变化的。随着时间的延长，浆液扩散得越远，但其速率逐渐减小。扩散半径不仅与渗透系数有关，还与孔隙度有关，而且孔隙度较渗透系数对扩散半径有着更大的影响。二相流理论可以更好地模拟帷幕灌浆的浆液扩散情况。