湛江黏土的蠕变变形在低偏应力下较小，其蠕变等时曲线没有明显的屈服特征而近似为直线，表现为线性蠕变性状；当偏应力达到某一临界值后，在短时间内发展到加速蠕变阶段并发生破坏。从湛江黏土蠕变各阶段的变形机制出发，通过引入服从Mohr-Coulomb塑性流动规律的变参数塑性元件，将该塑性元件与广义Kelvin模型串联，提出描述蠕变全过程的黏弹塑性模型。同时将该模型在FLAC3D中进行二次开发，与FLAC3D中自带的Cvisc模型进行对比验证，结果表明，基于变参数塑性元件的黏弹塑性模型能较好地描述湛江黏土各个蠕变阶段的变形性状。

拉脱法可用于对预应力锚索的工作应力进行检测，它是通过对张拉荷载-锚索伸长量曲线中拐点的判断或对锚具与锚垫板脱开时刻的判断获得预应力锚索工作应力的一种微损检测方法。本文对拉脱法检测预应力锚索工作应力的机制进行力学分析，并对其误差进行理论分析，包括岩土体和锚具回弹、工作锚夹片缩进以及千斤顶滑移等对检测结果的影响。通过对拉脱法的机制分析和检测精度研究，验证了理论分析的正确性，并表明：可通过张拉荷载-位移曲线转折区段的上、下限平均值获得预应力锚索工作应力。当工作荷载为极限荷载的75%时，检测误差约为2%，满足工程检测要求。研究结果为拉脱法在锚索工作应力检测的工程应用推广提供了理论和试验基础。

将传递函数引入地下工程地震响应的研究，提出利用传递函数进行地下工程地震响应的频谱特性分析、地震响应时频估算以及地震动输入频谱修正的3种应用方法。基于白鹤滩水电站13#机组剖面地下洞室群，对这3种方法进行了探讨及检验。结果表明：传递函数可清晰表达地下工程在地震动作用下的输入、输出关系，描述洞室群各部位的动力特性，且与其他频谱特性研究方法得出的结论相一致。在自下而上的地震剪切波作用下，洞室底板部位的响应整体强于顶拱部位，且具有不同的主频段；但在3～4 Hz频段，顶拱的动力响应强于底板。采用有限带宽随机白噪声算得洞室群各部位的传递函数，再根据传递函数进行实际地震响应时频估算的方法是可行的，估算与验算结果吻合良好，该方法可以大幅度减少计算量，使得根据有限的计算结果把握特定工程的整体动力响应特征成为可能。根据已有研究成果，取洞室底部或河谷水面为地震响应的频谱控制点，基于传递函数对输入地震动时程进行频谱修正，可保证地下工程动力响应地震动输入机制的合理性

首先对山区半填半挖路基边坡稳定性影响因素进行了分析，在总体上将其归纳为填料物理力学参数和填方区的几何参数；其次在深入研究边坡稳定影响因素敏感性分析方法的基础上，提出灰色关联分析特别适合于山区路基边坡稳定性这种复杂而且具有不确定性问题的分析和评价，并对传统灰色关联分析中的不足之处加以改进；然后结合均匀试验设计能使试验次数和计算工作量大大减少的优点，建立起基于改进灰色关联的山区路基边坡稳定性均匀试验分析方法；最后用该方法对某山区公路半填半挖路基边坡变形稳定性及强度稳定性影响因素进行了分析。结果表明，填方区填料的物理力学参数和几何参数对半填半挖路基变形均比较敏感，而对于强度稳定性填方区填料物理力学参数比其几何参数敏感，这可为预防和控制该类路基因强度不足失稳及填、挖结合面的差异沉降提供重要指导，为设计、施工及加固提供重要参考。

以地下水源热泵回灌中的物理堵塞问题作为研究背景，建立一种基于质量平衡方程来模拟多孔介质中颗粒迁移和沉积造成孔隙损伤的数学模型，同时考虑了多孔介质孔隙中悬浮颗粒浓度随时间的动态变化，引入了流量折减系数 和进入系数 这两个变量，充分考虑了尺寸排除效应的影响。堵塞的发生往往是由一个颗粒所引起的，即一个颗粒堵塞一个孔隙，反之亦然。研究结果为解决回灌井物理堵塞的室内外试验研究提供理论依据。

在非饱和土本构模型研究中，所选取的变量是否是非饱和土合适的应力变量往往被研究人员所忽视，这会阻碍本构模型的进一步发展。从土体的微观结构、能量守衡及力学平衡这3方面对非饱和土应力变量进行研究，以此提出了非饱和土应力变量选取应遵循的3个原则，强调指出非饱和土应力变量与应力状态变量的区别，并对本构模型研究中常用的应力变量进行分析，发现基质吸力、净法向应力并非为非饱和土应力变量，而有效应力和吸应力为其应力变量。建议使用有效应力来建立本构关系，其除了能满足文中提出的选取原则外，还能与饱和土理论之间有很好的过渡。文中的非饱和土应力变量选取原则还不成熟，但其重要性不容忽视，该研究还有待进一步补充和完善。

运用80 t大型三维接触面试验机，对初始静剪应力存在时粗粒土与结构接触面循环力学特性及初始静剪应力大小的影响进行了研究。循环剪切时，接触面沿初始静剪应力方向产生了明显的切向位移，且该位移与正交切向的剪切路程基本呈直线关系，该直线与初始静剪应力的夹角和初始静剪应力水平关系可用二次多项式描述。初始静剪应力大小对接触面抗剪强度、正交切向应力-应变关系形式影响较小，主要影响正交切向应力峰值、接触面剪切体变数值及剪切体变与切向位移关系等。初始静剪应力越大，该方向产生的切向位移越大，其正交切向应力峰值越小，该应力峰值对应的切向位移亦越小，接触面剪切硬化程度越高；初始剪切时接触面剪胀量越大，而后期循环剪切时剪缩量和剪胀量则越小。

土体硬化模型已成为基坑数值分析中最常用的本构模型之一，其应用的关键是计算参数的确定。首先采用薄壁取土器现场取得土样，通过基于GDS的三轴固结排水剪切试验、三轴固结排水卸载-再加载试验及标准固结试验获得了上海典型土层土体的三轴试验应力-应变曲线和固结试验荷载-应变关系曲线。然后根据曲线确定了各土层的HS模型参数，建立了各土层HS模型参数中切线模量 、割线模量 、加载模量 的比例关系，并探讨了这些模量与压缩模量 之间的比例关系。最后将各层的模型参数与模量间的比例关系与国内外其他软土地区的结果进行了比较。试验结果可作为上海地区及其他软土地区基坑工程数值分析中确定HS模型参数时的参考。

在富水软岩地层中修建隧道容易出现突泥塌方，对施工及周边环境产生严重影响。北岗隧道围岩强度低且地下水丰富，在施工中多次遇到突泥涌水现象，出现了围岩大面积坍塌、地表开裂、地下水位下降等严重灾害问题。以北岗隧道为原型，开展了室内模型试验，再现了该隧道的破坏现象，研究了隧道突泥塌方的影响因素、破坏规律及影响范围。结果表明:（1）地表未出现裂缝时，隧道开挖导致的地表和地层内部变形可以采用Peck的正态分布曲线描述；（2）涌水是造成隧道围岩发生严重坍塌的根本原因；（3）隧道破坏从拱顶开始，呈拱形破坏型式；（4）地表的两条主裂缝在隧道塌方初期形成，塌方对地表沉降和裂缝的主要影响区域位于两条主裂缝之间。

对南宁非饱和膨胀土进行一系列的加载-卸载固结蠕变试验，得到了不同含水率的膨胀土在不同应力水平下应变-时间曲线和不同时刻的应力-应变等时曲线簇。通过对膨胀土各阶段蠕变变形的分析，得到了膨胀土的固结蠕变是包含有黏弹性变形和黏塑性变形成分的非线性蠕变。采用模型流变与经验流变理论相结合的方法，将膨胀土的蠕变变形分成线性和非线性两部分进行分析，蠕变柔量和线性黏弹性模量随时间减小，而线性黏塑性模量随时间增大。结合膨胀土的线性黏塑性模型和非线性黏塑性经验模型，建立能够描述膨胀土非线性流变的黏塑性本构方程。根据试验所得数据，通过非线性拟合方法得到各模型参数，用该模型进行数值分析得到的理论与蠕变试验结果对比非常吻合。研究成果为实际工程提供了流变变形计算分析的可靠依据。

岩石的时温等效效应是指岩石在低温、长时间尺度下与在高温、短时间尺度下的流变力学特性等效的效应。利用岩石的时温等效效应，可以通过提高试验温度方法得到岩石在相对低温下的长期流变力学特性。为研究岩石在非线性黏弹性条件下的时温等效效应，基于Schapery单积分型的非线性本构方程，得到了岩石非线性黏弹性蠕变力学特性时温等效效应的数学表示。根据不同应力及温度下花岗岩的蠕变试验结果，设定20 ℃为参考温度，考虑温度改变对岩石瞬时蠕变柔量的影响，得到了垂直移位因子随温度的变化规律及修正后的蠕变柔量的时间对数曲线；对修正后的曲线进行水平移位使得相邻温度曲线之间相交于一点，得到不同应力下蠕变柔量的主曲线及水平移位因子的变化规律；主曲线中相邻温度曲线之间的一致性较好，进一步验证了花岗岩时温等效效应的存在性。通过对不同应力下的垂直移位因子和水平移位因子的变化规律分析，发现应力为40～60 MPa之间的非线性并不明显，但到87 MPa，非线性特性明显增强。

土的结构性是岩土材料的基本特性，基于综合结构势理论建立的结构性参数，以表述土的结构性，但已有的表述存在缺陷，为此针对应变和应力结构性参数的缺点提出了一个可同时考虑球应力和剪应力作用的结构性参数——应力比结构性参数。通过理论分析和三轴试验研究发现，应力比结构性参数与应力或应变结构性参数相比，可同时考虑剪应力和球应力对土结构性的影响，并且剪切过程中结构性参数不再出现峰值，更符合人们以往对结构性的认识。该参数从定量上更加准确地反映了土的结构性。

岩体内部不连续面分布具有随机性、不规则性，但又具有统计自相似性。基于三维随机不连续面网络模拟技术，对岩体结构统计均质区内的不连续面进行计算机模拟，并应用分形理论计算岩体不连续面分布的分形维数。岩体不连续面分布分维数具有尺寸效应，随着岩体尺寸增大分维数减小，到一定程度趋于稳定。这一稳定的分维值称之为表征分维数，用此值描述不连续面分布特征。将岩体不连续面分布的表征分维数与按传统岩体分类标准所得岩体质量等级进行对比，提出以岩体不连续面分布表征分维数为指标的岩体质量分类方法。在岩体分类基础上，提出基于表征分维数的岩体等效抗剪强度指标的折减计算。

利用自行研制的可提供高水压、高应力的粗粒土大型高压渗透仪，对双江口砾石土心墙堆石坝防渗料和反滤料进行了联合抗渗试验，研究不同应力状态下防渗料和反滤料的渗透变形特性。结果表明：（1）单向压缩条件下，防渗料的渗透系数随应力的增加而减小，且渗流稳定时的渗透系数与应力的关系满足Louis负指数方程；试样发生破坏的临界坡降随应力的增加而增大。（2）水平加荷、竖向自由变形条件下，试样的渗透系数随水平应力的增加先减小后增大。试样发生破坏的临界坡降随水平应力的增加先增大后减小。在达到峰值之前，反滤料越松或越细，临界坡降随水平应力增大的幅度越大；在达到峰值之后，反滤料越密或越细，临界坡降随应力减小的幅度越大。

通过理论研究和数值分析方法，分析了钢套管桩不同的施工顺序对邻近既有隧道的影响，并结合现场实测数据对分析结果进行了验证。首先，采用理论方法分析钢套管旋转下压过程中土塞柱的受力情况，建立微分方程计算土塞柱底端的应力、土塞柱受到的剪切扭矩和自身抗剪扭矩，进而分析得到了土塞柱发生剪切破坏和土塞效应的临界深度。在此基础上按是否产生闭塞效应，分两种情况研究了钢套管旋压过程中产生的土体膨胀率。然后，利用既得的土体膨胀率，通过理论分析和数值模拟方法分析了群桩不同的施工顺序对既有多条盾构隧道的影响，得出了相对较优的群桩施工顺序方案。工程现场实测数据与数值模拟结果的对比分析表明，上述计算结果与实际情况能较好吻合。该研究对类似工程具有理论指导意义和实践参考价值。

在涵洞-填土相互作用机制基础上，分析了加筋桥减载法的减载机制。通过对高填方涵洞采用加筋桥减载措施的现场试验，研究了涵顶及格栅上、下垂直土压力的变化规律，分析了涵顶平面及格栅上、下土压力的分布和土压力系数随填土高度的变化规律。研究结果表明，加筋桥减载法通过涵顶内外土柱之间的摩擦和格栅的提兜效应将涵顶上方填土荷载向减载孔两侧填土上转移，可有效减小涵顶土压力，其减载效果与减载孔高度密切相关，减载孔高度越高，减载效果越显著。

多孔介质中悬浮颗粒迁移和沉积特性的研究对地下污染物净化、石油开采、核废料处置、水土保持等有很重要的意义。对4种不同浓度的悬浮颗粒在3种不同的渗流速度下进行室内试验，研究悬浮颗粒的浓度对其迁移和沉积特性的影响。结果表明，在一定的悬浮颗粒浓度下，随着渗流速度的增加，穿透曲线中的悬浮颗粒的相对浓度也增大。同时，渗流速度一定时，悬浮颗粒的浓度存在一个临界值，小于该临界值，穿透曲线中的相对浓度随悬浮颗粒的浓度增大而增大；大于该临界值时，相对浓度随悬浮颗粒的浓度增大而减小。另外，悬浮颗粒的临界浓度是与渗流速度相关的，随着渗流速度增加，悬浮颗粒的临界浓度也逐渐增大

崩积体是一种由土体和块石堆积形成的天然地质体，其内部结构特征在很大程度上控制着崩积体的物理力学特性。通过对崩积体进行现场实地踏勘，收集典型工点的崩积体试样，考虑原样级配，开展了对崩积体重塑样的室内大尺度直剪试验，获得了不同含石量、块石形状、土体性质以及应力状态下崩积体的剪应力-应变曲线与抗剪强度曲线，分析并探讨了其变形与强度特性变化规律及内在机制，首次提出了崩积体抗剪强度随含石量增长模式曲线。研究结果表明：崩积体剪应力-应变曲线较常规的单一介质有显著区别。在低法向应力下，崩积体表现为剪胀，而在高法向应力下，则表现为先剪缩后剪胀。崩积混合体的抗剪强度随含石量的增加经历了缓慢增长－快速增长－缓慢增长的过程，其内摩擦角增量与含石量（含黏性土崩积体为0～80%，含砂土崩积体为40%～80%）近似成线性增长的关系。相同含石量情况下，含不规则形状块石的崩积体内摩擦角显著高于含规则形状块石的混合体。

降雨条件下软岩边坡的失稳模式是进行边坡处治的基本依据之一。为研究软岩边坡在降雨条件下的稳定性，提出了一种既能考虑渗流场对边坡稳定性的影响，又能体现岩石软化效应对边坡失稳所带来的不利作用的新方法。运用二维渗流数值计算方法，对降雨条件下的边坡孔隙水压力大小及暂态饱和区面积在空间及时间上的分布进行了模拟。并将渗流场计算结果与暂态饱和区岩石软化试验所得岩石物理力学参数随时间的取值相结合，采用强度折减法分析软岩边坡在降雨入渗条件下的稳定性。对算例边坡的研究表明：降雨入渗条件下软岩边坡的失稳在降雨初期表现为边坡表层局部分层垮塌。随着降雨历时的增长，失稳形式则表现为局部分层垮塌与整体滑移相结合。降雨停止后，边坡负孔隙水压力的消散，对软岩边坡安全系数的继续降低具有一定的延缓作用。

针对缺乏非平稳变形（阶段性、反复性及突变性）特征数据导致的滑坡预测与评估不完全符合工程实际的情况，通过分析变形时序的物理意义与类型，在定义了非平稳变形趋势变化外延模式的基础上，提出了综合考虑滑坡当前变形阶段、观测变形数据特征以及待预测时段外界诱发因素的时序外延模式辨识方法，并进一步在工程先验知识指导下建立了支持向量机（SVM）预测模型。通过2个工程实例对方法进行应用验证。结果表明，工程先验知识能够有效补充非平稳变形的观测数据信息，对预测建模具有指导性作用；融入外延模式的SVM模型与一般性SVM的外推预测，其平均相对误差可降低2～3倍，预测的可靠性与准确性得到了显著增强。

为研究空沟对高速列车引起地基振动的隔振效果，在已有研究基础上改进出一种新的解析研究模型。模型中首次运用了饱和半空间模型来研究地基上隔振沟对高速列车的隔振效果；隔振沟则通过在饱和半空间土体上设置3个合适宽度、截面为矩形的弹性层来模拟；中间矩形弹性层为路堤，路堤上方放置了枕木与轨道。枕木与轨道分别通过纵向异性Kirchhoff薄板与Euler梁来模拟，饱和土地基采用Biot多孔饱和介质理论来描述。控制方程通过傅立叶变换与傅立叶级数展开，在变换域中进行求解。研究表明，随着列车运行速度的提高，空沟的隔振效果明显提高；饱和土体固-液相的耦合作用对隔振沟的隔振效果的影响明显，尤其当列车运行速度超过土体表面Rayleigh波速时，随着土体渗透系数的增加，空沟隔振效果显著降低。此外，列车运行速度超过土体表面波速时，饱和土地基上空沟的隔振效果明显优于相应单相弹性地基上空沟的隔振效果。

对苏州湖相软土进行了三轴流变试验，根据试验结果拟采用S-6、K-B、K-S 3个流变模型来描述土体的流变特征，在模型参数反演中发现，S-6模型对加载初期变形的拟合精度不够，K-B模型对加载中期变形的拟合精度不够，而K-S模型能够很好地描述苏州湖相软土的流变特征。在模型的实际应用中引入应力比的概念，发现应力比与模型参数成指数关系，以此可以根据不同的工程应力条件来选择模型参数，最后，将该模型用于实际工程的沉降计算，通过与实测数据的对比显示模型的拟合精度较高，可以用于指导该地区的工程建设。

提出一种层状地基中柔性筏板-群桩共同作用分析方法，探讨筏板刚度对桩筏基础沉降的影响，并成功预测了往复荷载下桩筏基础的长期沉降。筏板刚度采用Mindlin板理论的有限单元法分析；桩-土体系的刚度矩阵中，桩顶面-桩顶面、桩顶面-土表面以及土表面-土表面的相互作用分析采用层状剪切位移法借助层状地基的Burmister位移解求得。基于层状地基中柔性筏板-群桩的沉降计算方法以及往复荷载下土体压缩模量的衰减特性得到了桩筏基础的长期沉降预测方法。与已有文献方法和离心模型试验结果的对比分析表明，柔性筏板-群桩共同作用方法得到的沉降值具有较高的精度。

为了避免均质和非均质模型不能较好地模拟围岩的层裂或板裂化现象，将岩石视为等效连续介质，即颗粒体材料。颗粒被视为弹性材料，而颗粒之间的界面破坏后被视为摩尔-库仑材料。颗粒和界面均被离散为正方形单元。采用FLAC研究了不同侧压系数时圆形巷道围岩中的剪切应变增量、最小、最大主应力等的分布规律。研究发现，颗粒体材料模型在压应力作用下诱发出的拉应力值接近于在模型边界上所施加的最大压应力，而最大压应力是所施加的最大压应力的数倍。这些结果意味着均质和非均质模型的计算结果是偏于不安全的。另外，最小主应力和剪切应变增量的等值线图均显示，这些量的高值区的距离大致相等，这与V形岩爆坑内的板裂化现象类似。围岩层裂现象的原因是环向的高压应力和径向的高拉应力的共同作用的结果。

基于自平衡测试技术，通过现场的原位测试方法，对大直径嵌岩桩的尺寸效应进行了研究，内容包括桩径尺寸和嵌岩深度变化以及桩端阻力尺寸效应的影响分析等。从测试结果来看，嵌岩桩也存在一定程度的尺寸效应现象。当其他条件一定时，随着桩径的增大，桩侧阻力存在着减小现象；在同一种岩层的情况下，随着嵌岩深度的增大，桩侧阻力发挥也并不相同，嵌岩深度越大，桩侧阻力发挥也越小。实测结果表明，桩周岩石的特性变化对桩侧阻力影响最大，岩石抗压强度越高，桩侧阻力也越大。此外，桩径的变化对桩端阻力的影响更为明显。因此，在大直径嵌岩桩的设计中应注意尺寸效应对桩基承载力的影响。

为了加强对桩承式路堤中土拱效应的理解，采用有限元方法对不同桩间距、填土高度和内摩擦角的情况进行了参数敏感性分析。计算结果表明，对于填土高度与桩净间距之比H/(s-a)≤1的低路堤，填土中的破坏面为通过桩边缘的竖直面；而对于H/(s-a)≥1.5的高路堤的情况，最终填土中将发展成类似经典地基承载力理论中的由弹性楔体、径向剪切区和被动破坏区组成的区域。基于有限元得到的破坏模式，建立了土拱效应的二维简化分析方法，并与有限元和文献收集得到的试验数据进行了比较。结果表明，由于采用了合适的破坏面假设，简化方法的计算结果可靠合理。

盾构隧道在地震作用下可发生接头螺栓剪断、管片开裂、管片端部混凝土脱落、大变形及错台等震害，将影响隧道的安全与正常使用，因此，建立合理的分析模型与计算方法来研究隧道可能的震害具有重要的工程防震减灾意义。采用嵌入梁单元模拟接头，厚壳单元模拟管片，无限元作为动力人工边界，同时在管片之间及管片与地层间设置非连续接触关系，更好地模拟了管片厚度方向应力及管片与地层间的相互作用，建立了厚壳-接触-无限元地震响应分析模型。并将该模型运用于某大直径越江盾构隧道的抗震分析中，计算结果与盾构隧道震害特征较为吻合，表明该模型可反映盾构隧道的真实地震动响应。并应用该模型分析了壁后注浆层材料参数及结构与土体相互作用对管片动力响应的影响。所建模型对于研究盾构或TBM施工隧道的震害分析具有很好的推广价值。

深部咸水层CO2地质储存属于环保型工程项目，开展地质评价来确定良好的储盖层是实现CO2地质储存长期、有效、安全封存的首要前提。储层地质评价内容主要包括储层的物理性质及其注入能力等；盖层地质评价内容主要包括盖层发育特征及封闭能力等。在规划选址到工程选址的不同阶段，储盖层评价的内容和对象应根据不同阶段的目的依次提高精度和量化程度。通过国内深部咸水层CO2地质储存工程场地选址阶段划分，结合储盖层地质评价的主要内容，初步建立了储盖层适宜性评价指标及其分级标准，对国内深部咸水层CO2地质储存工程场地选址中的储盖层地质评价及适宜性评价工作具有一定的指导意义。

通过把断裂力学扩展判据引入水工隧洞解析解中，使宏观的水工隧洞受力分析与细观的围岩裂纹扩展研究相结合；将隧洞围岩裂纹分为拉剪型裂纹和压剪型裂纹，并针对不同类型裂纹的开展机制，分别推导了水工隧洞围岩拉剪型和压剪型裂纹扩展时的临界内水压力表达式。在此基础上，分析了裂纹的走向、长度、埋深等参数对临界水压的影响规律。算例显示，在高内水压力作用下，或者由于地应力释放的影响，裂纹既可能发生拉剪型扩展，也可能发生压剪型扩展，但后者发生的几率更大。在内水压力控制工况下，当裂纹走向垂直于洞壁法线方向时最不容易发生扩展；裂纹长度越长，埋深越浅，围岩孔隙水的作用面积越大，裂纹发生扩展的可能性越大。

脆性岩石破裂扩展的时间效应与地下工程的长期稳定性密切相关。针对锦屏深埋大理岩易受高应力卸荷而产生初始损伤的特点，首先利用无损取样技术获得无损岩样，并利用声发射对无损岩样进行初始损伤检测，剔除初始损伤对试验结果的影响。之后利用获得的无损岩样进行一系列的长期加载的静态疲劳试验验证锦屏大理岩强度的时效特性。结果显示，锦屏大理岩表现出强度随时间衰减的特性，当应力驱动比较低时，需要的时间也相应增加，最后得到静态疲劳极限为0.48。分析证明，脆性岩石在稳定荷载作用下蠕变曲线也分为3个阶段，同时应变率也表现出相应的变化趋势，利用扩容指标阐述了岩样在静态疲劳试验中的变形特征和破坏模式。最后，利用FLAC3D计算了开挖引起的应力松弛区和应力集中区，说明了埋深对试验结果的影响。针对试验中出现的含节理岩样强度较低的问题，借助颗粒流程序PFC中的光滑节理模型进行了数值试验，结果显示，节理的存在极大地影响了岩样的整体强度，并且在加载初期，存在压缩紧密，而在残余阶段，存在一定的强化效应和延性特征。

为探讨黏土矿物对砂岩变形的响应特征，开展了富含黏土砂岩的渗透率随应力变化的研究。基于渗透率有效应力系数ESCK的含义，分析发现ESCK是岩石变形的响应特征参数，在前人研究的基础上建立了ESCK与岩石变形之间的关系，初步提出了一套新型的岩石变形特征诊断方法。选取两块富含黏土砂岩在3种不同的围压下分别加/卸载孔隙流体压力，根据稳态法原理实测每种试验条件下的岩芯渗透率，同时根据所提出的平移法计算ESCK，结果表明，ESCK是大于1.0的常数，平移法是计算ESCK的有效方法。此外，根据所提出的岩石变形特征诊断方法分析判断了31块岩石的变形特征，发现黏土矿物含量和类型以及岩石的微观孔隙结构是影响岩石变形特征的主要因素。

通过对湖北云应的盐岩和泥岩，以及江苏金坛盐岩的单轴、三轴蠕变试验结果的分析，研究了包括应力、围压等外在条件以及内部组成结构对盐岩蠕变特性的影响。发现盐岩无论在何种围压下，稳态蠕变率都随偏应力的增加而显著地增大；围压起到限制变形的作用，而随着围压增高，围压对稳态蠕变率的影响越来越小；晶粒越大和杂质含量越多，盐岩的蠕变属性越弱。盐岩的蠕变变形是应变硬化和回复效应等内部变形机制共同作用的结果，选用内应力作为内变量可用来描述这种内部微观结构的演化过程。对云应盐岩的多级加载蠕变试验数据进行拟合，确定了非线性蠕变本构方程中的参数，理论与试验结果的比较表明，两者吻合性较好。

钻机钻进过程中钻头旋转产生的扭矩以及作用于钻头的轴推进力是破碎岩石的能量来源，当钻进条件确定时，可用破碎单位体积岩石的实际能耗来反映岩石的物理力学性质。基于此原理在青岛胶州湾海底隧道FK4+375.5的上断面进行了超前地质探孔作业，得到凝灰岩地层中的钻进参数及钻进能量随钻头位移的变化曲线，并利用能量理论对钻进过程中监测的钻机参数进行分析，研究发现：在凝灰岩中，数字钻机参数与围岩岩性响应程度较高，围岩完整、坚硬、无裂隙水时，整体钻进参数值较高；围岩裂隙发育、含水或有断层、夹泥层时，钻进速度、推进力、转速、扭矩、打击能等数据会突变，其值变小。分析所得结果与钻孔取芯、TSP超前预报等物探手段得到的结果基本一致。并采用能量法对围岩进行分析，利用钻进比能划分相应的岩体区段，判断出围岩等级。通过对能量曲线的分析发现，在凝灰岩地层中，当钻进能量小于0.95 kJ时会出现断层或较大的节理裂隙区。

针对填埋场衬垫系统薄弱界面容易失稳，基于前期已完成的高密度聚乙烯（HDPE）加肋土工膜与砂性土界面直剪试验，以及结合试验结果对界面剪切特性及试样破坏形态分析的基础上，探讨了加肋土工膜与砂性土界面相互作用机制，给出了加肋土工膜与砂性土界面总阻力由面摩阻力、肋块所受端承阻力和侧摩阻力3部分组成的具体表达式，其中，肋块所受端承阻力是基于塑性滑移场理论建立起来的。同时，认为肋块端承阻力是提高加肋土工膜与砂性土界面剪切强度的主要原因，尤其在较高法向应力下，肋块端承阻力更能得到充分发挥。理论分析与试验结果较为吻合，该表达式能合理反映加肋土工膜与砂性土界面的总阻力。

软土中盾构隧道施工不可避免地扰动周围地层，进而引起地面沉降，沉降过大时将危及邻近建（构）筑物的正常使用和结构安全。全面理解盾构隧道施工引起的地面沉降的影响因素及对沉降的准确预测，对于减少施工环境危害十分重要。考虑盾构压重后，引入Mindlin解计算盾构下卧土层中的附加应力，采用单向压缩分层总和法计算盾构下卧土层的总固结沉降，由盾构掘进速度及停机时间确定附加应力作用时间后，应用太沙基一维固结理论计算在该作用时间内的固结沉降，应用Peck公式建立了盾构下卧土层沉降与地面沉降的关系，并以杭州庆春路过江隧道地面沉降的实测验数据对上述理论进行了验证。分析表明，考虑盾构掘进速度及停机时间的地面沉降计算理论基本合理；盾构掘进速度及停机时间会对隧道施工引起的地面沉降产生显著影响；在其他施工条件相同的前提下，提高盾构掘进速度和减少停机时间有利于减少地面沉降。

随着我国城市轨道交通建设的飞速发展，盾构隧道之间近距离相互穿越工程将会越来越多。武汉市轨道交通2号线与4号线在洪（洪山广场）中（中南路）区间为4孔紧邻交叠隧道。根据实际工程特点，将其简化为不同间距的4孔平行重叠和4孔垂直交叉隧道，分别建立其三维计算模型，分析了紧邻多孔交叠隧道的三维地震响应，其中考虑了不同地震波幅值、隧道间距、隧道空间位置、隧道管片横、纵向差异以及紧邻多孔盾构隧道间加固层的影响，从结构变形和受力两方面评价了其抗震性能。计算分析表明：（1）隧道间距对隧道地震响应影响不显著；（2）4孔垂直交叉隧道的抗震性能要优于4孔平行重叠隧道；（3）紧邻多孔交叠隧道具有良好的抗震性能，满足抗震要求。其研究成果可为今后类似工程的抗震初步设计提供参考。

在考虑土体的小应变现象及建筑物初始变形的基础上，研究了邻近建筑物与基坑相对距离的变化及自身刚度变化对建筑物不均匀沉降的影响。对于纵墙垂直于基坑边，且跨越坑外沉降槽最低点时，墙体产生的下凹挠曲变形与建筑物的初始变形趋势相同，初始变形将在一定程度上增大墙体的拉应变，尤其是对于刚度较小的建筑物，初始变形对墙体拉应变的影响将更为显著，此时考虑建筑物的初始变形是很有必要的；而当纵墙垂直于基坑边，且处于坑外土体上凸区域时，初始挠曲与基坑开挖产生的挠曲变形趋势相反，此时不考虑建筑物的初始变形则是偏于保守的。当建筑物部分处于下凹区、部分处于上凸区时，对于建筑物的下凹区部分也应考虑其初始变形的影响。

现有的三维地质模拟技术没有考虑地质空间几何结构场与属性参数场之间的耦合关系，从而限制了计算机模拟结果的真实性和实用性。工程地质空间多场耦合构模问题已成为制约三维地质模拟技术深入发展应用的瓶颈。在综合国内外研究现状与发展趋势的基础上，提出了工程地质空间多场耦合构模的总体研究框架和基本工作流程，给出了研究过程中所遇到的主要科学问题的解决思路或实现方案，并通过实例说明地质体多场耦合模型在三维地质建模及可视化系统中初步实现后的效果。这些研究成果为建立一套完整的地质体多场耦合构模理论体系和方法体系奠定了基础，有助于推动工程地质数字化建模分析技术的深入应用。

针对传统反分析优化容易限于局部最小化以及反分析数据不直观等问题，引进一种新的全局智能优化算法（DE），与应力回映的弹塑性非线性有限元（FEM）相结合，实现围岩弹塑性参数快速识别。基于可视化类库（VTK）对单元应力、应变和节点位移等结果数据进行图像显示，从而实现了隧道施工反分析EEOS高性能可视化平台。在介绍算法原理、程序设计基础上，介绍该系统在某工程的应用情况。应用表明，该平台计算收敛快速、识别精度高、结果直观，为隧道工程反分析提供了科学高效的途径。

目前针对堆石或土石坝的心墙水力劈裂问题虽然已取得了不少成果，但现有的成果大多从宏观的角度进行研究，对心墙水力劈裂发生机制的认识尚未达成一致的观点。采用颗粒流方法从细观角度对心墙水力劈裂问题进行初步研究，模拟了心墙水力劈裂发生和发展的过程。计算结果表明，劈裂水压力Pf随着竖向应力的增大而增大，且两者基本呈线性关系，与室内成果的规律基本一致；心墙在高水力梯度作用下，形成的水楔效应降低了裂缝尖端区附近的最大主应力，当该值小于或接近心墙上游的外水压力时则会导致水力劈裂的发生。此外，计算结果还证明了心墙发生水力劈裂的主要力学原因是由于心墙中的张拉应力超过了土体的抗拉强度。

就当前抗滑桩加固边坡三维数值分析中存在的几个问题，开展了有针对性的研究。利用考虑桩-土-边坡相互作用的强度折减有限元程序，结合典型边坡算例，深入探讨了抗滑桩-边坡体系的计算模型尺度、设桩位置、桩间距（S）与桩径（D）之比（S/D）、桩长与桩底接触模式等因素对边坡稳定安全系数及临界滑动面的影响，以及不同桩头约束下抗滑桩内力分布等。研究表明，单桩取半、单桩、双桩取半、双桩、单桩加双桩取半5种尺度计算模型所得边坡的安全系数并无差异，模型尺度为0.5S时的计算工作量最小；抗滑桩加固于边坡中部可获得最大的安全系数，坡顶或坡脚处安全系数略高于无桩状态，总体上其安全系数与设桩位置的变化曲线近似为一抛物曲线；边坡安全系数随S/D的增加而减小，其最优的比值宜为S/D =2～6，此时桩间存在土拱效应；均质土坡中抗滑桩锚固深度宜为2/5桩长；其结果可为抗滑桩工程设计及规范修订提供参考。

为评估含矩形裂纹的半无限横观各向同性介质的局部强度和稳定性，采用基于双横观各向同性材料基本解的对偶边界元数值方法，分析了在沿裂纹面法向和切向均布力分别作用下矩形裂纹的应力强度因子及两个共面或平行的矩形裂纹的相互作用问题。通过数值计算考察了自由面对应力强度因子值的影响，以及裂纹间距、边长比及自由面对共面或平行双裂纹相互作用效应的影响。结果表明，自由面的存在引起该类裂纹应力强度因子值大于无限域情况；裂纹形状和裂纹间距对共面或平行双裂纹相互作用效应均有较明显的影响，但自由面对共面或平行双裂纹的相互作用效应均影响较小。

针对直接采用FLAC3D编制复杂开挖过程力学仿真程序所遇到的困难，开发了FLAC3D力学仿真程序代码生成系统(generating code system，简称GCS)。介绍了如何利用矿用地质软件Surpac，按空间、次序、结构功能及工程地质体属性对复杂开挖过程进行剖分，形成可编程的组件；着重解决了模型单元质心定位、单元捕捉、重组和应用程序变量到FLAC3D变量、函数、语句、数据结构之间映射等问题；使用VC++开发并给出了一个特定回采开挖过程的FLAC3D力学仿真代码生成系统实例，该应用程序以模型单元数据库为数据源，通过一系列与用户交互的页面，由用户对回采开挖过程所需步骤和参数进行选择和确认，并将这些步骤和参数传递给仿真代码生成系统，由系统自动完成FLAC3D力学仿真代码的生成。FLAC3D力学仿真程序代码生成系统架起了地质三维几何造型软件与三维计算软件之间的桥梁，可大大提高编制FLAC3D三维力学仿真代码的效率，降低程序编制的出错率，有利于应用FLAC3D软件更为深广地解决复杂岩土开挖过程中的力学问题。

将桩基承台梁视为置于弹性地基上的有限长梁，将竖向桩体及承台梁下桩间土体视为刚度不同的弹簧系列，基于Winkler弹性地基梁理论，推导出考虑桩土共同工作的承台梁竖向位移控制微分方程，并给出其幂级数半解析解，进而导得了在集中荷载、外加弯矩及分布荷载共同作用下桩基承台梁的竖向位移、转角、弯矩及剪力的计算公式。最后通过与链杆法、Newmark法的比较，验证了本文幂级数解答的正确性。在此基础上，探讨分析了基桩差异性、承台梁下土体作用、桩径及荷载形式等因素对桩基承台梁受力变形的影响。研究表明：当考虑上述因素影响时，桩基承台梁的竖向变形、弯矩及桩顶反力均发生不同程度的变化，因此，在实际的设计计算中应予以考虑。

导管架平台桩基础的控制荷载主要为风荷载、波浪荷载、地震荷载等水平荷载，为研究水平荷载下导管架平台桩基础的承载特性，采用非线性有限元分析方法对水平荷载下桩-土之间的相互作用进行研究，提出了有效模拟桩基水平承载特性的有限元模型，分析了模型桩的刚度、直径、土质参数中水平土压力系数、剪胀角对桩基承载特性的影响及水平荷载下群桩承载特性，并将有限元计算结果与API规范及模型试验结果进行对比。研究结果表明，非线性有限元分析方法分析水平荷载下桩-土相互作用是可行的，计算结果可为导管架平台的桩基设计提供参考。