为研究主应力轴旋转复杂动应力对偏压固结粉土的性状演变影响，以空心圆柱试样为对象，开展具有不同初始固结比的密实粉土（Dr＝70%）在不排水主应力轴循环旋转下的系列试验。结果表明：①初始固结比不大于1.5时，主应力轴旋转导致试样发生中低应变崩塌，进而液化的脆性破坏模式；而固结比大于1.5时，试样变为应变持续稳定开展至高应变，孔压最终进入动态平衡的延性破坏模式，且不同固结比下试样发生崩塌液化和稳态延性破坏的孔压峰值间不存在交叉。②小偏压固结试样的液化峰值孔压和崩塌孔压均随固结比增加而有规律地下降，但受动剪应力水平影响很小，这与等压固结试样的崩塌孔压值受控于剪应力水平有很大差异。③相同初始球应力水平下，崩塌振次反映的小偏压固结试样强度高于等压固结试样，但在偏压条件下强度与固结比不存在单调变化关系，表明小偏压固结试样崩塌除受制初始围压水平外，很大程度上还取决于偏压程度。④基于上述试验结果，提出了主应力轴循环旋转下小偏压固结粉土的孔压预测模型，该模型不仅突显了崩塌状态对相变及液化破坏的重要预测作用，还反映了固结比和动剪应力对孔压开展的综合影响。

尺寸效应及边壁效应是粗粒土渗透试验中的常见问题。采用一系列渗透试验，研究了粗粒料渗透试验的尺寸效应规律，提出了渗透仪尺寸的选择原则，即渗透仪直径与试验材料d85之比值不宜小于6；研究了不同的超径颗粒处理方法对渗透试验成果的影响，分析表明，对超径颗粒可以适度采用等量替代法，不宜采用相似级配法；研究了仪器护壁处理厚度对仪器边壁处理效果的影响，提出了确定护壁处理厚度的建议。

根据岩石脆性破坏的本构方程和三维重整化理论，推导出了岩石破裂前声发射信号激增的临界点所对应的应力和岩石峰值应力比值的数学表达式。通过测试深部紫红色砂岩单轴加载变形破裂全过程中力学与声发射特征，得到了全过程力学特征曲线、声发射能量累计数等相关数，发现岩石破裂前声发射突增点所对应的应力与岩石临界点相对应。单轴刚性加载条件下岩石脆性破裂前声发射突增点所对应的应力与峰值应力比值大部分近似在74%左右，误差在±9%以内。

为了研究最优含水率、流动上、下限含水率对轻量土性能的影响，通过密度、无侧限抗压强度试验研究了混合土的工程性质。结果表明：采用流动性指标 控制混合土的流动性基本可行。混合土处于流动性上、下限含水率时，无侧限应力-应变关系曲线几乎重合，流动性上、下限含水率范围内土壤性质较为接近。无侧限抗压强度随含水率增加而衰减，但流动上、下限含水率对应强度差别不大。不管含水率高低，强度随龄期增长，都可以采用双曲线模型进行预测，并且总结了7 d、90 d强度与28 d强度之间的经验关系。当含水率为最优含水率时，混合土基本不收缩；在流动性上、下限含水率范围内，线收缩率范围为1.53%～4.71%，体积收缩率范围为4.53%～13.46%，收缩性受含水率、水泥剂量等因素影响。理想密度模型可以近似预测混合土的湿密度，高含水率时预测值有一定误差，误差范围为3.834%～8.231%。

试验研究表明，上海地区软土的动力变形特性符合“应变软化”规律，可用达维坚科夫（Давидеков）模型描述。首先以达维坚科夫骨架曲线为基础，采用Masing法则，构造了土体加载、再卸载的动应力-应变关系滞回曲线，推导了达维坚科夫骨架曲线和卸载、再加载滞回曲线的增量剪切模量表达式。随后将土体动应力-应变关系曲线从一维推广到三维应变空间，基于FLAC3D提供的二次开发平台，编制了基于达维坚科夫骨架曲线和符合广义Masing法则的土体非线性动力本构模型计算程序，并且通过复杂加载路径验证了编制程序的正确性和合理性。以相关文献中的土体动剪切模量比 随剪应变幅值 变化，以及阻尼比 随剪应变幅值 变化的试验结果为依据，运用编制程序计算了不同剪应变幅值下的 - 和 - 曲线，并与文献试验结果进行了对比。研究结果表明，相比于工程上广泛应用的Hardin-Drnevich模型，基于达维坚科夫骨架曲线构造的本构模型所得到的软土 - 和 - 曲线能与试验结果更符合，进而验证了所建立的本构模型的合理性与实用性，其结果可用于上海地区软土场地的动力计算反应分析。

裂隙易在降雨作用下诱发滑坡等灾害，裂隙的饱和/非饱和渗透特性是研究此类问题的关键。利用精密数控机床制作随机粗糙裂隙面，并研制了一套仪器进行此随机粗糙裂隙的渗流试验，得到了裂隙的饱和渗透系数，然后通过间接方法预测此裂隙的非饱和渗透系数。研究发现，当裂隙平均开度为0.4 mm时，其饱和渗透系数为0.1 m/s。通过立方定律得到的水力等效隙宽为0.35 mm，小于其平均隙宽。同时裂隙的渗透系数与平均隙宽的平方成正比，这与立方定律的趋势相一致。研究得到了不同隙宽裂隙的非饱和渗透系数函数，当基质吸力小于进气值时，渗透系数为一常数，即为饱和渗透系数；当基质吸力大于进气值时，裂隙板的渗透系数急剧减小。当裂隙板的基质吸力达到其残余含水率对应的吸力值时，裂隙板的渗透系数基本稳定。在此情况下，基质吸力的继续增加对渗透系数的影响非常小，很难使渗透系数减小。

研究非饱和土的抗剪强度及其随含水率的变化规律，对工程实践具有重要意义。在总结前人试验研究成果的基础上，以欠固结的第三系粉砂土为研究对象，对原状土和两种控制含水率方法的重塑土进行直剪试验，并与前人研究进行对比。研究结果表明，随着含水率的增加，土的抗剪强度降低，含水率对抗剪强度的影响主要是降低了土的黏聚力，对内摩擦角的影响较小。含水率与黏聚力之间的关系可以由两个直线段描述，第2直线段的斜率要大于第1直线段，当含水率增加到一定值时，土的黏聚力急剧下降。通过控制干密度，添加不同质量的水来改变土样含水率的重塑土方法，不仅改变了土样的含水率，还改变了土的压实度和颗粒结构，因此，土的抗剪强度的变化是含水率和压实度共同影响的结果，在分析试验结果时应该引起重视。

基于沉降控制设计理念，无砟轨道京沪高速铁路地基处理采用筏板+垫层+疏桩的方法，形成复合桩基以实现有效减少工后沉降和充分利用地基承载力的优化加固方案。为探索该新方法沉降控制机制，选用CFG桩开展了复合桩基现场试验研究，对复合桩基在高速铁路路基填筑、静置、预压卸载过程中的地基沉降变形、桩和桩间土土压力、筏板顶与底部压力进行了长期观测，分析了路基沉降变形、桩-土应力比和荷载分担比以及筏板的受力随填筑高度和固结时间的变化规律。研究表明：筏板＋垫层＋疏桩联合加固地基方案在初期充分发挥了桩间土承载作用，导致桩与桩间土产生差异沉降；随着垫层的调节作用，筏板可集中发挥桩体的承载能力及显著提高桩顶应力集中程度，地基土沉降主要发生在加固区范围内，从而揭示了复合桩基在路基荷载下的承载机制和变形特性。现场试验结果可为指导高速铁路CFG桩复合桩基设计参数的进一步优化提供试验依据。

为了研究含水率对滑带土强度及变形特性的影响，选取某大型滑坡滑带土进行不同初始饱和度的常规三轴固结排水（气）剪切试验，采用了一种新型气水转换的外体变测试装置来研究非饱和土体变。研究成果表明，含水率对滑带土强度有很大的影响，初始饱和度越高，强度值越低，凝聚力c与饱和度呈阶梯状陡降关系，内摩擦角? 可以与初始饱和度建立线性关系式；含水率越高，土样体变越小，Duncan-Chang模型参数K、Kb、G受含水率影响较大，与初始饱和度呈线性变化关系；n、m、F、Rf、D受含水率的影响较小，不同初始饱和度下的参数值相差不大，可取平均值作为不同饱和度下的模型参数。

红黏土是一种对环境湿、热变化敏感的高塑性黏土，用作路基填料时，为改善其路用性能，并延长路基使用寿命，工程中通常掺入一定剂量的石灰对其进行改性。在地下水、降雨入渗和蒸发等自然营力作用下，运营期间路基土的含水率反复变动会对其工程特性产生一定影响。采用两种与实际工况接近的典型干湿路径，开展红黏土及其石灰改性土的强度和变形特性对比试验研究。试验结果表明：均匀干湿循环作用下，石灰改性土的黏聚力减小，内摩擦角小幅度增大，抗剪强度略高于红黏土，改性效果不明显；定向干湿循环作用下，石灰改性土的收缩裂缝较少，强度和变形参数均显著提高，路用性能得到明显改善。

针对连拱隧道复杂的施工力学特性，结合实际工程，通过模型试验和现场监测分别研究了整体式中隔墙连拱隧道在中导正洞台阶法施工过程中的位移和中隔墙应力变化情况，并详细分析了各开挖步骤对其的影响。结果表明，对于整体式中隔墙连拱隧道，上台阶开挖对顶部位移和中隔墙应力的影响大于下台阶开挖产生的影响；隧道顶点位移-历时曲线总体形状呈S形，最大位移发生在后掘隧道的顶部。由于主洞的开挖将使中隔墙另一侧应力增加较大，而本侧应力增加较小甚至降低，因此，先掘隧道的开挖使中隔墙产生由先掘隧道侧向后掘隧道侧偏转的弯矩，而后掘隧道的开挖将使该弯矩值减小

目前砾石土被广泛地用作高土石坝中的防渗体，国内已建成的187 m高的瀑布沟堆石坝就是用它作心墙的防渗材料。介绍了瀑布沟心墙土料的渗透稳定试验结果，并论述了确定砾石土渗透稳定性能的的主要因素是细粒含量，提出了确定粗、细粒料的区分粒径、计算最优细料含量以及用细料含量判别渗透稳定性的方法。试验结果表明，工程中常以小于5 mm粒径含量不小于35%、小于0.1 mm的粒径含量不小于18%，以判别砾石土能否作为高土石坝防渗体的标准是可行的，无需另外要求小于0.005 mm的粒径含量大于10%。

港口码头工程建设将向外海开敞式发展，由于工程地质条件日趋复杂，在超厚软黏土地基上建设高桩码头面临重大难题。因持力层埋深较深，预应力高强度混凝土（PHC）管桩成为设计首选的超长桩基础型式。针对某军用码头85 m设计桩长的试桩进行了试验和数值计算，分析了超长PHC管桩承载力机制与传递规律，基于传递函数法提出改进的双曲函数计算模型，并对垂直静载试桩进行计算。结果表明：桩身轴力和桩顶位移的计算值与实测值吻合较好，证明提出的双曲线模型能够反映轴向承载PHC管桩桩-土相互作用实际情况，能够为软黏土中超长PHC管桩基桩设计提供依据。

对同一条现场级配曲线通过缩尺方法缩制成不同的试验模拟级配，进行了密度、力学和渗流特性的对比试验。试验结果显示：全采用等量替代法缩尺后由于小于5 mm含量保持不变，粗、细颗粒充填关系不理想，对应于密度和力学特性最差，渗透系数最大，随着混合法中相似级配法的使用，小于5 mm含量逐渐增加，粗、细颗粒充填关系得到明显改善，缩尺后的密度和力学特性逐渐增加，却带来渗透系数的逐渐减小。目前国内相关规程、规范对级配缩尺方法并没有做具体、明确的规定，有必要通过大量室内和现场对比试验，总结出室内科学的缩尺方法并建立反映缩尺效应的经验公式。

采用裂隙动水注浆设备结合正交试验设计进行了裂隙动水注浆模型试验，获得了渗流压力场与注浆效果和注浆工艺之间的相关关系。结果表明，裂隙动水注浆的渗流压力场包括单峰型、平台型、多峰型、阶梯型4种类型；出现平台型和多峰型渗流压力场时的注浆堵水效果好，而出现阶梯型渗流压力场时的注浆堵水效果差；为了获得好的注浆效果且节约浆液，在渗流压力场为单峰型时应该适量增加注浆量；而在渗流压力场为平台型或多峰型时应该适量减小注浆量；渗流压力场为阶梯型时应该调节浆液配比，缩短凝胶时间。研究结果对应用压力监测及时控制施工质量和调整注浆工艺有指导作用。

基于广义位势理论建立的岩土体材料本构模型以及岩土体材料与结构接触面本构模型原理相通，只是前者是在三轴剪切试验条件下的三维应力空间建模，后者是在单剪试验条件下的二维应力空间建模。单剪试验条件下土与结构的接触面问题可以看作是法向与切向应力空间上的二维问题，其试验结果可以表达成由应力、应变组成的二维矢量。结合接触面力学特性，确定应力空间中的势函数以及塑性状态方程，可以推导出双重势面接触面弹塑性本构方程的一般表达式。进一步取两个势函数分别为法向应力和切向应力，建立简化双重势面接触面弹塑性模型的本构方程，该方程可直接应用于有限元等数值分析。结合试验实例对建模方法的合理性进行验证，模型拟合效果良好。研究结果表明，基于广义塑性位势理论建立接触面本构模型无需推求塑性势函数和屈服函数，可以直接得到弹塑性刚度矩阵，且建模方便。

在唐山LNG罐区对9根大直径钢筋混凝土灌注桩进行了竖向荷载现场试验，其中桩端后注浆工艺试桩3根，三岔双向挤扩工艺试桩3根，挤扩支盘工艺试桩3根。基于现场静荷载和桩身应力测试结果，分析了3种不同施工工艺钻孔灌注桩竖向荷载传递规律。试验结果表明：3种不同施工工艺的大直径深长钻孔灌注桩试桩荷载-沉降曲线没有明显拐点，后注浆工艺试桩荷载传递过程表现为摩擦桩的特性，桩侧阻力几乎承担全部荷载，而三岔双向挤扩支盘工艺和挤扩支盘工艺试桩荷载传递过程表现为端承摩擦桩的特性，桩端阻力占总荷载的20%～30%；3种不同施工工艺试桩的轴力及桩-土相对位移变化规律基本相似，桩侧桩端阻力非同步发挥且相互影响，桩侧摩阻力均表现出强化现象。对整个罐区要求单桩承载力特征值不小于8 100 kN。3种施工工艺的钻孔灌注桩承载力均能满足要求。

基于球形空腔扩张及一维径向固结理论，对桩端后注浆桩的桩端注浆残余应力进行理论研究，分析了残余应力的消散过程，在负指数衰减的初始超孔隙压力分布基础上，得到了残余应力随时间及扩散半径消散的解析解；同时将提出的方法与未考虑浆液扩散半径影响的简化方法进行了比较，对模型的主要影响参数进行了分析。参数分析显示，流变指数、稠度系数、土体的压缩模量及固结时间是影响注浆残余应力的关键因素；另外，通过试验实测数据对新方法及简化计算方法进行了验证，结果表明，新计算方法能有效地模拟后注浆残余应力的消散。其研究结果对后注浆残余应力的理论研究及工程实践有重要的指导价值。

洞室开挖后，其周边通常会产生许多随机分布的贯穿裂隙，直接影响洞室围岩稳定，研究随机分布贯穿裂隙岩体的变形及变形特性具有重要意义。基于线弹性理论和线性刚度理论计算岩石和裂隙的位移，用概率的方法建立了随机分布贯穿裂隙岩体变形的计算模型，给出了随机分布贯穿裂隙岩体的等效弹性模量和等效泊松比，研究了岩石和裂隙的材料参数和几何参数对岩体等效弹性模量和等效泊松比的影响。可得如下结论：等效弹性模量和等效泊松比随着岩石弹性模量的增大而增大；等效泊松比随着岩石泊松比的增大而增大；等效弹性模量和等效泊松比随着裂隙法向刚度的增大而增大；随着剪切刚度的增大，等效弹性模量逐渐增大，而等效泊松比则逐渐减少；随着裂隙平均间距的增大，等效弹性模量逐渐减小，等效泊松比在平均倾斜角较小时逐渐增大，在平均倾斜角较大时逐渐减小；随着裂隙平均倾斜角的增大，等效弹性模量先减小后增大，而等效泊松比先增大后减小。模型能较全面地考虑构成岩体的岩石和裂隙的材料参数与几何参数对岩体变形的影响，其结果对研究洞室围岩的变形和工程设计有一定的参考价值。

随着我国盐岩地下储气库大规模兴建的开始，如何对各目标盐矿区进行储气库库址的评价和优选已成为国内储气库建设面临的首要问题。在对盐穴储气库选址的影响因素进行详细归类和分析的基础上，应用层次分析法建立盐穴储气库选址综合评价体系的目标层次结构模型，并结合专家调查法，确定了该模型中18项基本指标在整个选址评价体系中所占的权重。综合本领域专家的意见和相关的理论研究成果，提出了选址体系中各基本指标的适宜度等级划分标准，以及库址综合适宜度等级评价标准，综合各指标的权重计算结果，建立了目标库址综合建库适宜值P的计算公式，为我国盐穴储气库库址的评价和优选提供了可行方法和理论依据。将该方法应用于湖北云应盐矿的盐穴储气库库址评价中，评价结果与专家论证意见一致，表明了该方法的合理性。

现浇X形桩是通过等截面周边扩大原理，将圆形截面的正拱变为反拱而成的。作为一种新型的异型截面桩，目前对其极限承载力的计算仍采用规范中建议的经验公式。结合南京桥北污水处理厂地基处理工程的现场静载荷试验，应用有限元软件ABAQUS，建立刚性荷载下现浇X形混凝土桩复合地基的模型，模拟不同桩身模量、桩周土模量、桩长、褥垫层厚度和模量等参数下现浇X形混凝土桩复合地基的荷载-沉降关系，从而得出复合地基的极限承载力。结果表明，现浇X形桩单桩复合地基极限承载力比等截面面积的圆形桩单桩复合地基增大20%以上，X形桩4桩梅花形复合地基极限承载力比等截面面积的圆形桩大12.35%。极限承载力随桩身模量、褥垫层模量、桩周土体模量或者桩长的增大而增大，而且在众多影响因素中桩周土体模量对复合地基极限承载力的影响最为明显。

分别采用线性、非线性强度指标，对几座典型高堆石坝边坡进行稳定计算，并分析了计算结果产生差异的内在原因；认为粗粒土坝坡最危险滑弧位置较浅，低围压区的抗剪强度特性才是决定坝坡是否稳定的关键。在国内外多个堆石坝料强度统计资料基础上，认为De Mello幂函数强度准则更合理地反映不同应力范围抗剪强度的非线性特征；通过拟定不同坝高、坡比的坝坡进行稳定计算，确定了土石坝不同坝高潜在最危险滑块的工作应力范围，并建议了基于该应力范围的线性强度指标取值，其边坡稳定分析最小安全系数与非线性强度指标的计算值基本相当。

重庆武隆鸡尾山山体为典型的斜倾厚层灰岩山体，其破坏模式不同于常见侧向崩塌-堆积层滑坡，属于真倾向滑移变形转为视向整体滑动的特殊失稳模式。在现场地质调查的基础上，从地层岩性、岩体结构、岩溶及地下水作用、软弱夹层等影响因素分析重庆武隆鸡尾山滑坡形成原因；根据滑坡破坏机制，基于关键块体控制理论，对鸡尾山滑坡进行三维稳定性极限平衡分析；利用三维离散元软件模拟鸡尾山滑坡的初始变形破坏过程，分析了鸡尾山滑坡不同影响因素条件下的视向滑动形成机制和变形破坏特征，并探讨了节理化和溶蚀岩体的参数取值。结果分析认为，在重力的长期作用下，鸡尾山山体初始沿真倾向方向滑移，沿岩溶发育的陡倾节理裂隙逐渐产生后缘及侧向裂缝，形成块状后部驱动块体，由于地下水等因素使软弱夹层软化，驱动块体下滑力增大，前缘阻滑关键块体内部应力积累，并最终沿强度较低的岩溶发育带发生剪切破坏，从而导致整体滑动；在进行滑坡稳定性极限平衡分析时，考虑实际的滑坡机制，将滑体分为驱动块体和关键块体分别进行力的解析，并以关键块体的安全系数代表滑坡的安全系数更加合理。数值模拟显示，软弱夹层强度降低、岩溶发育带剪切破坏后，滑体进入大变形阶段，表明关键块体控制和阻滑作用明显，软弱夹层强度降低是滑坡发生的关键因素。采矿形成的采空区对山体的影响主要是使上覆岩体压应力增大，但对滑体的变形无影响。

土压平衡盾构土舱压力的设定对于控制盾构掘进对周围环境影响意义重大。结合某超大直径隧道工程，在土舱隔板和盾构掘进断面上埋设水、土压力计，对土压平衡盾构土舱内和开挖面上的水、土压力的分布和变化情况进行研究。监测结果揭示了土压平衡盾构掘进过程中土舱压力和开挖面水、土压力分布和发展特性。结合盾构施工参数进行研究，发现土舱压力增量可以通过螺旋机转速、盾构掘进速度等施工参数计算得到。开挖面上水、土压力无法完全传递至土舱隔板，土舱压力增量约为开挖面总应力增量的76.3%。研究成果为超大直径土压平衡盾构的土舱压力设定提供了有价值的参考。

在开挖、降雨或地震等外部因素作用下，边坡土体很容易进入局部或瞬态大变形乃至失稳滑动，使抗滑桩产生附加位移及弯矩。基于两阶段分析方法，采用Winkler模型模拟抗滑单桩与土之间的相互作用，建立单桩水平位移控制方程组，根据内力与位移的连续条件得到考虑不同土体侧移模式下求解桩身响应的矩阵解析表达式，并采用现场监测数据及Poulos弹性理论进行验证，证明该方法是合理可行的，并通过参数分析土体侧移对抗滑桩水平承载性状的影响程度。分析结果表明，土体侧移模式包括最大侧移值、分布形状及重心、侧移势等，对抗滑桩的挠度和弯矩均有显著影响，在工程设计中应予以充分重视。

土-水特征关系是基质吸力和含水率之间的关系。进气值对起点在高饱和度区的脱湿扫描线有较大的影响。Wei等[1]提出了毛细滞回内变量模型，可以对扫描线任意滞回情况进行模拟，但该模型没有考虑进气值的影响，对起点在高饱和度区的脱湿扫描线的模拟与实际情况有一定偏差。基于毛细滞回内变量理论和传统的土-水特征关系经验模型，提出了考虑进气值影响的修正毛细滞回内变量模型。该模型可以考虑进气值对起点在高饱和度区的脱湿扫描线的影响。通过对多种土样的数值模拟计算显示，修正模型较好地解决了原模型对起点在高饱和度区的脱湿扫描线的模拟不能考虑进气值影响的缺点。

实际工程活动与低应力下土石料工程性质密切相关。总结了与低应力条件相关的工程活动，在总结分析以往地震中堤防和坝体滑坡案例的基础上，指出滑坡深度通常小于7 m，其上覆有效应力大多小于100 kPa。在对106组地震液化数据资料分析的基础上，指出地基液化大多发生在上覆有效应力低于100 kPa的低应力条件下。在目前的研究中，通常只关注中、高应力条件下土石料的工程性质。在应用中低应力区的土石料计算参数取值通常与中、高应力条件下获得的强度和变形参数一致，而高、低应力条件下土石料的强度和变形特性是不同的，这种计算参数取值方法的适用性存在疑虑。因此，研究低应力条件下土石料的工程性质，探讨数值计算中低应力条件下土石料计算参数的取值方法，具有重要的工程意义和科学价值。

坑中坑型深基坑工程日益普遍，但由于临近基坑挡土墙边的坑中局部深坑对大基坑的变形和稳定性产生影响，现今在坑中坑工程设计中选取大基坑计算深度时依然面临难题：若取外坑坑底是冒险，而取内坑的坑底又偏于保守。针对有支撑挡墙的坑中坑型深基坑的外坑围护墙体的设计，在考虑各种不同情况下的内坑与外坑相对位置、内坑开挖宽度和内坑开挖深度的基础上，提出了等效深度的概念和等效深度系数、等效影响角的参数，并论证了这种等效的可行性。同时，由于等效深度的确定将外坑围护墙体的设计问题等效为常规的基坑围护墙体设计，对坑中坑型深基坑工程外坑围护墙体设计、施工具有实际参考价值。

卡拉水电站坝址区河谷狭窄，岸坡陡峻，地质条件复杂，渗漏问题突出。为减小卡拉坝区渗漏并改善大坝的渗透稳定性，工程设计采取防渗帷幕、排水孔幕和排水洞等防渗排水措施。采用子结构、变分不等式和自适应罚函数相结合的方法（简称SVA方法），结合典型溢流坝段与坝区整体渗流场分析成果，评价卡拉大坝及坝基渗流控制方案的合理性，并论证其优化的可能性。研究表明：①防渗帷幕有效雍高了帷幕上游侧岩体内的地下水位、增加了绕坝渗流的渗径长度并降低了坝基的扬压力，排水系统则显著降低了坝体内的孔隙水压力以及坝基扬压力；②排水孔幕间距对坝体内的自由面分布有着显著影响，排水孔幕间距取3.0～4.5 m是合适的。

坑道掘进前方含水体一直是影响安全生产的主要因素之一，瞬变电磁法在超前探水预报中发挥了重要作用。由于坑道全空间探测条件的特殊性，其测试布置方式对探测结果判断产生一定影响，主要表现在干扰因素剔除、电阻率深度计算、异常体空间判断等内容。为了获得较为可靠的探测结果，通过改进测试布置方式，增加中心线方向竖直测试剖面，与坑道迎头顶板、顺层、底板剖面一起形成四断面法超前测试，增强了对前方含水异常体的空间判断能力。通过与瞬变电磁超前常规探测方式相对比，认为四断面法利用横断面与纵剖面相结合，对地质体判断的优越性较强。现场应用结果表明，该方法在预报测区前方地质异常体时，以低于10 ?•m为低阻异常区判断标准，具有一定的可靠性，能为坑道掘进安全生产提供有效指导。

现浇X形桩是为了提高单位混凝土承载力性能而开发的一种新型桩，异形横截面在确保桩周周长的前提下，能有效地减少混凝土用量；但目前针对异形横截面对水平向承载力特性影响方面的研究相对较少。基于X形横截面的3个控制参数：外包圆直径、开弧间距和开弧弧度，建立任意方向轴惯性矩控制方程，并分析X形横截面3个控制参数对截面轴惯性矩的影响规律。最后，提出控制截面面积或周长情况下X形截面惯性矩的最优化设计方案。研究结果表明，X形截面惯性矩随着开弧角度、开弧间距的减小而增大，随着外包圆直径的增大而增大。因此，在等混凝土材料用量或者控制桩周长情况下，适当增大外包圆直径、减小开弧角度和开弧间距有利于提高X形截面轴惯性矩，从而提高X形桩整体水平向承载力。

基于支持向量机（SVM）和独立分量分析（ICA）建立了超长大直径钢管桩极限承载力的预测模型。先采用独立分量分析FastICA算法从实际工程的超长大直径钢管桩试桩的实测数据样本中抽取相互独立的分量，这些分量不仅去除了相关性，还保持统计独立，并服从非高斯分布，能更好地表现数据间的本质结构；然后，确定支持向量机作为分类器，以抽取的独立分量作为支持向量机模型的输入参数，建立超长大直径钢管桩的承载力预测模型ICASVM_Q；最后，采用某大桥的工程数据对预测模型进行测试。结果表明，ICASVM_Q的预测效果明显优于以原始数据作为支持向量机模型输入的SVM_Q模型的预测效果。可见，采用将独立分量分析与支持向量机相结合的方法建模预测超长大直径钢管桩的承载力是可行的，ICASVM_Q模型的预测结果可用于超长大直径钢管桩承载力的设计参考，具有一定的工程应用价值。这种方法还可以用于其他领域的智能预测研究中。

吸力贯入平板锚被用于系泊深海浮式结构，实际应用中必须预估平板锚旋转安装过程中的丢失埋深。采用大变形有限元方法探索非完全粗糙平板锚在正常固结黏土中的旋转过程。大变形有限元法通过网格重剖避免平板锚大幅值平动和转动引起的土体单元扭曲。根据平板锚旋转到达的埋深，实时更新“锚-土”界面上的摩擦剪切强度。将数值模拟结果与离心机模型试验进行对比验证，表明高岭土中平板锚表面的粗糙系数约为0.3。平板锚丢失埋深随粗糙系数的减小而增大，但粗糙系数对丢失埋深的影响受平板锚厚度比和拉力偏心比的耦合作用。厚度比和偏心比越小，粗糙系数对丢失埋深的影响越显著。

对于超固结黏土和密实砂土等软化材料或非关联塑性材料组成的地基、边坡及挡土墙墙后土体，在其破坏过程中，会产生应变局部化现象，使得控制方程的类型发生改变，从而导致出现数值解不惟一和解的网格相关性等现象。为了克服这些数值困难，基于强间断分析方法，及单元内嵌不连续面的有限元模型，对地基、土坡、墙后土体的渐进破坏过程进行了数值模拟。计算结果表明，单元内嵌不连续面模型可以有效地模拟土工结构失稳破坏过程，并且能够明显地改善采用常规有限元方法所产生的网格尺寸相关性问题。这一方法可作为传统极限平衡法进行稳定分析、承载力分析的有益补充。

工程实践表明，狭窄基坑围护结构变形相对较小；而超宽基坑围护结构变形相对较大，并伴有明显的踢脚变形。由于目前常用的杆系有限元算法不能考虑基坑宽度对围护上土压力的影响，使狭窄基坑设计时偏于保守，造成较大浪费；较宽基坑设计时偏于危险，造成基坑施工风险。推导了可以考虑基坑宽度影响的围护结构上土压力折减因子的计算方法，对基坑工程杆系有限元分析的荷载取值进行了调整，改进了目前基坑设计采用的杆系有限元方法。针对24、32、42 m 3种宽度分别进行了离心模型试验。试验结果表明，传统的杆系有限元方法计算结果在考虑基坑宽度影响时明显与试验结果不符。应用所提理论对试验成果进行了分析，证明了方法的合理性。此方法是对目前基坑设计采用的杆系有限元方法的必要修正，值得在基坑设计时推广。

将颗粒抗转动模型引入离散元程序中，模拟了砂性填土刚性挡土墙平移过程中的被动土压力发展过程，对比分析了考虑和不考虑抗转两种情况下墙后土压力随位移的变化规律及墙后填土微观物理量的变化规律，揭示了颗粒抗转动能力对墙后土压力大小和分布的影响。研究结果表明，不管是否考虑颗粒抗转动作用，被动土压力沿墙深基本呈线性分布，且合力作用点维持在距墙底1/3墙高处，但考虑颗粒抗转动作用时总土压力随位移量增大的幅度更加明显，且模拟结果更接近Coulomb理论解。平均纯转动率的分析结果表明，挡墙平移时墙底处颗粒转动速度较大，该处能量消散较快；若考虑颗粒抗转动作用时，该处平均纯转动率值增加。

桩基础对邻近场地作用冲击荷载的响应本质上是桩-土组成的体系在冲击荷载下的整体动力相互作用问题。为了研究该问题，采用有限元法模拟冲击荷载引起桩基础的振动。利用通用有限元分析软件ABAQUS建立了有限元-无限元（FE-IFE）耦合分析模型，分析了冲击荷载作用时桩基础动力响应的规律，并对影响桩基础响应的因素进行了探讨。计算结果表明，桩的振动程度取决于冲击荷载作用间距和冲击荷载能量，而冲击荷载作用间距越远，桩的振动波长越长。

基于破损力学理论，将结构性黄土抽象成具有一定结构强度的结构块和摩擦带组成的二元介质模型。对结构性黄土体来说，局部化剪切带问题也是土体的破损问题，剪切带萌生发展的实质就是结构块向摩擦带转化的动态过程。应用结构性土的双参数破损率二元介质本构模型，采用数值分析方法模拟了平面应变压缩条件下结构性土中局部化剪切带萌生、扩展的过程，研究了不同缺陷方案下局部化剪切带的形态、特性与规律，发现结构性土中局部化剪切带的发展起初是由一段段不连续的微小局部破坏区域在外荷载逐步作用下渐进扩展连接贯通而形成整体剪切带的破坏形式。二元介质本构模型和常规有限元的结合，形象生动地再现了局部化剪切带萌生、发展的过程。

温度和压力的变化会引起含天然气水合物沉积物的分解，其过程伴随着相态转换、孔隙水压力和气压力耗散、热传导、骨架变形等过程的相互耦合作用。基于多孔介质理论建立了描述含天然气水合物沉积物分解过程的数学模型，考虑了水合物分解产生的水、气流动、水合物相变和分解动力学过程、热传导、骨架变形等过程的耦合作用。基于有限元法，建立了模拟水合物分解过程的数值模型，并编制了计算机分析程序。通过对降压法和升温法开采过程的数值模拟，揭示了在水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的变化规律。结果表明：降压法和升温法都会导致储层变形以及产生超孔隙压力，但两种方法作用效果不同；同时，水合物分解过程包含渗流及热传导作用。

借助离散单元法（DEM）建立海底管道上浮模型，模拟分析了不同胶结强度下胶结试样的力学特性；通过微观力学响应（局部变形、胶结点破坏分布和位移场）对海底管道上浮破坏机制进行分析；对比分析了海床砂土胶结强度对管道上浮土体破坏的影响（上浮抗力和地表隆起量）。结果表明：伴随土体变形和胶结破坏，上覆土体的渐进破坏主要集中在上覆土体区域内；土表隆起量随着管道上浮位移的增长而增长；胶结强度较高时，管道周围土体无回填行为，上覆土体有拉裂带形成，仅管道附近土体产生胶结破坏，峰值上浮抗力随海床砂土胶结强度的增加有显著提高

排水是岩土体及工程构筑物渗流控制的主要措施之一，其实质是通过在渗流域内形成潜在溢出边界或低水位边界而实现渗流控制的。在排水渗控条件下，渗流场往往具有强烈的边界非线性特征，Signorini型变分不等式方法从理论上为稳定和非稳定排水渗流问题提供了有效的分析方法，但其实际效果还需要得到试验的验证。通过开展含5个排水廊道的排水砂槽模型试验，研究了复杂排水条件下砂土渗流的基本规律，并通过试验数据与数值计算成果的对比分析，论证了Signorini型变分不等式方法的有效性和正确性。试验结果表明，在稳定渗流条件下，排水砂槽上游侧3个排水廊道对渗流控制起主导作用，而下游侧2个廊道则失去排水功能，数值计算与试验成果吻合较好；在非稳定渗流条件下，受测压管精度、砂样均匀性和毛细效应的影响，数值计算与试验成果存在一定偏差，但也较好地揭示了复杂排水条件下砂槽中的非稳定渗流特征。排水砂槽试验结果验证了Signorini型变分不等式方法的有效性和正确性，为复杂排水条件下岩土体及工程构筑物的渗控结构优化设计提供了有效的分析手段。

针对我国须采用密集库群来提高油气地下存储中资源利用率的现状，对近置已有盐岩溶腔库群运营模式下储库稳定性和收缩变形展开了研究。基于声纳测腔成果，建立了符合实际存在的单腔模型及库群模型。对模拟结果进行了对比分析，明确了库群运行模式对储库稳定性的影响规律。发现储库相对位置和深度的差异、夹层地层倾角的存在、相邻储库体积和形状的不等同3个因素会导致某些腔体的收缩变形不对称、腔体形变不规则；不同于单腔的最大位移区域固定出现在腰部，库群模式下受周围腔体的影响，而并无固定的腔壁位移最大点位置；呈现板状存在贯穿整个库群的泥岩刚度大、蠕变性能低，并且其和盐岩交界面的抗剪能力较强，可以提高库群的整体性和稳定性；考虑地层倾角的夹层变形特性成为对库群密闭性不利的影响因素，泥岩-盐岩交接面的拉伸以及泥岩夹层本身的扭转弯曲会使泥岩层产生裂隙，贯通的裂隙可导致各个腔体失去独自运行的能力，影响储库运行效率

高坝泄洪雾化雨入渗是影响其水垫塘边坡稳定的关键因素之一。为分析乌东德水电站水垫塘边坡受泄洪雾化雨影响程度，选取水垫塘边坡典型断面，建立二维非饱和、非稳定渗流计算模型，采用有限元法模拟泄洪雾化雨入渗过程，分析雾化雨入渗条件下坡体饱和区范围及压力水头的变化规律，同时对比研究坡面防护措施的效果。结果表明，对于坡体内部渗透性上强、下弱的部位，随着入渗补给量的持续增加，在阻水部位压力水头会逐渐升高；当坡面采取弱透水材料防护后，可显著减少坡面雾雨入渗量，从而显著降低雾化雨入渗对坡体渗流场的影响

采用离散单元法对水库库岸边坡的动态破坏过程进行了研究，给出了计算流程并开发了相应的软件。介绍了离散单元法的基本原理，分析了常用的计算滑坡速度方法的不足及用离散单元法的优势，基于离散单元法提供的块体运动信息并结合波动方程模拟了滑坡体滑入水库时所激起的涌浪。此外，采用离散单元法研究了滑坡的堆积形状。通过算例验证了方法的可行性与程序的正确性。算例结果表明：块体在坡面上运动时，用离散单元法计算得到的块体的速度和能量法与潘家铮法一致，且更方便、更高效；由于涌浪的叠加，多个块体所激起的涌浪高度比单个块体的涌浪高一些，这表明在进行涌浪分析时，考虑多块体的涌浪叠加效应是至关重要的，滑坡的堆积形状为滑坡的灾害评估提供了依据。通过自行开发的离散单元法软件模拟了块体的滑动和涌浪的产生及其传播过程，其模拟结果为研究边坡的滑动破坏的启动、破坏过程及滑坡的风险评价提供了新的思路。

在使用有限元方法求解非饱和土渗流问题时，土-水特征曲线和渗透率函数的强烈非线性经常会造成计算中出现迭代不收敛、计算误差大等问题。基于变量变换的思想，结合时间步长自适应技术提出了一种求解非饱和渗流问题的新方法——欠松弛RFT变换方法（ATUR1）。ATUR1方法通过变量变换，大大降低了Richards方程中未知数在空间和时间上的非线性程度，从而改善这种非线性所带来的计算收敛困难和精度差等问题。欠松弛技术的引入减少了迭代过程中的振荡现象，进一步提高了非线性迭代计算的效率。时间步长自适应技术则有效地控制整个计算过程的误差。数值算例结果说明，ATUR1可以有效地提高计算效率和精度，是一种准确有效的计算方法。

随着公路跑道建设的快速发展和粉砂土路基的广泛应用，飞机荷载作用下粉砂土路基稳定性还有待进一步研究。采用拉格朗日差分方法，利用Byrne模型描述饱和粉砂土孔压变化，分析了飞机荷载作用下粉砂土路基孔隙水压力、位移以及瞬时屈服区的变化规律，并通过室内模型试验验证了结果的合理性。研究结果表明：在飞机荷载作用下，粉砂土路基超孔隙水压力、位移分布以及应力状态受加载频率、加载时间及荷载峰值影响较大，其中加载频率5 Hz是一个关键控制指标，在设计中应给予重点考虑。

由于地震效应、重载车辆的震动效应或由于不同爆炸物引起的强烈冲击效应，都会给城市地下空间结构带来较大的影响。通过土体的混凝土改进剑桥动力本构模型和混凝土塑性损伤本构模型，建立地表爆炸冲压荷载简化计算模型，对城市地下空间结构在TNT当量100 kg的炸药爆炸冲压荷载作用下进行了动力分析，研究了结构埋深、土体刚度对结构动力响应的影响，分析了远场爆炸地震波作用下地下空间结构的动力响应。计算结果表明，地下空间结构中部顶板产生了轻微的拉伸损伤；当埋深小于5 m时，结构动应力响应较大；结构覆盖土刚度越小，土对爆炸能量的吸收作用越显著；由于爆炸产生的地震波频率高，其对结构动应力的影响较小。研究结果对地下结构的抗爆设计具有一定的参考意义