铁路相对于公路对承载力和沉降控制都提出了更高的要求。现浇混凝土大直径管桩（PCC桩）技术首次在南京南站联络线铁路工程中应用，为了研究PCC桩加固铁路路基的工作特性，开展了PCC桩加固铁路软土地基的现场检测与监测试验研究。现场检测包含静载试验、低应变检测和开挖检测。现场监测内容为：桩土应力、地基和路堤水平位移、表面沉降、分层沉降、土工格栅张力、孔隙水压力等。质量检测结果表明，PCC桩施工质量良好，承载力达到铁路地基设计要求。现场监测表明，地基沉降在填土结束后3个月稳定，最大水平位移为13 mm，路基沉降稳定快，水平位移小，路堤稳定性高，能满足铁路严格控制沉降和快速施工的要求。研究成果对PCC桩复合地基加固铁路地基的设计和应用提供了依据。

填埋是污泥消化处置的方法之一，由于污泥的工程特性较特殊，填埋会引发很多环境岩土工程问题。考虑到填埋工程会进行分层碾压铺填，在标准击实试验的击实功下制备试样，通过污泥与垃圾土混合后的直接剪切试验、渗透特性试验，考虑淋滤液和降解产气压力共同影响，进行边坡稳定分析。结果表明：污泥和垃圾混合后的强度比垃圾土的强度低，比污泥的强度高，改善了污泥的强度特性；污泥掺入垃圾后的渗透系数与垃圾土的渗透系数相当，没有劣化垃圾土的渗透特性，但比污泥的渗透系数有显著提高；随着污泥掺量的增加，边坡安全系数会先提高后降低，因此，应结合试验和稳定计算结果，确定实际工程的污泥掺入比；考虑降解产气对边坡稳定的影响，安全系数会降低约15%～20%。

以天津滨海新区吹填场地经过真空预压处理的吹填软土为试验材料，对原状土及其重塑土基本性质与蠕变特性进行了试验研究。试验结果表明：经过真空预压处理后的吹填软土同时具有结构性和蠕变性，结构性的存在，对土体蠕变具有重要的影响。在修正的剑桥模型的基础上，对其进行改进，使其考虑结构性的影响，并以此作为蠕变屈服函数，建立了考虑结构性影响的吹填软土半经验半理论蠕变模型。计算结果表明，该模型符合结构性吹填软土实际，可在工程实践中应用。

正确评估管棚加固围岩的抗爆性能，对坑道口部防护设计十分重要。基于相似模拟理论，用不同配比的水泥土替代自然岩体和注浆岩体，用塑料管替代钢管，模拟管棚超前支护坑道口部在爆炸荷载作用下的抗爆性能。制作了口部相似模型3件，模型长×宽×高为2 m×2.2 m×2 m，在顶部直接爆炸，分别模拟无管棚、1层管棚和3层管棚下，坑道口部动力响应和破坏特征。试验表明：管棚超前支护能有效加固坑道围岩，整体性增强，受力分布合理；随着管棚层数增加，口部破坏明显减弱，拱顶破坏范围从1.55 m减小到0.45 m、主裂缝最大宽度由25 mm减小到3 mm、网状裂缝最大宽度由24 mm减小到0.3 mm、裂缝条数由14条减少到3条、模型顶部爆坑体积由0.12 m3减小到0.05 m3。管棚超前支护能有效地将爆炸荷载的破坏作用控制在管棚加固层之外，抗打击能力明显增强。

应用分形几何的方法对冲击加载试验中大理岩破碎块度分布进行统计分析。结果表明，大理岩的冲击破碎块度分布具有分形特征，采用破碎分形维数对岩石破碎过程进行定量描述，可以合理地反映大理岩冲击破碎的程度；大理岩的平均破碎块度与冲击加载速率有着较强的相关性，随着加载速率的提高迅速减小；建立了能量吸收与破碎分维的关系，从能量吸收的角度可以较好地解释破碎分维的变化规律。破碎分维是评价岩石冲击破碎块度分布的理想指标，可较为全面地反映岩石冲击破碎的全过程。

沙漠风积沙地基输电线路杆塔基础设计是当前我国电网建设中的关键研究课题之一。沙漠风积沙属于特殊土地基，这种地基上的输电线路装配式基础缺少相关设计依据。针对沙漠风积沙地基输电线路基础工程的特点，进行了输电线路装配式基础的真型试验，得到了上拔与水平荷载、下压与水平荷载联合作用下的承载变形特性、基础构件的应变特性、基础底板与风积沙地基之间的接触压力变化规律。根据测试结果，确定了沙漠地区风积沙地基装配式基础的地基承载力和上拔角取值，得到了基础稳定的最不利工况，有助于提高基础设计的可靠性和合理性。试验结果为沙漠地区台远-塔中220 kV输电线路基础工程的设计提供了依据。

通过在单轴压缩下实施的声发射测试，研究焦作砂岩受20～1 200 ℃温度作用后的声发射演变过程；结合不同温度下砂岩的力学性质，通过声发射参数分析研究砂岩在不同受力阶段的声发射特点。研究表明：400 ℃以内温度对砂岩的声发射影响不太明显，在100 ℃后和600 ℃后声发射振铃累计数均发生急剧变化，100 ℃是砂岩裂纹扩展发育的门槛值，600 ℃后砂岩内部结构成分发生了变化，声发射现象较为明显。600～1 200 ℃时，砂岩呈现出明显的脆塑性转变现象，高温导致声发射信号的时间有所推迟，声发射信号增长率不断上升。1 200 ℃后，砂岩释放密集的声发射信号，呈现出塑性破坏特征。

全面系统地研究了沉积地层系统三维实体构模的原理、方法及实施过程。针对沉积地层系统的几何结构特征，提出了一种基于钻孔数据的三维实体模型生成方法“钻孔-层面-实体法”。该方法首先使用二分拓扑结构将钻孔数据离散化为一系列散点，基于这些散点插值拟合出各个地层顶、底界面的初始高程，自动推算出缺失地层的地质成因；然后按照不同的地质成因，自动对缺失地层及其控制界面进行交切处理、高程调整与一致性处理；最后生成用三维块体或三棱柱体元充填的三维实体模型。通过上海城建工程中的一个应用实例验证了“钻孔-层面-实体法”的有效性。

通过在高强硅粉砂浆材料模型中预制特定倾角和特定尺寸的单裂隙，以常规三轴压缩试验为手段，研究单裂隙试样的破坏特性。试验中观察到3类典型的裂纹，即拉伸型裂纹（Ⅰ型）、滑移型裂纹（Ⅱ型）和撕开型裂纹（Ⅲ型），其中Ⅱ型、Ⅲ型裂纹在三维试验中普遍存在，Ⅰ型裂纹仅在部分试件中观察到；三轴压缩条件下试样的破裂模式有3种，即拉剪复合破坏、“X”型的剪切破坏和沿裂隙面的剪切破坏。试验结果表明：三轴压缩条件下的单裂隙试样的裂隙扩展规律与预制裂隙关系密切，围压是试样宏观破裂模式的主要影响因素，预制裂隙长度主要影响裂隙扩展的规模，预制裂隙倾角则是新裂隙起裂的诱因。

节理对卸荷条件下岩体的力学性质有重要影响。通过含2条不同间距预制断续节理岩体的三轴卸荷破坏试验，研究了节理岩体在卸荷应力条件下的应力-应变特征、强度、变形特征、破坏规律及节理间距对岩体力学性质的影响。研究表明：相比于完整岩体，节理岩体卸荷破坏时从峰值强度跌落至残余强度过程中轴向应变较大，为完整岩体的3～4倍，岩体破坏时极限强度明显低于完整岩体，脆性特征不如完整岩体明显；节理岩体卸荷破坏时，变形模量有较大幅度的降低，其降低程度是同条件下完整岩体的6～7倍，节理间距越大，变形模量降低程度越大；与含预制节理岩样三轴加载试验结果相比，节理岩体卸荷条件下破坏程度更为强烈，除剪切破裂面外，沿最大主应力方向分布的不同级别的张性裂隙非常发育，预制节理的间距对岩体破坏形态影响不大。

在修正剑桥模型的基础上，提出了一个非饱和土毛细滞回与骨架变形耦合的弹塑性本构模型。该模型考虑了基质吸力与饱和度对屈服应力的影响，可以同时描述非饱和土的弹塑性变形特性与毛细循环滞回效应。根据塑性体变的产生使非饱和土进气值增大的特点，建立了变形对土-水特征曲线影响的数学描述。该模型有效地考虑了饱和度对前期屈服应力的作用，准确地反映了土体在不同土-水状态条件下（脱湿和吸湿过程）强度特性的变化，而且还可以有效地描述水力循环历史对土体变形的影响。通过与试验数据对比，证明了该模型能够模拟非饱和土的主要力学特性。

引入一种基于滑移线上非线性本构关系的圆形洞室计算模型，并从这个模型推导得出洞室开挖后应力状态的非连续表达式。在该表达式中围岩的应力分区以及其中的应力值由一个不定的荷载参数控制。通过引入边界条件的方法确定荷载参数，解决了荷载参数不确定的问题。从围岩的应力分布状态确定荷载参数的取值范围，并计算得到不同荷载参数范围内围岩应力分布曲线。将围岩应力状态的解析解与局部剪切应变二维有限元程序的数值解进行比较验证，一致性较好。

归纳了目前应用较为广泛的爆破损伤模型关于损伤变量的定义方法，基于FORTRAN与LS-DYNA自定义接口，将5种典型的爆破损伤模型成功导入LS-DYNA。根据具体的工程实例，对5种爆破损伤模型计算的精确性进行了对比计算和验证。结果表明，KUS模型与RFPA模型对应的结果与实测值更接近。选取计算结果较为准确的KUS模型进行改进，考虑压缩损伤，并修正了宏观弹性常数的确定方法，建立了拉压损伤模型，并对该模型的计算精确性进行验证，结果表明，该拉压损伤模型可以更好地定量描述岩体爆破损伤范围。

为研究和对比不同压实度铁路路堤边坡的地震响应，设计了路堤本体压实度分别为95%、91%、87%和83%的4组路堤边坡模型，开展了不同压实度路堤边坡的振动台试验研究。通过穿插进行白噪声激励得到不同压实度路堤边坡的动力特性参数；通过施加不同类型和不同强度的地震动激励，研究不同压实度路堤边坡加速度放大倍数分布规律及其影响因素。结果表明，随着地震动激励次数的增多，路堤边坡自振频率下降，阻尼比增大，压实度对路堤边坡动力特性变化影响显著；加速度放大倍数沿路堤边坡高度呈非线性增大，加速度放大倍数随地震动激励强度增大而减小；台面输入的地震波经路堤边坡传播后，其频谱特性发生了明显的变化，不同压实度路堤边坡对地震波频谱特性的影响不同；不同地震动激励下不同压实度路堤边坡的加速度放大倍数分布情况有所差异，这与地震动频谱特性和路堤边坡动力特性参数有关

采用0.125 g TNT当量的微型炸药球作为爆炸源，利用在? 1 370 mm×1 200 mm黄土样品180～1 280 m•kt-1/3范围内实测球面波径向粒子速度数据为基础，结合强间断波相容条件及变模量本构模型假设，反演得到黄土的弹性模量E=（1.927±0.216）GPa、体积模量K=（1.284±0.144）GPa及剪切模量G=（0.771±0.086）。把黄土视为线黏弹性ZWT（朱-王-唐）材料进行数值模拟，以实测粒子速度幅值vmax、位移幅值umax及对应时刻作为数值模拟结果的对比参数，定义了误差函数，其极小值对应的松弛剪切模量GM =0.13 GPa、松弛因子? M =21 µs，将GM、? M作为黄土黏弹性本构参数的描述对球面波在黄土中的传播进行了数值模拟，结果表明：模拟得到的粒子速度曲线与试验曲线吻合较好，粒子速度幅值vmax、位移幅值umax与试验结果的最大偏差分别为8%、6%；粒子速度、位移幅值对应时刻与试验结果的最大偏差分别为1%、5%；数值模拟得到不同比距离处的径向应力? r、切向应力? ?、径向应变? r、切向应变?? 与基于强间断及变模量模型假设得到的结果具有较好的一致性。

针对某水电站层间错动带的原状样与重塑样，模拟现场地应力条件，在试验法向应力高达10 MPa条件下开展了反复直剪试验。试验结果表明：原状样峰值强度高于重塑样，但强度下降较快，二者残余强度趋于一致；此外，试样发生了大规模的颗粒破碎，采用颗粒相对破碎势Br量化重塑样剪切面附近区域与非剪切面附近区域颗粒破碎程度，对比发现，前者颗粒破碎程度高于后者，且破碎机制不同；剪切面颗粒破碎是高压力下残余强度包线非线性的根本原因：剪切强度的下降（残余强度与峰值强度的比值）与Br和S2（试验前后小于粒径< 2 µm 颗粒含量的比值）呈线性关系，颗粒破碎导致的能量释放和不断产生的黏粒（< 2 µm）降低了剪切强度。

库水位变幅带是库岸边坡稳定的敏感地带，饱水-风干循环作用下岸坡岩体的强度将如何劣化，以及由此引发的地质灾害问题都是十分严峻而又不可回避的。特选取三峡库区典型库岸边坡变幅带区域砂岩为研究对象，进行饱水-风干循环作用试验，试验结果表明，在饱水-风干循环过程中，砂岩试样的抗压强度、凝聚力和内摩擦角均逐渐劣化，变化趋势基本一致，而且，浸泡时水压力变化幅度越大，饱水-风干循环次数越多，损伤效应越明显，说明水压力的升、降和饱水-风干循环作用对岩样的损伤有累积作用。最后，基于砂岩试样的饱水-风干循环作用试验研究，对饱水-风干循环作用的水-岩作用机制进行了详细地探讨。研究成果对于把握库岸边坡变幅带岩体性质劣化规律具有较大的参考价值，为库岸边坡的长期稳定性分析提供了有益的依据。

基于某高速公路路基花岗岩全风化土浸水湿化的情况，采用GDS非饱和三轴仪进行了接近实际应力路径下三轴“单线法”湿化变形试验，研究了试样在不同围压、不同湿化应力水平下的湿化情况，得到了试样在湿化前后应力-应变曲线，轴变与体变间的变化规律，经成果分析表明，试样在湿化过程中均产生了轴变与体变，并且经湿化变形后产生了各向异性。当初始有效围压相同时，各湿化应力水平下的抗剪强度指标c、? 值近似相等，与干样相比，湿样的黏聚力c值减少明显，内摩擦角? 值变化不大。在初始有效围压较低情况下，试样约在轴向应变达10%左右时体积变形由剪缩变为剪胀，而在初始有效围压较高的情况下则没发生类似的现象。

采用伺服刚性试验机对天然膏岩开展三轴压缩试验，研究了温度及围压对膏岩强度及变形特性的影响。结果表明，膏岩在不同围压下均具有良好的塑性流动特性，加载后无明显的剪切破坏面，而是出现明显的侧向膨胀。根据三轴试验结果，利用摩尔-库仑定律得到了膏岩的强度准则及抗剪强度参数。升高温度导致膏岩强度降低，且高温下石膏发生晶型转变，从二水石膏脱水转变为半水石膏，利用扫描电镜和X衍射对此过程进行了研究。脱水过程导致瞬间孔隙应力增加，膏岩破坏特性由延性转变为脆性。随着持续加载，破裂断面逐渐愈合。膏岩显著的塑性流动能力及快速的裂隙愈合能力对于天然气盖层的封闭稳定性具有重要意义。

基于厦深铁路潮汕车站地基处理加固工程，完全参照原型的软土地基地层分布情况，设计了两种不同桩间距下的超大面积深厚软土桩-网复合地基物理模型试验，对荷载传递机制与不同桩间距下桩体荷载分担比、桩土应力比及地基沉降规律等进行了系统研究。结果表明，桩身轴力沿着桩身高度往下先逐渐增大到某一深度后又逐渐减小，随着桩间距增大，桩承担上部荷载的方式由摩擦桩逐渐向端承桩变化；随着桩间距增大，桩身中性点下移，桩身最大负摩阻力出现的位置下降，且其值减小；桩间距对桩-土应力比有显著影响，而对桩体荷载分担比影响较小；不同桩间距下，两桩中心桩间土与桩顶差异沉降均小于4桩中心桩间土与桩顶差异沉降；随着路堤填土荷载增加，土工格栅表现为拉应变逐渐增大，拉应变曲线刚开始比较平缓，后逐渐变陡，增大的速率先慢后快。

应用电阻率测井原理，建立了一套大型露头模型平面流场测量方法。在此基础上利用特低渗透天然砂岩露头制作大型露头模型进行流场分布规律研究。研究表明，对于平行岩样具有非线性渗流特征的大型露头模型，其井网单元内平面流场特征为注入流体沿主流线方向快速突进，但波及范围较小，且存在不流动区，驱替效果较差。分析了不同驱替倍数下流场的变化规律，对比研究了不同因素对流场以及有效驱动的影响。大型露头模型能直观地反映流场动态的变化过程和驱替效果，能够更好地模拟实际油藏渗流规律。

以典型软岩－泥质粉砂岩为研究对象，进行了不同应力水平下的恒轴压、分级卸围压室内流变试验。试验结果表明，软岩在卸荷条件下的轴向及侧向流变变形较大，各向异性显著。在恒定围压较高时，轴向流变变形较大，而随着围压逐级降低，侧向流变变形发展较轴向更快，试样在破裂围压下的侧向变形远大于轴向。通过深入分析软岩卸荷流变试验成果可知，线性Burgers流变模型能较好地反映各级围压下流变曲线的衰减流变及稳态流变阶段，但对于破裂围压下的非线性加速流变阶段无法描述。基于上述分析，建立一个非线性损伤流变模型，采用Levenberg-Marquardt非线性优化最小二乘法对试验结果进行拟合，并获得软岩的非线性流变参数。经比较，拟合计算与试验曲线吻合程度很高，说明该流变模型能较好地反映软岩卸荷流变各阶段的曲线特征。

当前既有以及新建的隧道结构大多采用复合式衬砌形式，在长期使用过程中，初期支护不可避免会出现劣化甚至失效的情况，会对隧道结构整体的承载力及耐久性造成影响。通过室内模型试验，采用可劣化的石膏模型制作初期支护的各构件，对其劣化失效过程进行模拟，记录二衬结构的状态变化，再通过增加荷载确定隧道结构整体承载力的变化情况。试验结果显示，钢架和喷射混凝土层的劣化对二衬结构的影响要比锚杆劣化的影响大得多，然而单纯的初期支护失效并不会造成二衬结构的破坏，且二衬结构还有较大的安全余度；初期支护构件劣化都会造成隧道结构整体承载力的降低，锚杆的影响最为明显，钢架及喷射混凝土失效对整体承载力降低影响不大。

随着能源地下储备的日益迫切需求，越来越多的盐岩地下储库开始投入使用。盐岩地下储库因其良好的使用功能，愈发被世界各国所采用。因此，对盐岩储气库运营期的安全稳定性研究具有重要的理论意义和工程应用价值。运营期间，储库腔体将受到随时间变化的储气内压的作用，同时，客观存在的诸多不确定性因素不可避免地使盐岩地下储库具有一定的风险性，而由于这种不确定性很难采用确定性方法对其进行研究。以金坛盐岩地下储气库为例，基于有限元软件ANSYS，建立储气库运营期腔体内压-时间历程曲线，对储气库长期流变进行了瞬态力学分析，并基于随机力学分析方法，以体积收缩作为风险控制指标，利用ANSYS-PDS得出储气库在整个运营期失效概率的变化规律。计算表明，在周期性变化的储气内压作用下，腔体位移呈波浪线形不断增长，但增幅逐渐降低；同时，储气库失效概率呈现先慢速增长再快速增长最后逐渐趋于稳定的变化规律。探讨了注采气速率对储气库稳定性的影响，适当降低注采速率可抑制腔体收缩，有利于提高储气库的稳定性。对类似盐岩储库运营期风险分析与评估具有借鉴意义。

大相岭隧道富水断层区段极易引起突水、突泥现象，具有很大施工风险，高位排水能够有效降低掌子面前方高水压力积聚程度。基于现场实测和动态流-固耦合数值力学方法，研究不同水位条件下高位排水工法与隧道稳定性之间关系，提出最优高位排水管分布方案。研究得出：大相岭隧道F6断层水压最高达到1.98 MPa，排水后可实现安全施工，衬砌背后水压降低至10 m左右，因此，防涌突水主要集中在掌子面开挖期；拱顶排水管排水量最大，越靠近拱脚的位置排水能力越差，从拱顶到拱脚呈下降趋势，应使拱顶附近排水管密度大于拱脚附近；实际施工中为更快达到均匀降水效果，应先对拱顶部位打设排水管，后对拱脚部位打设排水管；研究了排水管根数、排水量及掌子面挤出变形相互关系，从经济性和疏水加固效果出发，提出了排水管合理布置方法及建议参数，对富水断层隧道掌子面防突与塌方及运营隧道结构设计具有重要参考价值。

关于大理崇圣寺三塔中南、北小塔的倾斜原因一直有多种说法。在现场详细工程地质调查和室内试验基础上，结合区域地质与历史文献资料，对可能导致倾斜的地基不均匀性、地震作用进行研究后提出：由地基不均匀性形成的倾斜不应占主体，地震作用应是塔体出现倾斜的主要因素。地震导致的塔体顶部鞭梢效应非常明显，这与塔顶在历史上多次震坏事实相符；塔体下部压应力波动幅度大，但相对砖砌体强度来说有一定安全余地；而在高强度地震作用下，中部出现拉应力，对塔体结构破坏明显。而塔体下相对软弱的粉质黏土层在减缓地震波向上传播、减少塔体的动荷载作用上有明显效果。

对锚索梁支护及组合构件耦合支护研究现状进行了总结分析，指出锚索梁支护系统组合构件耦合支护研究的必要性和意义。以“先控后让再抗”支护理念为指导，研发出高强让压型锚索箱梁支护系统。通过层次分析法得到支护系统各构件权重值，提出了支护系统构件整体性能利用率、耦合效率和围岩控制效果3个指标，进行的13种数值试验对比方案结果表明：Ⅱ12c+? 22锚索、Ⅱ12b+? 22锚索和Ⅱ12a+? 17.8锚索方案对应的支护系统均具有较高的耦合效率；锚索型号对支护系统耦合效率具有较为显著的影响；增大预紧力有助于进一步提高构件整体利用率、耦合效率，改善围岩控制效果。设计制作了测力箱梁，选择Ⅱ12b+? 22锚索方案对应的锚索梁支护系统进行了现场试验，测站监测结果显示，支护系统在掘巷期间的整体性能利用率为54.51%，构件耦合效率达到75.61%，系统各构件达到了同步承载的效果，巷道顶板沉降量和两帮移近量分别为148 mm和180 mm，较好地控制了巷道围岩变形。

在工程抗震设计领域，以SHAKE为工具的场地反应分析已得到广泛应用。场地反应分析简单、易行，然而要得到准确、可靠的分析成果仍需要长期的经验积累和相当的技巧。其中需特别注意的是：场地反应分析所需要的各土层参数均具有相当大的不确定性。这些不确定因素主要来自于：初始剪切模量G0（或最大剪切模量Gmax）、剪切模量衰减曲线、阻尼曲线以及可能存在的软弱土层。对于大型基建工程，场地反应分析的成果对于整个工程的安全、经济性都有重大影响；因此，针对其不确定性应该进行严谨地论证，并在工程设计中充分考虑。建议对各主要参数进行敏感度分析，并将结果综合起来以形成一套理性、可靠的场地反应分析方法。

冰水堆积体是一种典型的混合介质，由软弱“土”与坚硬“石”构成，其参数选取和分析方法困难。利用数字图像重构方法模拟冰水堆积体结构特征，可反映块石分布特征；以基于图像识别的块石分割和颗粒离散元建模分析方法，研究了堆积体内介质分布、土体颗粒强度对混合介质力学参数的影响规律，分析了冰水堆积体变形、峰值抗剪强度及峰后段抗剪强度的变化规律。结果表明：冰水堆积体混合介质在峰值前的变形曲线呈非线性硬化性，峰后呈现塑性特性，其综合抗剪摩擦角随基质土的黏结强度提高而降低；当块石含量小于25%时，抗剪切强度近似等于基质土强度，块石含量高于25%时，抗剪切强度随块石含量增加而提高；由于受块石空间分布影响，块石含量与摩擦角间的相关性要比其与黏结强度间的高；该成果应用于云南古水水电站坝前冰水堆积体发现，含块石混合介质内摩擦角比纯土高0°～8°，与工程判断较吻合。该方法能弥补室内试验不能考虑大尺寸块石的困难，可作为室内试验获取力学参数方法的有益补充。

基于Abaqus软件64CPU并行计算集群平台，建立了车辆-轨道-高架桥-基础-地基耦合的三维有限元分析模型。得到了不同工况下列车运行时引起的地表振动特征，对地表振动振级随着与桥墩距离增大而衰减的规律进行了参数化分析，结果表明，随着列车车速的增大，地表振动振级明显增大；与空载时相比，列车乘客满载时仅靠近桥墩处的地表振级略微增大，对远处几乎无影响；列车车厢数量对地表振动振级的影响不明显；列车双线运行时引起的地表振动振级比单线运行时有明显的增大。扣件刚度的增大会略微减小地表振动振级。随着桩长的增加，地表振动振级有较大幅度的减小；增加桥墩的跨度能减小地表振动振级，但增加到一定值时再增加也不会有明显的减振效果；桥墩高度对地表振动振级无明显影响。随着场地土层剪切波速的增加，地表振动振级呈逐渐减小的趋势。

采用数值计算方法对地下高边墙拱形结构在爆炸作用下爆炸荷载的分布规律进行了研究。研究结果表明，拱形部分荷载分布主要受爆高、跨度、观测点角度的影响，荷载分布形式是以拱顶为对称轴的马鞍形。爆高与跨度的比值越大，结构上的荷载分布越均匀，反之，则越集中；边墙部分荷载分布主要受爆高、跨度、边墙高度影响，从墙顶开始沿着墙体逐渐衰减，最终趋于均匀。在此基础上，给出了自由场地下大跨度拱形结构荷载的计算方法，并计算了拱形结构上的荷载系数，发现沿着拱形荷载系数并不是固定值，在拱顶最小，近似等于1.5，且随拱角的增加而变大。

利用Aleksandrowski推导的断层擦痕侧伏角公式，提出了一种改进的构造应力张量反演法。根据不同应力比值下构造应力与断层擦痕侧伏角的关系，利用最小二乘法，详细推导了构造应力张量的反演方法，最后利用Matlab软件编制程序实现了该计算过程。在此基础上，现场调查了江西武山铜矿北矿带的断层滑动数据，利用上述改进方法反演了该地区的构造应力张量方向特征。将上述反演结果与由震源机制解获得的最新构造应力场结果进行对比分析，并结合研究区断层的展布特征及所在的地质构造背景，获得了该地区自晚侏罗世以来的构造应力场特征，表明该地区构造应力场具有一定的稳定性。改进后的构造应力张量求解过程及工程应用表明，将Aleksandrowski的图示法和Etchecopar等的反演法结合起来反演构造应力张量，是对已有方法的改进，具有更加简单、实现容易等特点，计算结果比较符合实际。

动力有限元计算结果的真实性与模型边界条件的设置和地震波输入高程的选择有着密切的关系。采用动力有限元时程分析法对不同边界和地基条件的大型滑坡体进行了数值计算，在此基础上分析了地基辐射阻尼和地震加速度输入高程对滑坡体动力响应的影响，以及大型滑坡体的地震响应规律。结果表明，上田镇大型滑坡体在动力作用下上部的位移响应值大，剪应力小，而下部则相反；黏弹性边界能有效地降低滑坡体的地震反应，而且地震输入高程的不同对滑坡体的地震响应会产生相当大的影响，地基辐射阻尼和地震波输入的模拟合理性直接影响滑坡体动力分析的客观性。

引入并修正了变刚度的连续屈服节理模型，同时考虑应力拉压和压力（化学）溶解对裂隙开度的综合影响，对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合有限元计算程序作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库的数值模拟，就岩体裂隙刚度变化的2种工况，分析了岩体中的温度、裂隙刚度、正应力、孔（裂）隙水压力和地下水流速的变化、分布情况。结果显示：与裂隙刚度是常数时相比，裂隙刚度是法向应力的函数时计算域中温度较低；岩体应力的大小也有一定不同，其分布与裂隙刚度“场”有明显的相似性；并且负孔（裂）隙水压力的绝对值要略小一点，约是常数时的98%。

对武汉市某超大型超深基坑10幅邻近地连墙跳跃式施工过程进行了三维有限差分数值模拟。数值模拟步骤依次为泥浆护壁成槽开挖、混凝土浇筑及混凝土硬化3个过程。泥浆护壁成槽开挖及混凝土浇筑分别采用常静液压力和变静液压力的方式加载，混凝土的硬化过程采用变弹性模量和泊松比的线弹性实体单元完成。数值计算结果与实测数据吻合较好。对单个跳跃式开挖过程墙上土压力的监测揭示了地下连续墙施工影响应力重分布的变化规律。模拟施工完成后10幅地下连续墙上的土压力值沿墙长度方向随静止土压力值上下波动，波谷出现在槽段连接处附近，波峰接近槽段中心轴，波动幅度大小与土体深度有关。分析表明，泥浆压力、混凝土灌注压力及土压力差值是影响墙后应力重分布波动幅度的主要原因，适当的泥浆重度及合理的注浆方式能避免土体扰动。

该研究为先前深隧道围岩分区破裂现象内变量梯度塑性模型的进一步发展。利用应变梯度模型研究了深隧道围岩的分区破裂现象。作为额外的状态变量，在此引入应变梯度这一新变量。利用虚功原理得到了深隧道围岩的平衡方程、边界条件和流动准则，利用Clausius-Duhem不等式获得了岩体的本构方程。对于圆形深隧道，由上述模型的一般方程得到了弹性变形情况下、具有下降段的弹塑性变形情况下和不考虑弹性变形的塑性变形情况下圆形深隧道围岩的支配方程，得到了解析解，并讨论了解析解的性质。这一模型不仅扩展了隧道围岩的经典弹塑性模型，也为下一步数值研究深隧道围岩的分区破裂现象奠定了理论基础。

提出了一种模拟裂纹扩展的水平集和无网格耦合方法。由于水平集和无网格方法都是建立在离散节点上，因而可以很自然地实现耦合。在该方法中，两个在裂尖处相互正交的水平集不仅用于描述裂纹的几何形态和裂尖位置，而且用于建立无网格伽辽金法（简称EFGM）不连续近似函数中的Heaviside跳跃项和裂尖处的Westergaard扩展项。当裂纹扩展时，则由水平集更新算法确定新裂纹的位置。水平集和无网格耦合法无需使用可视法、衍射法或透明法，克服了这些方法在裂尖处人为引入的不连续且能很好地再生 奇异场；而且节点影响域不受裂纹线切割的影响，在计算中往往使用较小的影响域，保持了整体刚度矩阵的带状、稀疏性；另外，水平集简化了扩展节点的选取和附加函数的建立，其更新过程无需求解演化方程，实现简单且易于编程。数值算例表明本文方法具有较高的计算精度，其模拟的裂纹扩展路径与试验结果吻合得很好，从而验证了本文方法的正确性和可行性。

三维变形体离散元法能够自动检索接触关系，并对具有不规则形状的粗粒土颗粒和结构物进行有限差分网格离散，因此，具有模拟离散-连续耦合问题的先天优势。采用随机模拟技术生成粗粒土三维数值试样，基于变形体离散元进行粗粒土与结构接触面特性的数值试验，研究了不同接触面粗糙程度的接触面力学特性，对比了粗粒土与结构物在单剪和直剪状态下的接触面力学特性，从宏观和细观两个层面分析了数值试验结果。结果表明，数值试验能较好地反映粗粒土与结构接触面的力学特性，其剪应力-相对剪切位移曲线与试验结果规律相似；接触面粗糙程度对接触面的强度和变形特性影响较大，其机制在于剪切对试样的扰动程度不同；直剪和单剪状态下试样剪应力-相对剪切位移均为双曲线，单剪试验的初始剪切刚度低于直剪试验，两种试验得到接触面抗剪强度指标比较接近。

西北干旱地区土遗址受风化、风蚀等破坏严重，大量土质文物亟待加固抢修。加固后土遗址的各耐环境因素及加固机制研究是土遗址加固的理论基础。首次引入颗粒元程序PFC，通过改变模型中颗粒间平行连接强度，对硅酸钾（简称PS）加固前后的土样进行数值模拟。在考虑实际土样颗粒粒径和密度的前提下，拟合了生土PS加固前后的抗压和抗拉强度，并将拟合后的颗粒元模型应用于风蚀模拟。通过随机生成挟沙风颗粒，以一定的速度撞向土体，模拟挟沙风的吹蚀作用。挟沙风颗粒数与循环步数成正比例，因此，可以用挟沙风颗粒数来代表吹蚀时间的长短。挟沙风颗粒的速度则代表挟沙风风速。模拟结果表明，在20 m/s的挟沙风吹蚀作用下，风蚀程度随吹蚀时间的增加而增大，未加固土样的风蚀程度增幅度远大于加固土样；同样吹蚀时间条件下，加固土样的抗风蚀强度明显高于未加固土样。这些模拟结论与风洞试验结果的统计规律一致。本研究拟合的颗粒流模型可进一步应用于PS加固机制研究及耐风蚀、雨蚀、冻融等诸环境影响分析研究。

采用目前边坡稳定性分析比较流行的强度折减法，对比研究了MIDAS/GTS、FLAC、ANSYS配合Drucker-Prager（简称D-P）屈服准则和Mohr-Coulomb（简称M-C）屈服准则时软黏土、硬黏土、弱膨胀土3种工况下计算结果的偏差。软黏土工况下D-P准则和M-C准则计算结果的偏差相对较小，当边坡土体为硬黏土时，采用D-P准则与采用M-C准则计算结果的偏差明显增加。3种软件2种屈服准则下的计算结果都反映出，硬黏土的滑动面比弱膨胀土和软黏土的滑动面浅，而且同等情况下MIDAS计算得到的滑动面比ANSYS计算得到的滑动面浅；坡度较小时FLAC（M-C）计算的安全系数比MIDAS（M-C）计算得到的大，坡度较大时则相反；坡度较小时计算过程中先出现塑性区贯通，后出现计算不收敛；坡度较大时计算过程中先出现计算不收敛，后出现塑性区贯通。坡度较小时计算不收敛时的折减系数与出现塑性区贯通时的折减系数差别较大；坡度较大时这一差别较小，甚至计算到不收敛时塑性区仍未贯通，在用MIDAS计算时这一现象反映得更加明显。

大型滑坡多排、埋入式抗滑桩设计中，需要明确桩排间距、桩顶埋深不同时各排桩分担的滑坡推力的大小及桩身推力分布形式。采用室内模型试验方法，研究滑面形态为折线形、后陡前缓的折线型滑坡在滑面位置已知情况下各排抗滑桩分担的滑坡推力，并总结出折线型滑坡在桩排间距不同时各排桩分担滑坡推力的规律。同时采用有限元强度折减法对桩顶埋深改变时（前排桩不变）桩身推力分布形式的一般规律进行了分析，提出折线型滑坡桩排间距、桩顶埋深的变化能有效改善前、后排桩分担滑坡推力的比例。研究结论对于更加安全、经济地进行多排、埋入式抗滑桩加固大型滑坡的设计具有一定指导意义。

地下结构地震破坏过程模拟是研究地下结构抗震性能的有效手段，通过人工边界条件设置将围岩土体的自重应力作为动力响应模拟的初始状态，实现了地下结构地震响应静-动力耦合数值模拟。基于有限元分析软件ABAQUS，将极限剪应变作为破坏标准，采用生死单元法模拟了地下结构的地震破坏过程，通过结构埋深考虑了初始地应力对地下结构抗震性能的影响。模拟结果表明，地下结构的抗震性能存在一个最不利埋深，即最容易地震破坏的埋深，当结构的埋深超过最不利埋深时，结构的极限抗震能力增强，若结构产生地震破坏，则结构埋深越深即初始地应力越高其破坏程度也越强。

根据Froude相似理论，通过模型试验，对普通锚杆、中密锚杆、长密锚杆、短密锚杆、长短相间密锚杆加固洞室的抗爆性能进行了研究，分析了不同长度、间距的全长粘结式锚杆加固洞室在围岩应力、洞壁加速度、洞室拱顶底板相对位移、洞壁环向应变、洞室破坏形态等方面的不同特点。采用FLAC3D对模型试验进行了模拟，并利用参数化建模方法分析了洞顶位移随锚杆长度、间距的变化规律。研究结果表明：减小锚杆间距比增加锚杆长度更能有效地提高洞室抗爆能力，且锚杆间距必须达到一定密度时才可以阻止围岩裂缝进入锚固区；在锚杆长度相同的情况下，密锚杆能明显减小洞室拱顶加速度峰值、拱顶底板相对位移峰值、残余值和拱脚部位压应变峰值、残余值；当锚杆长度增加到一定程度后，加固的效果并不明显，而且带来了底板加速度峰值、拱顶拉应变峰值的增加；锚杆的最佳长度可取为1/3洞室跨度，锚杆的最佳间距可取为1/15洞室跨度。

弹簧元法是一种将单元离散为一系列弹簧的数值计算方法。不同的单元具有不同的离散方式，确定相应的离散弹簧的刚度系数表达式是弹簧元法的关键。将四节点矩形单元离散为6个基本弹簧，每个基本弹簧包括法向弹簧和切向弹簧两个派生弹簧，并用泊松弹簧和纯剪弹簧描述单元的泊松效应和剪切效应，用有限元的单元刚度矩阵标定各弹簧的刚度系数，实现了一种四节点矩形弹簧元的构造形式。该单元的同类弹簧具有相同的表达形式。法向与切向弹簧的刚度表达式中分别含有法向和切向弹簧刚度待定系数。通过改变待定系数的值可使该单元分别对应于有限元的常应变、双线性及Wilson非协调单元。将上述弹簧元方法进行理论推导，并应用于基于连续介质的离散单元法（CDEM）的核心计算进行简单算例验证，证明了提出方法的正确性。通过以上研究发现，四节点矩形弹簧元有以下特点：对于相同问题，不同单元有不同的计算精度；对于梁弯曲问题，应用该单元可显著提高离散单元法的求解精度；改变待定系数的值，可得到更高或者更低精度的单元。

高地应力大型地下洞室群的稳定性问题一直是众多岩石力学工作者的关注热点。从张开位移的产生机制出发，结合能量耗散原理，对高地应力脆性岩体能量耗散本构方程及其工程应用做了初步的探讨。从能量耗散的角度出发，引出了加、卸荷作用时的变弹模模型，并将该理论应用到弹脆性本构方程中；利用FLAC3D软件的二次开发功能，在C++的环境下进行上述模型程序模块的编写工作，实现模型的二次开发；以锦屏一级大型地下洞室群为工程背景，进行实际工程的开挖模拟计算。模拟结果表明，考虑能量耗散的弹脆性模型能更真实地反映实际开挖情况，其结果对类似工程具有一定的指导意义。

苏通大桥主塔墩群桩基础是世界上规模最大的群桩基础，由131根长117 m的超长钻孔灌注桩组成。在这样的工程环境下工作的传感器不仅要承受巨大的压力作用，还受一些施工因素影响，极易损坏。为了提高传感器埋设的成活率，经过多次现场试验，提出了包括混凝土应变计、表面应变计、静力水准和水深传感器等多种传感器的保护技术。传感器保护技术的实施，使得传感器成活率得到保证，整个监测系统的平均成活率超过96%。并利用实测数据分析了超长桩的荷载传递和不均匀沉降规律，结果表明，超长钻孔灌注桩的荷载传递规律有别于一般的桩基础；大型群桩基础的不均匀沉降主要表现在横桥向，纵桥向的不均匀沉降可以忽略。

球形模板压入仪（球模仪）在前苏联和俄罗斯等冻土区土力学性质测试中得到广泛应用。在60多年的工程实践中，试验理论、方法等方面都得到了完善。因其试验简单易行且测试结果能较好地反映冻结土的力学性质，特别是在冻结土黏聚力的长期强度评价及预测方面广泛应用。简要介绍该试验理论、试验方法、试验仪器。以莫斯科郊外冰碛粉质黏土作为研究对象。在恒定-7～20 ℃温度条件下，在封闭状态下分别进行3、6、20、40次冻融循环试验。对各试验阶段土样进行物理性质测试，之后用球模仪对冻结土样进行强度测试。冻融循环后土样的各物理指标均有不同程度的减小，随着冻融次数的增加，其强度降低。冻融过程中，土样中水体积的变化使其密度减小、孔隙率增大是造成这一结果的原因。