边坡可靠性研究从静力学领域逐步拓展到更具一般性的动力学领域是研究不断深化的必然结果。当前国际上对边坡动力可靠性的研究正处于起步阶段，现有的边坡动力可靠性评价理论和方法均是从静力可靠性理论体系发展而来。通过剖析可靠性问题求解的理论构架，将边坡静力可靠性分析方法分为6种嵌套模式，指出其中4种可以拓展到动力学领域。明确了高性能计算在动力可靠性分析中的地位，依据计算复杂性理论对算法的效率做了定量的研究，给出了静力和动力条件下的时间复杂度。对近13年来（2000－2012年）SCI-E数据库收录的46篇文献进行了统计分析。在此基础上，将边坡动力可靠性研究存在的问题归纳为3个方面：①对不确定性考虑不足。②边坡体系可靠度求解方法所存在的争论对动力学领域的影响显著。③计算效率问题已成为制约动力可靠性研究的技术瓶颈之一。指出未来边坡动力可靠性研究的发展趋势是：①对不确定性的考虑将趋向全面和深入；在岩土体物理力学性质的描述上，运用随机场理论来刻画空间变异性的研究将逐步受到重视；且模糊性与随机性将获得深入的整合。②针对边坡体系可靠度求解方法的争论，今后的发展方向之一是致力于从理论上实现完备的证明，结束关于边坡体系可靠度求解方法的争论；方向之二是在具体实践上，朝着精细化、复杂化的方向发展，将会更为广泛地与新兴的群体智能优化算法相结合。③在解决动力可靠性分析的计算效率问题上，以Monte Carlo法内嵌响应面法的模式具有良好的发展前景，通过吸收非线性学科的相关优秀算法作为高效率的响应面代理手段，将会极大地推动边坡动力可靠性研究的发展。

采用相似材料模型试验对不同节理倾角、节理贯通度、节理组数、载荷应变率、试件长径比、节理充填物厚度及类型等7种工况下的预制节理岩体在单轴压缩下的峰值强度及破坏模式进行了研究。结果表明：节理岩体的破坏模式及峰值强度与节理构造形态密切相关。贯通节理岩体将产生沿节理面的剪切破坏或穿切节理面破坏，且与第1种破坏模式对应的岩体峰值强度更低。非贯通节理岩体的强度介于完整岩体和贯通节理岩体之间。随着平行节理组数的增加，岩体峰值强度逐渐下降。随着载荷应变率的增加，岩体峰值强度逐渐增大，相应地试件的破坏模式也变得更加复杂。试件长径比基本没有改变其破坏模式，完整试件仍主要是以张拉破坏为主，而节理试件仍以剪切破坏为主。随着长径比增加，试件峰值强度逐渐增大。随着节理充填物厚度增加，试件峰值强度降低。不同节理填充物对试件峰值强度也有一定影响。

高液限红黏土用于路基填筑时，因其不良的水理特性，需要掺石灰或水泥改良。但红黏土成团现象十分突出，进行灰土拌和时不易达到均匀状态，影响预期改良效果。通过对不同直径的红黏土土团及石灰改良土土团进行承载比试验，结果表明：干密度随着土团直径尺寸的增大呈现先增大后减小的特征，红黏土和石灰土的最大干密度对应的土团直径处在0.2～ 5 mm范围内；而最大承载比CBR值对应的土团直径分别处在5～10 mm和2～5 mm的范围内。石灰土和红黏土的吸水率、膨胀率均随着土团尺寸的增大，呈现先减小后增大的整体变化趋势。在2～10 mm的范围内，两种土的膨胀量最小。石灰改良只对直径小于5 mm的土团的膨胀特性起到明显的抑制作用。可见，现场施工中严格控制土团的大小对保证土体的强度和水稳定性具有十分重要的意义。

为了研究煤岩吸附特性受有效应力影响的机制，结合压汞试验所测定的孔隙率和孔径分布情况，利用自制的原煤等温吸附装置，分别在不同有效应力条件下对山西潞安煤样进行了CH4等温吸附试验。结果表明：①恒温条件下，随着有效应力的增加，煤对CH4吸附量呈下降趋势，气体压力越高时这种变化趋势越明显；②Langmuir方程吸附常数a与有效应力呈负相关关系、吸附常数b则呈正相关关系，分析认为这与原煤内部部分微孔隙封闭和化学势差变化有关；③根据试验数据拟合得出考虑有效应力影响的Langmuir方程形式，所得结果对于煤层气资源评价和开采具有较大的参考价值。

通过分析侧限压缩条件下基于应变考虑的土结构性参数和基于应力考虑的土结构性参数，给出了结构性参数的统一表达式，即采用割线模量表示的土体结构性参数。这种表示的积极意义在于避免了初始状态下基于应变考虑的土结构性参数和基于应力考虑的土结构性参数均无法求解的现象。构建了以主动作用为单变量描述的土体结构性参数模型，即基于相同应力方法的土结构性参数模型和基于相同应变方法的土结构性参数模型，并对杨凌黄土的原状样、重塑样和饱和样进行侧限压缩试验。通过试验值和计算值的比较，检验了模型的合理性。研究结果表明，试验值和计算值能够较好吻合。采用主动作用为单变量描述的土体结构性参数直观地反映主动作用对土体结构性的影响，同时简化结构性参数计算过程，实现数值计算。

目前，通常采用原型监测的方法了解土石坝运行期渗流情况，但对稳定期渗流研究较多，而未有在土石坝初次蓄水期原位钻孔渗流试验相关研究。瀑布沟水电站大坝由于788.00 m高程以上心墙较薄且早期未布置监测仪器，前期监测显示大坝可能存在抗渗薄弱区域，在初次蓄水期于心墙0+131及0+434断面进行了原位钻孔渗流试验。通过对试验成果分析并与监测成果相比较，得出大坝心墙0+131、0+434断面部分高程存在渗透薄弱带。试验结果表明，通过精心组织设计施工，进行蓄水期心墙原位钻孔渗流试验是可行且有意义的。建议对反滤层保护下的裂缝土体抗渗强度进行评价，加强心墙防渗安全监测以及时掌握心墙运行状况。其试验研究可以为其他砾石土心墙坝的设计、施工、运行期的安全提供参考。

为研究胶结物厚度对粒间胶结强度的影响，在蒋明镜等[1－4]已完成的0.6 mm厚度的环氧树脂和水泥微观胶结模型试验基础上，进一步选取1.0 mm和1.5 mm两种胶结厚度，通过一系列接触力学特性测试，并结合0.6 mm厚度的试验数据，分析了在不同胶结厚度和不同胶结物类型下，粒间胶结强度指标的变化规律。试验结果表明：随着胶结厚度的增加，峰值抗拉荷载增大，峰值抗压荷载减小；同一胶结厚度下，随着法向压力的增大，两种胶结物的峰值抗剪和抗扭荷载均先增大后减小，而同一法向压力下，随着胶结厚度的增加，二者的峰值抗剪和抗扭荷载均随之减小。在三维应力空间中（法向压力-扭矩-剪力），两类胶结强度包线分别为水滴状、橄榄球状且随胶结厚度的增加而缩小，但形状不发生变化。

建立三维有限模型，分别采用振型分解反应谱法和时程分析法研究刚性桩复合地基的抗震性能，并根据相似理论，建立刚性桩复合地基群桩模型，采用模型拟动力试验，对其进行了地震作用下桩体响应规律试验研究，并对其在不同方法下的结果进行了对比分析，结果表明：无论是弯矩值还是剪力值，都是角桩最大，其次是边桩，再次是中心桩；不同分析方法所得的位移值相差不大，位移分布比较均匀；而且通过观察试验现象、分析试验和理论数据可见刚性桩复合地基具有良好的抗震性能；模型动力试验方法用于研究刚性桩复合地基的抗震性能是可行的，并且可推广应用到类似性的其他复合地基的抗震性能试验研究。

岩石压缩系数一直是油藏工作者研究的热点问题，近年来黏土矿物的特殊性质对岩石压缩系数的影响已成为人们关注的重点。将岩石视为“骨架+黏土”的双组份模型，从岩石压缩系数定义出发，运用弹性力学理论，推导出双组份岩石压缩系数公式，得到岩石压缩系数与黏土含量及黏土力学性质的理论关系。以大牛地气田含黏土砂岩为对象，通过岩石变内压三轴压缩试验实测岩石压缩系数，并同时进行岩石的微观试验研究。计算出双组份压缩系数公式及其他几种不考虑黏土的传统压缩系数求解方法对应的岩石压缩系理论值，将理论值与岩石压缩系数实测值进行对比分析，结果发现，双组份岩石压缩系数理论值与实测结果更接近，说明了考虑黏土影响的双组份岩石压缩系数理论的合理性，该理论为油气储层岩石压缩系数的预测开拓了新的思路。

白鹤滩水电站层间错动带结构疏松、性状软弱、空间展布范围大、力学强度低，严重影响着地下厂房洞室的稳定性。为了揭示并改良层间错动带的力学特性，首先通过矿物成分分析试验、扫描电镜试验和压汞试验，从微观结构角度对层间错动带的矿物组成特征、颗粒排列规律、孔隙分布规律进行了详细的研究，阐明了层间错动带的微观结构特性及其对灌浆材料选择的影响，进而开展了层间错动带化学溶液浸泡对比试验。试验表明，硅酸钠溶液可以有效改善层间错动带的完整性，明显提高层间错动带的弹性波速、抗压强度、弹性模量和凝聚力。其研究结果对白鹤滩层间错动带的工程加固和改性设计具有一定的借鉴意义。

硅化法是湿陷性黄土地基处理的主要化学方法之一，为了提高固化效果需要对水玻璃溶液进行改性。对温度改性水玻璃溶液固化黄土进行了试验研究，并通过化学组成和矿物成分分析、微观结构分析探讨了温度改性水玻璃固化黄土的机制。试验结果表明：在20～80 ℃范围内，随着温度的升高，水玻璃固化黄土的强度有明显提高；X射线衍射图谱中部分矿物衍射强度降低并出现密集低矮的非晶质物相峰群；SEM图像显示随着温度的升高凝胶薄膜增多；MIP（压汞试验）数据显示，随着温度的升高，孔隙表面积增大。水玻璃溶液固化黄土的强度随温度增加的机制在于：生成的非晶质物相和凝胶薄膜随着温度的升高而增加，促使最可几孔径的减小和小孔隙的增多，强化了骨架颗粒的连接强度，并将骨架颗粒黏结成为一个空间网状整体，从而改善了土体的强度。

模拟基坑开挖下的卸荷路径，进行了不同卸荷条件下包括围压、卸荷路径和排水的卸荷流变试验。试验结果表明：软土在竖向卸荷试验中的回弹变形可分为瞬时回弹变形和滞后回弹变形；在应力控制式三轴试验中，围压和轴压同时卸荷时的初始变形速率较大；仅卸轴压时回弹滞后效应明显，而围压、轴压同时卸荷时由于土体产生剪切变形引起负孔压，使土体回弹滞后效应不明显；在相同卸荷路径下，排水剪切时由于土体吸水膨胀使得流变特性更明显些，且产生的负孔压最终会消散。根据试验成果，建立Merchant流变模型参数与卸荷条件的线性函数关系，并将函数关系代入Merchant模型，最终得到能考虑围压及卸荷路径影响的软土卸荷流变经验模型。研究结果为软土流变变形模型研究及卸荷后基坑变形研究提供了参考。

在刚性材料试验压力机上对花岗岩、灰岩、红砂岩、砂岩、千枚岩及泥岩6种典型的岩石试样进行了单轴全过程加载试验，通过自主研制的数字化次声波探测系统对加载过程中的岩石破裂发射出的次声波信号进行了实时探测。为了研究岩石微破裂过程是否存在发射低频次声波现象及其频率分布等特性，通过小波阈值去噪、短时傅立叶变换（STFT）时-频分析和时域累计振铃计数的方法对数字次声波信号进行了处理与分析。研究结果表明：①岩石在破坏前加载过程中存在明显的发射次声波现象；②岩石破裂产生突出次声信号的频率主要分布在2.0～6.0 Hz之间；③在结构较完整的情况下，硬岩（如花岗岩、灰岩）在变形破裂过程中产生的次声信号数量要比软岩（如泥岩）多。与一般声波相比，因次声波具有不容易衰减，不易被水和空气吸收，波长很长可绕开大型障碍物等独特性质，结合其他方法对岩石破裂产生次声波现象的进一步研究可为岩石（体）稳定性监测提供重要的研究方法和技术手段。

由应变能密度因子理论得出裂纹沿着形状改变比能密度因子最小的方向扩展，但理论中所使用的应力强度因子是在拉应力作用下计算得出的，而自然界中的岩体通常处于压应力场中。因此，在修正的应变能密度因子理论的基础上，结合压缩荷载作用下的裂纹尖端应力强度因子，并考虑裂纹面之间的摩擦作用得出了针对压缩荷载作用下的岩石裂纹扩展的应变能密度因子理论，并运用该理论分析了裂纹倾角、围压以及裂面摩擦力对破裂角的影响，将分析结果与已有的试验和数值分析结果进行比较，取得了良好的一致性。分析得出，在单轴压缩荷载作用下临界破裂荷载随着裂纹倾角的增大而先减小、后增大，并且一个裂纹倾角对应多个破裂角，即裂纹朝多个方向发展；在三轴压缩荷载作用下，破裂角与围压大小有关。此研究成果可为压应力场中岩石裂纹扩展的数值模拟提供参考。

对陕西蒲城电厂Q2黄土浸水前后的试样进行微观结构对比测试，得到了大量珍贵的微观结构图片。浸水前后Q2黄土的微观结构定性、定量分析表明：架空孔隙受力作用影响较大，对水的作用敏感；粒间孔隙对压力和水的作用相对较迟钝；Q2黄土的湿陷峰值压力大于200 kPa。随着压力的增大，Q2黄土的灰度熵、欧拉数和孔隙的面积比例、圆形度、定向度、分布分维减小；而颗粒的面积比例、圆形度、定向度、分布分维将增大；随着水的浸入，各量将继续减小或增大；浸水后孔径大于20 ?m的孔隙含量减少，孔径小于20 ?m的孔隙含量增加，湿陷的过程中大部分孔隙都在发生变化，大孔隙变成中、小孔隙，中、小孔隙则变为更小的孔隙。浸水前后微观结构的变化能较好地解释Q2黄土特殊的湿陷性。

为了证实加载历程对破碎煤样渗透特性的影响，利用一套由齿轮泵、换向阀、溢流阀和渗透仪等组成的渗透回路，在CMT5305型电子万能试验机试验系统上测试了配径碎煤在两种不同试验方案下的渗透特性，得到了两种方案配径碎煤的渗流速度、渗透率、非Darcy流? 因子与孔隙度的关系。研究表明：①第1种试验方案的渗流速度和渗透率与孔隙度的关系用幂函数拟合，第2种试验方案的渗流速度和渗透率与孔隙度的关系可用指数函数拟合。②孔隙度较大时，渗透率和非Darcy流? 因子与加载历程有关；孔隙度较小时，渗透率和非Darcy流? 因子趋于稳定，与加载历程无关。③随着孔隙度的减小，方案1非Darcy流? 因子由负变正，配径碎煤的渗透性加强；方案2非Darcy流? 因子始终为负值，配径碎煤的渗透性减弱。④两种方案的非Darcy流? 因子与孔隙度均可采用三次多项式拟合，多项式的系数与加载历程有关。

黄土地区降雨诱发滑坡是不争的事实，但黄土地区地下水位很深，降雨入渗地面后如何运移，与地下水有无直接联系，目前还不是很清楚。为此设计了人工滴水试验模拟天然降雨条件，通过在一深度为10 m的探井井壁上埋设土壤水分计，观测人工滴水入渗过程中不同深度土体含水率随时间的变化情况，以确定其入渗影响深度。监测结果显示：降雨量为3.82 mm/d (小雨)时，0.5 m内土体含水率变化明显，0.5 m以下土层含水率几乎没有变化；降雨量为10.31 mm/d(中雨)时，1 m内土体含水率有所增加；降雨量达25.21 mm/d(大雨)时，1 m内土体含水率增长明显，1.0～1.6 m范围内有微弱增长；随着深度增加，土体含水率变化逐渐滞后，增幅逐渐减小。这说明在干旱的黄土地区，若无明显入水通道，短期内降雨的入渗深度有限，很难到达地下水位；但深部古土壤层的观测结果表明，即使在其上部黄土中含水率变化极其微弱的情况下，古土壤中的含水率上升明显，表明黄土中非饱和渗流或水汽迁移是存在的。通过试验还表明，陇东黄土高原地区土壤中水分循环主要发生在浅层0.7 m以内的蒸发带。降雨入渗到蒸发带以内，若无后续降雨补给，则向上蒸发排泄；若入渗至蒸发带以下，则不受蒸发影响，得以继续向下迁移；当遇到不透水面时，会在层面附近富集，有限元模拟也较好地反映了这一规律。

尾矿砂样品在运输和存放过程中均存在易扰动的特点，但考虑到工程造价以及人力资源等因素，目前在大部分上游式尾矿坝的工程地质勘察中难以建立现场试验室，所得抗剪强度指标与实际情况存在一定误差。针对这种现状，结合某铅锌矿尾矿坝现场试验结果，从现场简易试验获得的含水率和标准贯入击数进行分析，并对基于含水率影响下尾矿砂内摩擦角随标准贯入击数变化规律进行了研究，提出了考虑上覆压力作用下标准贯入击数的修正公式，并推出了用标准贯入击数估算尾矿砂内摩擦角的方法。通过几个实例验证：除当修正后的标准贯入击数N1>8（5%< <20%）情况下以外，该方法均能够有效地估算尾矿砂内摩擦角。研究结果表明，该方法在以后的上游式尾矿堆积坝的工程地质勘察工作中具有较强的应用价值。

为了有效地确定悬臂式抗滑桩加固的黏土边坡地震永久位移，基于极限分析上限定理，针对圆弧滑动式土坡破坏模式，通过对设置抗滑桩条件下土坡进行外力功率和内能耗散率的计算，按严格力学定义推导出坡体在地震作用下的安全系数，进而导出与安全系数相对应的边坡地震屈服加速度计算公式，并结合Newmark滑块位移法对边坡产生的转动加速度进行二次积分，推导出与边坡设计安全系数密切相关的坡体地震永久位移的详细计算公式。以5.12汶川地震卧龙测站东向地震波为例，通过对一算例边坡进行分析，给出了边坡永久位移时程曲线以及不同设计安全系数与永久位移的关系，分析了算法与Ambraseys算法的结果，验证了所提计算方法的有效性，并得到不同设计安全系数时边坡土体黏聚力和内摩擦角对坡体永久位移的影响规律。研究结果表明，坡体永久位移随着设计安全系数的增加逐渐呈指数函数式减小变化，在较低设计安全系数下，坡体永久位移受土体抗剪强度参数影响较为敏感，随着设计安全系数的提高，这种敏感性则逐渐降低。

结合岩石节理面非线性Barton-Bandis破坏准则，探讨了将Barton-Bandis破坏准则参数转化为线性Mohr-Coulomb破坏准则抗剪强度参数的两种常用方法，通过实例分析了各方法的优劣。推导了加锚单岩石节理面控制的平面滑动岩体边坡抗滑稳定性安全系数计算式，开展了锚固参数分析。研究表明：相对于采用等效线性拟合法或切线等效法获取Mohr-Coulomb抗剪强度参数而言，直接应用Barton-Bandis破坏准则计算节理面控制的岩石边坡稳定性更为直观和简便；随着结构面基本摩擦角、结构面粗糙度系数和结构面壁面有效抗压强度的增大，边坡安全系数逐步提高，且结构面基本摩擦角和粗糙度系数对边坡安全系数的影响程度更为显著；锚索锚固力越大，边坡抗滑稳定性越好，而锚索设置角度越大，边坡抗滑稳定性越低，锚索角度设置不当将明显减小锚固效应的有效性。

在强降雨入渗条件下，浅层边坡土体中的气体可能被封闭，孔隙气压力在封闭条件下随着雨水的入渗不断增加。结合湿润峰面受力分析对封闭气体压力的物理意义进行了说明，通过考虑简化的气阻入渗模型，对比经典的Green-Ampt入渗模型，研究了气压对入渗率和下移的湿润峰的影响。应用该入渗模型，对下部为基岩的大面积浅层边坡雨水入渗过程以及边坡稳定性进行分析。研究表明，封闭气压显著降低了边坡体内雨水的入渗率，对安全系数的降低具有明显的延时性，这进一步揭示了部分地区雨后滑坡频繁发生的重要原因。因此，考虑封闭气压对大面积边坡降雨安全预报具有重要意义

通过三维模型试验对桩承式路堤中土拱效应发挥过程进行了研究，重点分析了不同桩顶盖板尺寸、不同加筋方式下应力折减系数与差异沉降之间的关系。结果表明，土拱效应随变形的增加而发挥；加筋材料的设置减小了差异沉降，削弱了填土中的土拱效应，荷载向桩顶的传递是土拱效应和拉膜效应共同作用的结果。采用有限元法对桩间距、填土高度等未能在模型试验中考虑的关键因素进行了参数敏感性分析，总结了土拱效应发挥过程的相关规律。根据有限元计算结果、试验数据和文献中收集到的实测资料，提出用土拱效应发挥系数和归一化位移来描述土拱效应的发挥过程，建议二者之间采用双曲线方程模拟，从而在设计中体现土拱效应随位移的发展，并满足路堤填土、加筋材料和地基之间的变形协调要求。

塌方是浅埋隧道施工过程中的主要地质灾害之一，利用风险动态评估模型及风险规避方法进行实时控制是确保隧道施工安全的有效途径。首先，采用洞内外相结合的地质调查方法，分析隧址区地质特征及塌方灾害风险诱因，并建立浅埋隧道塌方风险模糊层次评价模型，进行基于孕险环境的静态风险评估；其次，根据隧道施工过程中揭露的动态信息，对孕险环境进行动态修正，并汲取大气降水、开挖支护措施及监控量测等施工信息，进行隧道施工过程中的动态风险评估；最后，基于动态评估结果提出了风险规避方法，通过对施工方案的审核和优化，达到逐渐降低隧道施工风险、规避地质灾害的目的。该方法成功应用于宜巴高速公路段家屋隧道施工过程中，有效地规避了塌方地质灾害的发生，可为同类工程所借鉴。

隧洞开挖过程中围岩监测断面的布置一般滞后于掌子面开挖，监测断面布置前围岩已发生的位移称为损失位移。采用优化反分析思路求取损失位移，该思路将损失位移的求解转化为以实测位移与计算位移的误差作为目标函数、岩体力学参数作为决策变量的全局优化反分析问题。针对该全局优化反分析问题是一类高度非线性多峰值且计算代价较高的优化问题，将性能优异的粒子群优化算法与高斯过程机器学习方法相融合，结合FLAC3D数值计算程序，提出隧洞围岩损失位移优化反分析的粒子群-高斯过程-FLAC3D智能协同优化方法。算例研究表明，该方法是可行的，不仅能获得可靠的损失位移预测结果，而且可获取合理的围岩计算模型力学参数，具有全局性好、计算效率高的特点，克服了传统优化反分析方法容易陷入局部最优或过于依赖初始学习样本的局限性。将该方法应用到锦屏二级水电站辅助洞BK14+599断面的损失位移反分析，获得了该断面围岩的损失位移和力学参数，其中，损失位移较大，原因在于岩体开挖后在短时间内弹性变形大。因此，对于地下工程，特别是深部地下岩体工程，在围岩稳定性评价与围岩参数反分析中，损失位移不可忽视，应给予足够重视。

以黄土地区桩基浸水试验为代表的桩身内力长期监测过程中，桩身混凝土除发生弹性应变外还会发生蠕变，以往工作中往往忽略了混凝土在轴力长期作用下蠕变对测试结果的影响，但蠕变真实存在，它对内力测试结果的影响程度以及如何消除其影响值得研究。根据现场实测试验资料对比分析表明，长时间的桩基内力测试应考虑桩身蠕变的影响；基于混凝土蠕变的相关理论，推导了从实测应变中扣除桩身蠕变的公式；从消除蠕变影响角度分析了黄土桩基浸水试验中应采取的措施，其关键技术是控制试验桩的混凝土强度等级，在桩顶附近设置标定段，并保持标定段混凝土的温度和湿度恒定，且与下部桩体一致，获得具有代表性的蠕变度函数曲线。

针对山区高速公路岩质边坡数量大、失稳难以及时预警的问题，提出对边坡支护锚杆进行应力监测的方式以评价其稳定性。以广陕高速改扩建工程沿线的一处典型岩质边坡为例，采用FLAC3D软件对岩质边坡的开挖支护过程进行模拟，利用强度折减法分析随岩体强度降低过程中支护锚杆的轴力变化规律，确定应力监测预警值，并结合现场试验结果对边坡安全状况进行评价。研究结果表明，试验边坡监测位置应以泥岩结构面处为主，应力监测预警是一个整体的预警系统，监测点位任一处达到预警值均应提出预警。监测结果显示，应力监测在120 d时出现明显变化，而位移变化则较为滞后，在167 d后才出现明显变化；综合应力与位移监测的结果可以得出，试验边坡处于安全运营状态，所提出的应力监测评价公路岩质边坡的稳定性具有可行性。

为对一次地震中可能造成的地表断裂位错作出较准确的估计，采用拟静力弹塑性有限元方法，分别对覆盖土层为粉质黏土和黏土情况下，走滑断层引发的地震地表断裂进行了数值模拟分析。根据历史震害数据回归拟合的震级M与基岩位错 的关系式以及数值计算结果，建立了震级M与地表位错 的关系式。公式中考虑了土层厚度H对地表位错 的影响，而不仅仅局限于根据震级M的大小通过统计公式来估算地表断裂位错 。结果表明，走滑断层引发的地震地表断裂位错不仅与震级的大小有关，还与土层厚度和土层性质有关；在相同震级作用下，随着土层厚度的增加，地表位错逐渐减小；在相同震级和相同土层厚度下，上覆土层为粉质黏土时产生的地表位错要大于上覆土层为黏土时产生的地表位错；根据拟合的公式估计出不同震级情况下可不考虑走滑断层影响的临界覆盖土层厚度值，有助于提高活动断裂地震危险性评估工作的可靠性。

针对泥石流危险因子之间的单调性差异和主次危险因子之间的非线性关系，提出了结合散点图和Spearman等级相关评价泥石流主次危险因子相关性的方法，以散点图作为危险因子初步筛选的依据，以Spearman等级相关系数作为危险因子最终筛选和权重分配的依据。以云南省37条泥石流沟的基础数据为例，建立了泥石流危险度综合评价模型，以此计算东川市12条泥石流沟的危险度评价结果，计算结果表明，新方法比经典方法更能体现物源条件与动力条件对泥石流危险性的贡献，从而证明了新方法的合理性。

深基坑排桩预应力锚杆支护工程中，作用于桩身的土压力与桩身位移呈非线性变化。对于这种非线性变化问题，基于位移土压力模型，考虑支护结构位移的影响，推导了混合法计算公式。混合法可以有效跟踪支护结构的变形过程，反映土体与桩之间的非线性作用关系。结合工程实例，编制了MATLAB计算程序，计算结果较好地反映了土压力与桩身位移之间的非线性变化关系，并与理正软件计算结果进行对比分析，结果表明两者吻合较好，从而证明该计算方法具有较好的适用性，对深基坑支护结构设计有较好的参考价值。

对基坑开挖影响下方既有盾构隧道的机制进行了理论分析。收集了14个国内基坑工程实例，对实测数据进行了统计分析，结果表明：盾构隧道的最大竖向位移均为隆起，且有64%的隧道隆起值超过报警值(10 mm)，提出了隧道最大隆起值的经验预测公式；隧道水平向位移较少量测，实测值较小；收敛变形由“水平向拉伸、竖向压缩”向“水平向压缩、竖向拉伸”转变。基于杭州市延安路某地下过街通道工程，研究了基坑开挖对下方地铁1号线盾构隧道变形的影响，对隧道竖向位移、水平向位移以及水平向收敛的实测数据进行了分析，其结果验证了理论分析和计算公式的可靠性。

扩孔器是定向穿越扩孔钻进阶段进行岩土切削的主要工具，合理的结构设计是提高扩孔时效、降低工程复杂问题出现几率的主要手段，且由于扩孔阶段是决定定向穿越工程工期的最主要阶段，因此，对扩孔器切削齿的切削效率进行深入研究是非常必要的。从单齿正交切削岩土的机制入手，综合考虑岩土与切削齿面之间的接触摩擦及岩土剪切区的剪切作用，分析了单齿正交切削岩土的力学特征，基于能够考虑中间主应力对岩土破坏影响的Drucker-Prager强度准则，推导了单齿正交切削岩土的主切削力与主切削力矩计算公式；在利用有限元计算程序对所推导公式进行验证的基础上，优选了剪切角计算模型，获得了不同岩土材料时的主切削力解析解，并分析了不同齿前角对主切削力的影响规律，从而获得单齿正交切削岩土的最优齿前角，为进一步研究扩孔器整体结构设计并针对不同岩土介质设计出适应性更强的扩孔器结构奠定基础。

砂卵石土是物理力学性质既不同于砂土也不同于完整岩体的离散体，将其简化为砂土为基体，卵石为椭球形夹杂的两相复合材料。在小变形条件下，考虑卵石的含量和分布，采用Eshelby张量和Mori-Tanaka等效方法，运用替换迭代方式，从理论上推导出等效柔度张量一般性计算方程；重点研究卵石为球形时（椭球的一种特殊情况）砂卵石土等效弹性模量，通过编写程序求得其数值解，并与相关数值试验和理论进行对比。结果表明，此理论计算方法精度较以前的理论计算方法精度有大幅提高，当卵石体积分数小于50%时，理论计算结果与数值试验结果吻合较好，其结果可用于判断砂卵石土宏观力学特性，有利于地下工程应用；当体积分数大于50%时，理论计算结果和数值试验结果有一定误差。

为预防人工挖孔桩窜孔，探讨了桩间土失稳机制，分析了桩间土失稳时的位移特征，建立了桩间土稳定性分析的力学模型，推导了桩间土稳定系数及安全桩净距的计算公式，提出了窜孔防治措施建议。结果表明，桩间土失稳时，滑动土体位移平行于桩心连线，其宽度等于两桩桩径较小值；桩间土稳定系数与滑动土体宽度及埋深成反比，与桩净距成正比，随滑动层的抗剪强度及残余抗剪强度增大而增大，而滑动层厚度则存在一个最不利值，可通过试算确定；控制桩孔间的混凝土面高差、增大桩孔开挖净距、加强护壁，减少桩间土的扰动等是防治窜孔的有效措施。工程实例表明，桩间土稳定性评价方法合理、实用，可为黏性土场地的人工挖孔桩施工提供参考。

盾构是土质隧道（洞）全断面开挖的高效、环保、安全、优质的地下工程施工机械，在国内城市地铁建设中已被广泛应用。盾构的始发掘进是盾构施工的关键技术之一，通过对盾构正常掘进和始发掘进的分析，引用土力学的基本原理，建立土压平衡盾构在这两种掘进模式下的力学模型，给出了土压平衡盾构在这两种掘进模式下的阻滞力矩计算公式，并对盾构正常掘进模式下阻滞力矩的构成和作用进行了分析。研究结果表明，正常掘进模式下，洞壁产生的阻滞力矩足以克服盾构刀盘刀具切削土体产生的反扭矩；而盾构在始发掘进时，必须在其托垫与其盾壳间采取防扭转措施。以在施工的某土压平衡盾构隧道工程为例，对所建立的公式进行了应用研究，取得了良好效果，可为土压平衡盾构的设计和应用提供参考。

土石坝张拉裂缝一般由坝体的不均匀沉降变形引起，是土石坝破坏的主要诱因和表现形式之一。将基于现场沉降监测资料的传统变形倾度法进行了扩展，通过在有限元计算程序中嵌入变形倾度计算模块，发展了基于有限元变形计算的变形倾度有限元法。该方法简洁实用，方便与常规有限元变形计算相耦合，可作为在工程设计阶段分析和估算土石坝是否会发生表面张拉裂缝的实用方法。应用所发展的变形倾度有限元法，以糯扎渡高心墙堆石坝工程为例，进行了坝体后期变形引起坝体表面发生张拉裂缝的敏感性计算分析，探讨了高土石坝变形倾度的分布规律以及与坝体后期变形的关系，发现对糯扎渡高心墙堆石坝，坝顶后期沉降最大值小于坝高0.39%，可作为防止发生坝顶横向张拉裂缝的控制工况。通过工程实例的计算，说明提出的方法可用于高土石坝的裂缝预测分析。

以紧邻已运营天津地铁1号线既有隧道箱体上方的西青道下沉隧道基坑工程为背景，结合现场实测数据，采用ABAQUS软件对基坑的实际施工过程进行动态模拟。在此基础上分析既有隧道箱体两侧的土体加固、浇筑底板与抗浮桩形成“保护箍”以及堆载回压等措施对既有箱体轨道的影响及其有效性，指出有针对性地综合采用上述保护措施，能够及时有效地控制既有箱体轨道上抬，保证地铁的安全运营，并进一步研究了不同加固参数对既有箱体轨道变形的影响规律，结果表明：提高各加固参数能减小箱体轨道上抬及变形缝处的箱体间差异变形，但其加固效果却随着参数的增加而减弱，存在着一个合理的参数范围，为施工设计的优化提供依据。

采用数值方法模拟硬岩的三轴压缩试验，应用4个本构模型，即Mohr-Coulomb模型、Drucker-Prager模型、应变软化模型及考虑变形模量劣化的应变软化模型，研究中主应力对均质及非均质硬岩破裂机制的影响。结果表明：不论是均质还是非均质岩体，中主应力对采用Drucker-Prager模型的岩体强度影响较大，而对采用其他本构模型的岩体强度影响不大；当非均质岩体采用Mohr-Coulomb模型或Drucker-Prager模型时，中主应力对岩体破坏过程影响不大，但对其破坏模式有较大影响；当非均质岩体采用应变软化模型时，中主应力对岩体破坏过程及其模式均有较大影响。针对工程算例，采用不同的本构模型获得的均质或非均质岩体强度相差很大，除Drucker-Prager模型外，同一本构模型的均质岩体强度远大于非均质岩体。实际工程岩体对中主应力的响应是不同的，故在地下结构设计过程中应根据岩体特性选择合理的本构模型以保证工程安全。

强夯加排水地基处理方法是近年来发展的一种地基处理技术，在吹填土地基处理方面得到了广泛应用。根据强夯能量耗散分析与土体密实机制，基于冲击荷载作用下孔隙水压力的发展模式，建立了强夯加排水地基处理的数值分析模型，并采用有限差分法进行了求解。采用编写的数值程序分析了强夯过程中超孔隙水压力的发展与土体密实效果，以及土体渗透系数、单击时间间隔以及砂井间距等对加固效果的影响，讨论了“重锤少夯”和“轻锤多夯”的差异，并与工程实例进行了比较。研究结果表明，建立的数值模型可以模拟强夯加排水地基处理的施工过程，较好地反映强夯过程中孔隙水压力的发展变化规律和加固效果。排水措施的设置有利于超孔隙水压力消散和加固深部土体，进而提高土体加固效果和缩短工期。最后，根据数值分析结果，提出了强夯加排水地基处理的合理设计建议。

岩石断裂力学的亚临界裂缝扩展理论认为微裂缝扩展可导致岩石破碎，即岩石颗粒破碎具有时间效应。根据亚临界裂缝扩展理论，提出了考虑微裂缝扩展导致堆石颗粒破碎时间效应的数值流变模拟新方法，并进行了考虑颗粒不同典型破碎模式的单轴流变颗粒流数值试验。在对比数值与室内流变试验曲线的基础上，分析了数值流变过程中颗粒破碎情况与颗粒体内部结构发展过程等。研究成果表明，两种试验手段得到的堆石流变的发展趋势基本一致，由微裂缝扩展引起的颗粒延时破碎是堆石流变的主要原因之一，深化了对堆石料变形机制的认识。

针对深埋地下结构的荷载环境特点，提出了深埋地下结构静动力耦合计算过程中边界条件的合理设置方法。该方法通过构建边界上的力系来平衡计算区域的初始地应力，然后将该力系设置成阶跃函数形式的动荷载作用于边界，并与后续的动荷载共同作用。研究表明，一次完整的地下结构静动力耦合分析过程，边界条件必须经过变换设置才能得到合理的计算结果。另外，只要计算软件具有黏性边界条件设置功能就能准确地完成地下结构静动力耦合响应分析。算例分析显示，该边界条件设置方法精度和效率高，简单适用。

砂砾岩储层一般具有岩性和渗透性变化大、孔隙度低、连通性差、孔隙结构复杂和非均匀性严重等特点，因此，在水力压裂过程中，裂缝扩展形态难以控制，大规模改造难度大。针对国内某典型砂砾岩油藏特征，采用数值计算方法对砂砾岩压裂裂缝的扩展规律进行了研究，包括地应力场、砾石含量和粒径等对裂缝扩展形态及压裂压力的影响。研究表明，砾石的存在增加了压裂裂纹扩展的复杂性，裂纹主要有止裂、偏转、穿透和吸附4种表现模式，但主应力差严格控制着裂纹的走向，随着主应力差的增大，裂纹由总体绕砾扩展转变为总体穿砾扩展，失稳压力随着主应力差的增大而明显减小；砾石含量的多少体现了砂砾岩试样宏观的非均匀性，含量越高均匀性越差，随着砾石含量的提高，裂纹与砾石的相互作用占据主导地位，失稳压力随砾石含量的增加而增大；当砾石体积含量一定时，砾石粒径对压裂压力的影响主要取决于砾石排列的随机性，失稳压力随砾石粒径的增大而略有增大。

剪胀性是颗粒材料在加载过程中表现出来的重要变形特性。以孔隙胞元描述颗粒材料内部结构的最小单元，通过对单个孔隙胞元进行剪切受力分析，探讨了剪切过程中颗粒材料体积的改变对应力比和单个孔隙胞元形状的依赖关系，解释了排列密实的颗粒材料在剪切过程中先压缩后剪胀的微观机制。用离散元数值模拟得到了在双轴剪切过程中单个孔隙胞元形状以及孔隙胞元体积变形的演化过程。离散元数值结果表明，加载过程中孔隙胞元形状由初始各向同性到沿大主应力方向变大变长、体积变形先压缩后膨胀，并且体积变形在加载过程中存在局部化现象，体积变化大的孔隙胞元在较大变形时，排列成倾斜的窄带。综合孔隙胞元的受力分析和离散元数值结果表明，致密排列颗粒材料的剪胀性与微观尺度上孔隙胞元的几何结构及其内部的力链传递方式密切相关。

为研究高压水射流破煤的力学机制，煤体采用J-H-C含损伤本构模型，水射流采用Bridgman状态方程，用固-流耦合算法对高压水射流冲击煤体的损伤机制进行有限元数值计算，得出了煤体在不同冲击压力水射流作用下的损伤形式，模拟与现场试验结果基本一致。研究结果表明，不同水压的水射流冲击煤体形成的损伤机制存在差别，煤体在高压水射流作用下的损伤是阶梯式，煤体在高压水射流冲击下形成压缩波和拉伸波的复合作用是形成煤体损伤的主要原因，随着破煤过程的进行，压缩区和拉伸区有进一步减小的趋势；对于不同强度煤体存在临界破煤压力和最佳破煤压力。