广义位势理论直接从数学原理出发建立本构模型，避开了传统塑性理论中塑性势函数等复杂概念，为研究岩土本构模型提供了新的思路。基于广义位势理论中土的应力空间多重势面模型，对剑桥模型“能量方程假设”的数学原理进行分析，从数学角度上建立了一个改进的剑桥模型（即类剑桥模型），而修正剑桥模型等可作为其特例。利用不同应力路径下的试验数据对其合理性进行验证，并与剑桥模型进行对比分析。结果表明：类剑桥模型的参数确定方便、自由，计算结果与试验较一致，甚至优于修正剑桥模型；类剑桥模型所采用的数学原理更明确，且避免了确定塑性势函数和能量方程的困难及其所带来的误差，是一个具有较好实用价值的模型。

采用TJ-1模拟月壤作为试验材料，通过静力触探、静载荷试验的对比分析，探讨适合月壤承载力计算的经验公式，以期为未来载人登月时宇航员和着陆器登陆可能涉及到有关月面承载能力的问题提供必要的参考。首先，使用近255 t TJ-1模拟月壤人工制备出13 m×12 m×1.2 m试验用地基，后在试验地基均匀布置6个静力触探测点和2个静载荷试验测点进行测试。针对太沙基承载力计算半经验公式以及规范和国内外学者提出的12个适合中密实砂土静力触探承载力计算的经验公式，对试验结果进行探讨。发现直接运用太沙基提出的半经验公式计算月壤承载力结果明显偏小，而由联合试验小组提出的经验公式 能够用来近似计算月壤地基承载力。计算结果表明，该经验公式在计算承载力时能够与静载荷试验值较好的吻合。

针对红砂岩顺层岩质边坡稳定性问题，建立顺层岩质边坡力学模型，对降雨渗流条件下边坡受到的力学作用进行了计算；选取典型结构面，通过室内干湿循环试验，分析了结构面强度参数衰减规律；综合考虑降雨渗流及结构面强度弱化，对降雨渗流及干湿循环综合影响下红砂岩顺层岩质边坡稳定性进行了分析，获得了边坡稳定性衰减变化规律；通过炎汝高速公路边坡稳定性监测对理论计算结果进行了验证。结果表明，边坡受到的水力作用与后缘张拉裂隙充水高度呈正比；干湿循环作用下，结构面黏聚力呈幂指数形式衰减，内摩擦角呈二次函数衰减；边坡稳定性与后缘张拉裂隙充水高度呈线性关系，而与干湿循环呈指数关系，且干湿循环对边坡稳定性影响比后缘裂隙充水高度大；在降雨渗流及干湿循环综合作用下，边坡稳定性系数降低了约66%，较考虑单一影响因素有了大幅度降低；边坡稳定性监测结果与理论计算结果吻合较好，进一步证明了理论计算结果的正确性。

动载荷作用引起岩石边坡失稳破坏，尤其力幅突变激扰作用对边坡稳定影响很大。对动、静载荷作用下岩石力学性质进行了分析，建立了岩石边坡非线性运动方程，分析了岩石边坡动力变形模型及非线性动力响应，得出当扰动频率增加到一定程度，滑体振幅突然增加，产生向上突跳并随力幅的增加继续增加；反之，当力幅较大并逐渐减小时，滑体振幅也随之减小，当扰动的振幅减小至一定程度，滑体振幅突然降低，产生向下突跳减小。对初始条件和力幅突变激扰对岩石力学非线性振动系统的影响进行了分析，得到初始条件的微小变化可引起系统响应的巨大差异，当振幅A极小时，线性系统的振荡很弱，它对非线性系统的作用也很弱，整个系统的运动便可看作两运动的独立叠加。当振幅A再加大到使其幅值超过非线性系统三奇点之间的间隔时，系统可以在这些奇点之间来回跃迁振荡，从而运动复杂化，随振幅A的增加，系统从倍周期运动向混运动变化，研究结果可为岩石边坡的动力稳定提供指导。

高放废物处置库中缓冲回填材料需要预先压缩到一定密实度，其压缩特性对处置库的安全设计、施工及运营有重要影响。目前，国内初步考虑将膨润土-砂混合物作为缓冲回填材料的首选。采用WG型单杠杆固结仪，对不同干密度、掺砂率的膨润土-砂混合物进行侧限压缩试验研究。试验结果表明：随着干密度的增大，压缩系数呈二次曲线减小；随着掺砂率的增大，压缩系数呈非线性增大。通过引入有效黏土密度和有效含水率的概念，对不同干密度、掺砂率的膨润土-砂混合物的压缩系数进行解释，并根据试验数据得到了回归的数学模型，试图为缓冲回填材料的配比优化研究提供相关依据。

加筋材料与土界面力学特性是加筋土结构设计和稳定性分析的重要依据。在大型多功能界面剪切仪上，进行了土工格栅和标准砂界面的水平循环剪切试验，分析循环荷载作用下筋-土界面力学特性，研究循环荷载特征对界面剪切力和法向位移的影响，探讨水平循环荷载作用下筋-土相互作用规律。结果表明，随循环次数增加，剪切力-位移关系曲线逐渐重合，剪切力峰值变化不明显，界面剪切模量增大并趋于稳定；循环剪切位移幅值和剪切速率对剪切强度的影响不明显，但对试样法向位移有较大影响；水平循环剪切过程中试样发生明显的法向位移，加筋可有效限制试样的竖向变形。

基于饱和多孔介质理论，研究了成层饱和黏弹性土层中端承桩的纵向振动特性。首先利用Novak薄层法，得到了土层对纵向振动桩的动力阻抗。其次，将桩等效为Rayleigh-Love杆，给出了成层饱和黏弹性土中端承桩纵向振动的一般分析方法和桩头动力复刚度的解析表达式。具体分析了两层饱和黏弹性土中端承桩的纵向振动特性，得到了桩头动刚度因子和等效阻尼随频率的响应特征，讨论了物理和几何等参数对动刚度因子和等效阻尼的影响。结果表明：桩长径比、土层模量比以及桩土模量比等对桩头动刚度因子和等效阻尼有显著的影响。相比于均质土层中的桩，上层土越硬或下层为软弱土层，桩的动刚度因子和等效阻尼振动幅值增大，其周期随长径比显著变化，且对于大直径桩，动刚度因子和等效阻尼随频率呈振动变化。同时，土体与孔隙水相互作用系数和桩泊松比等的影响相对较小。其结果可作为桩基动力基础设计和动力检测等基础数据。

已有的液化砂土流动特性试验结果表明，砂土在液化流动状态下是剪切稀化非牛顿流体，可以用幂函数表示其剪应力-剪应变率的关系，从而建立了砂土液化流动的本构方程。基于FLAC3D程序的二次开发平台，将液化流动本构方程开发到FLAC3D中，建立了液化流动变形的简化分析方法。通过倾斜场地的液化流动变形分析，发现倾斜场地的液化变形曲线可以用正弦函数曲线描述，这与Towhata的理论分析成果一致，验证了本方法的合理性。分析了液化层坡度、稠度系数、流动指数以及弹性参数等变量对液化变形的影响。计算结果表明，液化变形随液化层坡度的增大而逐渐增大，液化砂土的稠度系数和流动指数对液化流动变形有重要的影响，而弹性参数对变形基本无影响，因此，在实际工程分析中，需要对流动模型参数进行深入研究。

通过对含水砂岩进行单轴加载声发射试验，获取声发射信号。对整个加载过程声发射信号进行FFT变换，发现随着加载地进行，声发射信号的峰值频率由60 kHz下降到40 kHz，平均主频比自然状态下的砂岩平均主频降低了1 kHz；通过分析能量和岩石声发射事件数之间的关系，发现能量与对应声发射事件数之间的比值越大，说明能量是由较大的破裂导致的，而能量值与对应声发射事件数之间的比值越小（数量级在104以下），说明能量是由多个小破裂同时产生积聚而成的；用Welch法做功率谱估计，发现得到的声发射信号其功率谱大致分为A、B两种，B类功率谱对应信号的相位突变性强。选取一些较大能量信号，计算这些信号出现之前的B类型功率谱出现的几率，发现越接近破裂出现B类型功率谱的几率越大。研究结果为分析岩石破裂全过程的声发射特性提供了一条新的思路，也为声发射应用于岩石破裂失稳预报奠定了一定的工作基础。

旋转位移假设下，将挡土墙和填土看成一个系统，建立挡土墙在地震作用下的旋转破坏模式，应用极限分析上限法推导了系统外力功率和耗散功率，得到了水平屈服加速度系数的理论计算公式，并采用MATLAB语言进行数值求解，获得了破裂角和水平屈服加速度系数的数值解。计算公式考虑了填土与墙体接触面上的黏聚力、墙和填土的摩擦角、竖向地震加速度系数、填土黏聚力、填土内摩擦角等对水平屈服加速度系数的影响。研究结果表明：填土与墙体接触面上的黏聚力、墙和填土的摩擦角和竖向地震作用对水平屈服加速度系数的影响显著，在实际工程设计中需合理取值以达到安全经济的目的。

针对加筋挡墙顶部受条形基础载荷作用时的工作性能开展试验研究，分析条形基础距挡墙面板距离对基础极限承载力、加筋挡墙变形特点、筋材应变和破坏模式的影响。试验结果表明：基础极限承载力随基础偏移距离 增加呈现先增大后减小的趋势，且在 为 （ 为挡墙高度）时达到最大值；条形基础加载至破坏前一级载荷时，基础沉降与挡墙高度比值均小于2%，面板水平位移与挡墙高度比值均小于1%，且当 小于0.6时，面板顶部水平位移明显大于中底部；各层筋材中应变最大值随 增加而逐渐向远离面板方向发展，且筋材最大应变由最初出现在顶层而转向中间层；顶部受条形基础载荷作用下加筋挡墙破坏以3种模式为主，即顶层面板挤出的浅层破坏、破坏面沿基础边缘发展并向深部推进和加筋挡墙整体破坏。

在各种复杂环境下采用泥水盾构法修建隧道工程，需要解决在开挖面上如何及时形成安全有效的泥膜支护问题。采用修正的剑桥模型中正常固结黏土各向等压固结曲线规律，建立泥膜固含率与有效应力之间的关系，结合圆球形颗粒孔隙理想模型的渗透率以及泥膜固含率、渗透率和比阻三者之间的关系，确立新的泥膜形成本构关系模型。将泥膜形成一维模型拓展为二维模型，基于增量分析方法分析泥膜的增长规律，给出泥膜滤失量和厚度分别与位置、时间、重度比和盾构直径等因素的关系。结果表明，修正的剑桥模型能够较好地表征泥膜压缩固结特性；对于高压泥浆，泥浆重度对泥膜增长的影响较小，但对超大直径的盾构其影响不可忽略。

块体理论是一种比较常用的岩土工程稳定性分析方法，但缺乏对非贯通结构面的研究，导致搜索出的关键块体不够精准和全面。如何处理非贯通结构面，判断其是否应该连通成为块体理论研究至关重要的一个问题。采用数值模拟的方法计算含两共面结构面岩体试样在不同岩桥倾角、结构面摩擦系数、围压和连通率情况下的贯通强度与峰值强度。引入贯通系数变量，定量描述贯通强度与峰值强度之间的关系。将贯通强度作为判断岩桥贯通与否的一个衡量指标，建立起贯通强度与岩桥倾角、结构面摩擦系数、围压和连通率之间的函数，即含两条共面结构面岩体的岩桥贯通准则。该准则可准确判断含两条共面结构面岩体的岩桥是否应该连通。基于岩桥贯通准则的块体理论能够准确搜索出因岩桥贯通而滑移的关键块体。

注采气套管结构是保证盐岩地下储气库注采气正常运行的重要枢纽，在盐岩地下储气库运行过程中，套管混凝土环极易因储库蠕变体积收缩而产生受拉破坏。因此，为了解套管混凝土环的受力和变形特性，采用三维地质力学模型试验技术，对江苏金坛盐岩地下储气库开展了不同采气速率、不同采气内压、储库失压等风险因素影响下的套管运行过程的物理模型试验，通过三维地质力学模型试验较好反映出储气库套管混凝土环的受力和变形特性。研究表明：（1）套管混凝土环的轴向拉应变随采气速率的增加而增大，为保证套管的运行安全，建议储气库的最大采气速率不超过0.65 MPa/d；（2）套管混凝土环的轴向拉应变和套管所受蠕变挤压应力随套管鞋离腔顶距离的减小而增大，为保证储气库运行安全，套管底部距离储库腔顶的距离应大于10 m：（3）套管所受蠕变挤压应力随采气内压的减小而显著增大，储气库的最低运行气压应大于3 MPa，并应最大限度地防止储气库出现失压事故。

以锦屏二级水电站 和 深埋大理岩循环加、卸载试验结果为基础，对不同围压下大理岩弹性参数的演化规律进行研究，得出其弹性模量随围压和内变量的变化显著，而泊松比随围压则变化不明显。基于试验结果确定了锦屏大理岩弹性模量与围压和内变量的定量关系，建立了考虑弹性参数围压效应的大理岩弹塑性耦合模型，并在有限差分软件FLAC3D中进行了数值实现，用于模拟分析大理岩室内三轴压缩试验结果，并将模拟结果与不考虑弹性参数围压效应的计算结果进行对比，结果表明：考虑大理岩弹性参数围压效应的数值模拟与试验结果更吻合。研究方法和结果对于提高深部工程围岩（特别是具有小变形破坏特性的硬脆性围岩）变形计算的准确性具有重要的参考价值和借鉴意义。

鉴于盐岩地下储库界面对储气（油）库稳定性和密闭性的重要影响，分别从细观和宏观方面对其变形与破损特性开展研究。细观方面：开展含界面盐岩的电镜扫描试验，分析表明：盐岩与夹层界面处颗粒结合紧密、相互嵌合，胶结良好，为储库密闭性提供有利条件。宏观方面：基于复合岩体理论构建层状盐岩交接界面的应力表达式，进而分析界面的变形及破损特性。分析表明，界面附近应力状态极为复杂，硬夹层对盐岩体具有约束锚固作用，且界面处易产生应力集中，进而诱发储库围岩体裂纹扩展直至破坏。综合细观、宏观分析表明，裂纹起裂机制和渗透通道形成是界面的细观结构特性及其应力状态共同影响的结果。研究成果为进一步分析地下盐岩储库的稳定性和密闭性提供一定参考。

通过开展单裂隙花岗岩不同围压加、卸载和不同水力梯度作用下的渗透试验，研究应力历史对裂隙渗透性能演化的影响。试验结果表明：在围压加载过程中，渗流流量与渗透压差大致呈线性关系；在渗透压差相同的条件下，围压越小，流量越大，随着围压上升，裂隙渗流流量持续减小，但随着围压的进一步增大，流量的减小有减缓的趋势。在围压相同以及渗透压差相同的条件下，单裂隙花岗岩在卸载条件下的渗流特性与加载条件下相比，其渗流流量明显降低，且卸载过程中渗流流量与渗透压差开始偏离线性关系。从试验前、后裂隙面粗糙度系数值的对比可以看出，由于法向应力挤压以及渗流流体的冲蚀作用，试验后裂隙面粗糙度系数明显降低。卸载的过程中，裂隙渗透性能的恢复具有明显的滞后效应，表明在法向应力和流体冲蚀的共同作用下，裂隙产生了不可恢复的非弹性变形。

为探讨不同界面形式下有限长与无限长填埋场边坡封顶覆盖系统稳定特性，通过模型试验确定了不同边坡长度下界面分别为土工膜和三维网时封场覆盖系统的破坏模式与失稳坡度。基于试验结果建立了覆盖系统的许可破坏模式及其速度场，利用极限分析上限法建立了考虑界面强弱特性以及坡长有限与无限形式的覆盖系统稳定性统一分析模型，并利用模型试验结果对该理论进行验证。运用文中提出的理论模型对新型环保的垃圾填埋场封场覆盖生态污泥腾发覆盖技术（EST）中防护基材稳定性进行定量分析。研究结果表明：覆盖层失稳时，滑移面分为上、下两段，上段为平行于坡面的直线，下段为位于覆盖层内部近似为与坡面成一定夹角的直线；减小边坡长度能使覆盖系统稳定特性提高，但减小覆盖层厚度对覆盖系统稳定的增减影响与界面强弱形式有关；覆盖系统稳定特性主要由界面抗剪强度控制，增加基材强度并不能大幅度提升覆盖系统稳定特性，且增加界面黏聚力对覆盖系统稳定贡献明显优于增加界面摩擦系数。

分析围岩弹塑性介质中全长黏结式锚杆的锚固界面层应力分布和变化特征，对研究隧道工程初期支护系统的力学效应具有重要意义。根据全长锚杆微段的受力平衡以及锚固界面层剪应力的传递机制建立了关于锚杆轴向位移的微分方程，通过求解锚杆轴向位移的微分方程可得到锚杆与围岩相互作用下的轴向载荷和锚固界面剪应力的分布函数。然后将锚杆界面剪应力对围岩的支护反力转化为圆形隧道轴对称径向体积力，进而求解有锚喷支护作用下圆形隧道围岩塑性区半径。在此解析模型基础上，可对隧道围岩-支护系统进行详细的分析和评判。算例分析表明，初期支护时机的选择对锚固效应和围岩稳定性有较大影响；适当增加全长黏结式锚杆的锚固层厚度能明显降低锚杆端部剪应力的应力集中度，能有效改善锚杆的锚固效果。

岩石随着围压的增大，残余强度的增加幅度比峰值强度大，残余强度逐渐成为影响岩石全应力-应变曲线峰后段的主要因素，因此，建立岩石损伤软化统计本构模型时，对残余强度进行修正是非常必要的。基于岩石应变强度理论以及岩石微元强度服从Weibull随机分布的假设，考虑岩石峰后残余强度对损伤变量进行修正，在微元破坏符合Hoek-Brown屈服准则条件下，建立了能够反映岩石峰后软化特征的三维损伤统计本构模型；依据岩石试验全应力-应变曲线的几何特征，推导出本构模型参数的数学表达式，并基于花岗岩室内试验数据对模型参数进行探讨，研究了Weibull分布参数与本构模型的关系，探讨了损伤修正系数的取值和岩石累积损伤的扩展过程；将建立的本构模型理论曲线与4种岩石（斑状二长花岗岩、细晶大理岩、砂岩和粉砂质泥岩）不同围压下的常规三轴压缩试验曲线进行对比分析，结果表明，该模型能很好地描述岩石破裂过程的全应力-应变关系和表征岩石残余强度特征。这对于岩石损伤软化问题以及岩石加固处理措施的研究均具有重要的意义。

含低渗透盖层的强透水层在排水过程中可能产生包气带真空并阻滞排水。这种真空阻滞效应具有什么动力学特征，是岩土渗流领域有待解决的新课题。以细砂作为粗砂的盖层，进行了双层结构砂柱的排水试验，观测到了包气带真空度先快速增大，然后缓慢减小的过程，排水速率显著低于无细砂覆盖的情况。细砂盖层厚度越大，真空阻滞效应越强烈。基于水-气渗流理论提出了解释试验现象的水流方程和气流方程，并得到了排水早期和后期真空度变化的近似解析公式，说明真空度峰值随盖层厚度呈非线性增加趋势。对试验结果进行参数分析，发现盖层透气性在排水后期明显大于早期，反映了盖层含水率对透气性的影响。

为研究非饱和花岗岩残积土的崩解机制，将取自广州的残积土试样根据不同含水率和压实度进行制备，用自制仪器进行崩解性试验，并对相关公式进行修正并用于试验数据处理。同时，从微观角度将土颗粒的粒间受力状态进行简化分析，继而对非饱和花岗岩残积土的崩解机制进行分析，结果表明，主要控制因素为孔隙气压（有效孔隙率）和基质吸力。结合试验结果，建立崩解稳定阶段平均速度与有效空洞率及基质吸力的关系，结果表明，分别呈指数函数和对数函数正相关。

固结系数在软土压缩过程中并非常数，其变化规律与土体的工程特性、先期固结压力、有效固结应力等因素有关。当固结应力小于土体的先期固结压力时（ ），随着应力的增加，固结系数减小；当固结应力达到其先期固结压力时（ ），固结系数取最小值；当固结应力超过先期固结压力后（ ），随着应力的继续增加，淤泥固结系数又逐渐增大。温州淤泥的固结系数与固结应力之间存在显著的双对数（ln( 或 )- ）线性相关性，其分段拟合公式在先期固结压力 的前后分为两段。利用“改进的门田法”求解的淤泥层在压缩过程中，固结系数的变化规律，进一步说明和验证了这一结论。利用双对数拟合公式可较准确推求整个加载过程中淤泥的固结系数，为固结沉降计算提供重要的参数。

吹填泥浆中土颗粒沉降-固结过程十分复杂，其中土颗粒的沉降固结规律并不明确。室内沉降试验采用一种改进的方法——分层抽取法，先得到土颗粒体积分布规律，再利用体积通量函数法计算不同粒组颗粒平均沉速。计算结果表明，吹填泥浆在沉降过程中会出现3个区域，分别是干涉沉降区、絮体压缩沉降区和自重固结区；在沉降初期0～1 h和1～7 h内，干涉沉降区内土颗粒沉速远小于Stokes公式沉速计算值，颗粒沉速分别与颗粒直径的0.488 1和0.111 7次方有关。絮体压缩沉降区和自重固结区内颗粒基本不出现分选现象，均属于泥浆颗粒的沉积物；该试验中絮体压缩沉降区的密度约为1.04 g/cm3。

地震永久变形是评价土石坝抗震稳定性的一个重要依据，其合理计算需要同时考虑材料的残余体积应变和残余剪切应变的影响。因此，在过去提出的永久变形等效节点力计算方法的基础上，通过考虑剪切压缩耦合作用来反映残余体积应变对地震永久变形的影响，并推导了相应的模量矩阵，明确了参数选择和计算步骤。对典型单元体的残余变形模式进行了分析，计算得到的剪切应变和体积应变大小均与理论值相符，验证了模量矩阵的可靠性。在此基础上，对心墙堆石坝和面板堆石坝的算例进行了计算，重点分析了竖直向、顺河向和横河向3个方向永久变形分布，并与实测规律进行比较。计算结果表明，考虑残余体应变之后，所提方法能够反映土石坝地震永久变形以沉降为主、水平变形相对较小的特点，可更为合理地反映地震永久变形的规律。

为研究充气锚杆极限承载力计算方法，在模型试验基础上，探讨充气锚杆抗拔过程中的受力特征与破坏形式，分析锚杆荷载-位移曲线变化特征。基于圆孔扩张理论，通过简化力学模型，推导充气锚杆侧阻力与端阻力计算公式，将理论公式计算值与试验成果进行比较。研究结果表明：(1) 采用球孔扩张理论可以较好地描述膨胀体端部对土体产生的弹性、塑性变形力学机制，估算端阻力值。充气膨胀压力对土体的挤压膨胀作用大大增加了锚杆的侧阻力。(2) 极限承载力理论公式计算值与抗拔试验值基本吻合，验证了极限承载理论计算公式的正确性。(3) 通过与螺旋锚杆相比，充气锚杆的承载力约为单锚片螺旋锚杆的4.3倍，约为双锚片螺旋锚杆的1.9倍，充气锚杆的承载能力优势明显。

围岩内部位移通常是在工作面开挖后再进行量测，因而导致现场量测结果存在一定损失。为得到隧道施工过程中围岩内部位移的变化规律，自行研制开发了适用于量测隧道洞顶围岩竖向全位移的多点位移测试仪，该仪器具有测试原理简单、现场埋设方便、测试数据精度高的特点，且比传统多点位移计的测点多。结合阿拉坦隧道，利用该仪器对隧道洞顶处的围岩内部位移进行了量测，得到了隧道浅埋段洞顶围岩内部位移的变化规律，经分析发现，如果采用传统多点位移计进行洞内量测围岩内部位移的方式，围岩内部位移的损失程度将达25%以上，这将给围岩稳定性的判定造成直接影响；此外，通过对监控数据的分析，还得到了隧道开挖引起的围岩松弛范围。其结果对隧道的开挖与支护具有重要指导意义。

在引入围桩-土耦合式抗滑结构的基础上建立数值分析模型；通过分析该抗滑结构中围桩-土的应力、应变分布规律，详细探讨围桩-土整个结构的耦合效应特征。进一步开展模型试验，测试并分析围桩前、后土压力和桩身弯矩分布特征，论证了围桩-土耦合式抗滑结构的作用机制。最后，分析了桩后距离、不同深度及不同土体强度参数对土拱效应的影响。得到：（1）围桩与桩内土体耦合呈现出4种应力拱形态：紧邻围桩后为扩肩型拱、围桩间双曲线型拱、围桩间凸向桩外的抛物线型拱、围桩间凸向桩内的抛物线型拱；（2）相邻围桩采用约4倍桩径间距、正六边形布置并顶部用圈梁固结、锚固一定深度可形成一种耦合式抗滑结构。该结论对于该新型抗滑结构的推广应用具有一定的指导意义。

为了更清晰直观地了解高应力下硬岩破坏（岩爆、片帮、应力型塌方等）孕育过程中岩石破裂演化过程，根据岩石破裂面的特点，依据微震监测数据的矩张量结果，推导并得到了岩体破裂面空间方位计算方法，在此基础上给出了根据运动夹角? 来判断岩石破裂类型的确定方法。借助此方法，在实例研究中进一步证明了深埋隧洞矩张量分解判断破裂类型分析方法的可靠性。依托锦屏二级水电站深埋引水隧洞这一典型工程，依据破裂面的方位角、倾角特征和岩爆宏观破坏情况，初步探究了即时性应变-结构面滑移型岩爆的孕育过程：在岩爆孕育初期，以张拉破裂为主，由于硬性结构面的存在，在开挖扰动应力调整初期，破裂面由岩体浅层往岩体较深层硬性结构面扩展，张拉破裂面尖端接近硬性结构面时，硬性结构面上发生剪切滑移，若较深层岩体内部还有其他硬性结构面存在，则在该硬性结构面尖端，除随着岩体浅层切向应力的持续增大，往开挖面扩展外，继续以张拉破裂面型式往深层扩展，至较深层硬性结构面上剪切破裂产生，最终以剪切滑移面为破坏面边界往开挖面发展，并最终将岩体抛掷而出。

根据Biot波动理论，研究了条形均布荷载作用下非均匀饱和土地基的动力响应问题。利用Fourier积分变换，通过Helmholtz矢量分解原理，建立了饱和土层在动荷载作用下的回传射线矩阵法计算列式，考虑饱和土的物理力学性质沿深度方向按幂函数连续变化，采用数值Fourier逆变换获得了饱和土地基的位移、应力和孔隙压力等物理量的数值解。分析讨论了材料非均匀性对饱和土介质动力特性的影响。结果表明，非均匀饱和土的动力行为与均匀饱和土有着明显的不同，当土体的非均匀程度越高，条形荷载中点下流体压力和应力幅值越大，而位移、流体压力以及应力等物理量在水平方向的振动频率均随着土体非均匀变化程度的增强而增大。

采用Byrne简化的Martin-Finn振动孔压增量模型描述土体的液化特性，采用Davidenkov黏弹性本构模型描述土体的非线性特性，建立了可液化地基-地铁车站结构非线性静、动力耦合相互作用的二维分析模型，采用动力有效应力分析方法对可液化地基上两层三跨岛式地铁车站结构的地震动反应进行了数值分析，并与动力总应力方法分析的结果进行对比，结果表明：地铁车站结构两侧及底部邻近位置的土体较易液化，地基土的液化对地下结构邻近地表的加速度反应有明显的影响，且在地基土液化的影响下地下结构有明显上浮的趋势，并呈现出中部上凸的变形特征，地下结构的破坏型式为上层顶板和底板两端的受拉破坏、下层底板边跨跨中的上拱弯曲破坏、中柱的受压破坏、侧墙底端的弯曲破坏。

考虑地表硬壳层应力扩散作用、硬壳层的抗剪强度、中间主应力 对地基承载力的影响，从实际情况下土的静止侧压力系数出发，依据极坐标表示的弗拉曼公式和统一强度理论，推导出天然软土地基临塑与临界荷载公式，提出天然软土地基上路堤临界高度的一种计算方法。结合算例，探讨了软土层和硬壳层静止侧压力系数 、中间主剪应力系数 取不同值对路堤临界高度 的影响。结果表明： 与 的改变对路堤临界高度 影响很大，新的理论公式更能反应软土地基承载力的实质，对覆有硬壳层的软土地基上路堤的修筑具有一定的指导意义。

基于广东省3个核电站厂址区的水压致裂地应力测量结果，获得了各核电站厂址区现今地应力场分布特征，结果表明，各核电站厂址区以水平应力为主导；大亚湾、阳江核电站水平应力值随深度增加而呈线性增大，台山核电站水平应力随深度线性增加不明显；大亚湾、阳江核电站厂址区最大水平主应力方向为NW-NWW，台山核电站为NNW。根据地应力测量结果、相关理论及判据分析认为，大亚湾核电站拟建隧洞长轴方向较不利于隧洞围岩的稳定，台山和阳江核电站拟建隧洞长轴方向利于围岩的稳定和维护；各核电站拟建隧洞横截面形状以水平长轴、垂向短轴且长、短轴比近似于各隧洞截面上侧压力系数的椭圆形为宜；各隧洞在埋深范围内开挖时均没有发生岩爆的可能性。最后，依据Byerlee滑动摩擦准则，探讨了核电站外围现今活动断层的稳定性。

在广义随机空间中直接建立验算点的迭代公式，可以方便地解决含相关随机变量的结构可靠度计算问题。在广义随机空间中推导了一种收敛性较好的验算点迭代公式，并应用于边坡稳定的可靠度分析。针对卡基娃混凝土面板堆石坝地震工况坝坡稳定的可靠度分析表明：（1）由于安全系数法采用的输入参数为确定值，故不能考虑参数随机波动的影响。可靠度分析能够反映参数随机性的影响，这对于深入评估工程安全与抗风险能力是有益的。（2）通过引入条件概率方法考虑地震和坝坡失稳同时发生的概率得到的结构可靠指标将提高，而提高的幅度与地震发生概率的大小有关。（3）堆石非线性强度指标具有正相关性，考虑强度指标的相关性将提高边坡稳定的可靠度。

在两巷道的交叉段两支承压力区和顶板卸载区会发生相互叠加，因此，相对于巷道其他部位来说交叉段的围岩扰动范围会扩大，且导致变形加剧和原有支撑应力增加等不利于巷道稳定的情形出现。为分析地下采场巷道交叉段的稳定性，利用有限元数值模拟软件并考虑岩土体的应变软化特性，对5种具有代表性的交叉情形进行了数值模拟研究。研究结果表明：由于巷道交叉使得交叉几何中心附近的围岩变形进一步增加，不同的交叉角度对巷道交叉段的变形存在不同程度的影响，交叉角度越小，主巷（巷道1）锐角侧的变形越大，而且由于交叉角度的不同也使得交叉段主巷的顶板最大沉降区向锐角侧呈不同程度的偏移，交叉角度越小，偏移越为明显。从结果可以得出巷道2的变形同样也受到交叉角度的影响，从距离交叉中心4远的地方开始，交叉角度越小，巷道2的变形越大。研究成果可以为类似条件下的巷道设计和支护提供借鉴与参考。

数值分析方法已成为分析敏感环境下基坑开挖对环境影响的最重要手段，其关键是选择合适的土体本构模型和计算参数。HS-Small模型可以同时考虑土体剪切硬化和压缩硬化，而且还可以考虑土体剪切模量在微小应变范围内随应变衰减的行为，因此，HS-Small模型在基坑开挖数值分析中具有很好的适用性。但HS-Small模型的参数较多，不仅包含了HS模型的参数，还包含了小应变参数，因此，获取完整的HS-Small模型参数存在一定困难。通过上海地区5个基坑开挖数值分析的实例对基于室内试验得出的上海典型土层HS模型参数进行了检验。通过参数的敏感性分析，对HS-Small模型的部分参数的确定方法进行了修正。在此基础上，采用反分析法确定了敏感性最强的小应变参数，从而初步完整地获取了上海典型土层土体HS-Small模型参数。采用文中确定的上海典型土层HS-Small模型参数对该地区若干典型基坑工程实例进行计算，结果表明，计算值与实测值吻合得较好，从而验证了确定的上海典型土层HS-Small模型参数的适用性。

与静态岩石破碎过程相比，冲击作用下岩石的应力改变具有时间效应，应力波传播过程中表现出压、拉变化。基于损伤演化原理和有限元数值模拟方法，针对冲击荷载作用下的压头破岩机制进行了模拟分析。为排除边界上反射波的影响，黏弹性边界被纳入计算中。首先论证了黏弹性边界在均质和非均质介质中的计算精度，然后分析了冲击作用下不同均质度的岩石以及砂砾岩的响应规律，结果显示：在弹性情况下，压头与岩石接触边缘以及自由面附近是拉应力分布区，接触边缘拉应力最大。剪应力最高值并不位于接触面附近，而是离接触面有一定距离。较均质岩石主要呈现拉伸破坏模式，先出现赫兹裂缝，然后是径向裂缝和侧向裂缝，拉应力的产生成为诱发裂缝萌生和扩展的主因。当岩石均质度较低时，岩石的破坏形式呈现多元化，剪切破坏比重加大，表现为复杂的拉剪破坏模式。对于砾石粒径较大、含量较多的砂砾岩，砾石和基质的非均匀性不可忽略，冲击下破坏模式以绕粒环行和穿粒破坏为主。总体说来，对于岩石类准脆性材料，应力波传播过程中产生的拉应力是失稳的诱发和扩展的关键。

大宁水库防渗墙部分区段地势落差大，墙体两侧及下墙顶部有较大回填土方量，受工程扰动较大。在既有试验和实测参数的基础上，依据现场实际回填施工过程，对大宁水库防渗墙受墙体两侧回填土施工作用进行了三维数值仿真模拟。模拟过程中考虑了回填土和防渗墙之间的相互作用，分析了距墙体不同位置、不同接触形式的回填土对墙体变形和应力的影响，获得了随施工进程墙体内部位移和应力的分布规律。研究表明，填土过程中上部墙体向水库内侧倾斜，其最大主应力出现在两墙交接位置的上方；下部墙体倾斜量很小，最大主应力出现在导墙下方，不存在拉应力；墙体的位移、应力沿走向方向存在一定的差异，在墙体拐角处变化最大。对比分析表明，数值模拟结果与现场实测值较为接近。

利用离散单元计算软件模拟太沙基活动门试验，从散粒体和微观角度研究在摩擦型岩土材料中产生土拱效应时颗粒位移、荷载传递的特点，并进一步研究了颗粒粒径、土体孔隙率、颗粒摩擦系数、活动门宽度以及活动门位移对土拱效应的影响。结果表明：由于土拱的作用，从拱脚往上一定范围内会将拱顶上方的竖向荷载转化成水平荷载并向两侧传递，同时伴随着两侧土体的侧向挤出。伴随活动门的下移，土拱效应在不断调整，增大颗粒粒径、减小孔隙率、增大颗粒摩擦系数、减小活动门宽度，不但可加强土拱效应，而且还能减小土拱效应的影响范围。

针对筑坝粗粒材料缩尺效应问题，统计分析三板溪、水布垭等大坝填筑料的级配特征，认为以Talbot曲线为原级配可作为高土石坝填筑料的“平均级配”，并将此原级配按现今粗粒料试验制样时最为常用的“混合法”进行缩尺，配制了最大粒径 为20～180 mm的试样。利用PFC2D软件，对各缩尺级配进行了多组、多种数值试验，揭示了各缩尺级配试样干密度极值、初始弹性模量及体积模量等关键物理量与各级配最大粒径的关系。结果表明：缩尺关系与密实度控制标准相关，在同一相对密度条件下各缩尺比试样力学参量为其最大粒径的单调函数，经推求可得原级配具备室内试验级配1.5～1.6倍的抗变形能力；而在同一干密度条件下，力学参量与各最大粒径呈先减小再增加的非单调关系。最后基于细观力学理论对造成缩尺效应的机制进行了解译。利用PFC2D数值试验从一定程度上拓展了仅靠实际三轴试验来研究粗粒料缩尺效应的粒径和思路。

受各种因素的影响，基坑邻近建筑物的刚度差异显著。为了解基坑开挖对邻近不同刚度建筑物的影响，在考虑土体小应变刚度行为的基础上，对基坑邻近不同刚度建筑物的变形展开精细化分析。算例结果表明：对于任意刚度的建筑物，当其跨越坑外沉降槽最低点以及上凸曲率最大点时，墙体所产生的拉应变最为显著，即此时对于任意刚度的建筑物来说，均为最为不利位置。随着建筑物刚度的增大，墙体挠度值与拉应变值呈对数曲线下降。当建筑物整体刚度较差时，其墙体拉应变更主要取决于坑外沉降幅度，而受自身刚度影响较小。当建筑物刚度较大时，在基坑变形的影响下，建筑物更主要表现为刚体运动，而自身内部变形则相对较小。

针对岩石弹性波速度检测信噪比低、回波信号初至时间不易判读，以及较长岩石（或混凝土）超声检测难以穿透问题，提出用脉冲压缩方法检测弹性波速度。该方法与超声脉冲法检测的不同之处是在发射端采用编码信号激励，在接收端进行匹配滤波，得到高信噪比的压缩信号。介绍线性调频信号的宽时宽带特性，分析了脉冲压缩的基本原理和数字实现过程。试验研究了换能器带宽对激发信号的影响。用常规的单脉冲法和脉冲压缩方法检测了多个岩样的弹性波速度，试验结果表明，两种检测结果差异较小。给出了脉冲压缩方法用于岩石弹性波速度检测的具体步骤和计算过程。综合分析，脉冲压缩方法检测岩石弹性波速度是可行的，能够用于岩土工程的质量评价。