目前在放射性核素随地下水迁移的研究中还很少涉及温度场和应力场的影响。针对这一问题，引入渗透迁移方程，将所开发的饱和—非饱和孔隙介质中热-水-应力耦合弹塑性模型及其二维有限元程序进行了扩展和改进，使之可以同步地对温度场、渗流场、应力场和放射性核素浓度场的变化进行解析。对一个假想的核废料处置库算例，通过分别改变影响地下水中核素迁移的3个因素：渗透系数、分配系数和分子扩散系数，考察了在热-水-应力-迁移耦合作用条件下近场放射性核素浓度的分布及变化，从而认识到：当缓冲层的渗透系数小到一定程度后，缓冲层中核素迁移基本不再受渗流场的影响；缓冲层分配系数越小，分子扩散系数越大，核素迁移越快。

利用真空预压方法制备了一个大尺寸软黏土模型试验土池，进行了不同竖向静荷载与水平循环荷载共同作用下软土中单桶基础承载力的模型试验，研究了竖向静荷载与水平循环荷载对基础承载力的影响。结果表明，基础的水平循环承载力小于静承载力；导致基础破坏的循环荷载与循环次数取决于竖向静荷载。竖向静荷载越大，与同一循环破坏次数对应的循环荷载就越小。依据模型试验土的循环强度变化关系，采用弹塑性有限元计算方法对模型试验进行了数值模拟，计算与试验结果基本吻合，表明可以依据软黏土的循环强度变化关系，通过弹塑性有限元数值计算评价软土地基中桶型基础的水平循环承载力。

锦屏一级水电站左岸高边坡F42-9断层及煌斑岩脉组合的滑块对左岸缆机平台及拱肩槽边坡的稳定性起到控制性的作用。针对F42-9断层两侧平行结构面的发育程度，进行了锚固边坡开挖过程中的弹塑性力学行为分析。结果表明：平行于F42-9断层发育的结构面使锚固边坡岩体的性状急剧下降，现有的加固方案无法满足边坡稳定性的要求。建议根据边坡及抗剪洞开挖过程中揭露的地质信息，及时制定合理的边坡加强、加固措施。

基于同一现场不同尺度的岩石材料，从大量三轴MTS试验岩石断口边痕、试样切割面或磨光面的节理痕迹和现场断裂迹线3个尺度层次，进行了岩石材料微、细、宏观断裂机理尺度效应的分形研究。提出圆与正方形相耦合的分形维数算法，探讨了其优越性并应用于岩石断裂的分形特征研究，得到岩石材料的微、细、宏观断裂机理存在无标度区域。在无标度区0.002 mm～4 000 mm内，岩石断裂构造的分布规律具有自相似性，是岩石材料的微、细、宏观断裂机理内在联系的外在反映，为跨越尺度界限研究岩石节理裂隙的破坏机理提供了可行途径。

以厦门海底隧道工程为例，通过室内试验研究了类土质围岩在水中的崩解情况，分析了崩解量与时间的关系，讨论了土样的均匀性、密实程度对崩解的影响；从水土作用方面分析了隧道掌子面局部失稳的原因。研究成果表明：土样的崩解与土体颗粒组成、密实程度有关，颗粒细且均匀、密实的土样崩解曲线呈3个阶段；不均匀或较松散的土样在17 min内崩解基本完成，均匀致密的类土质围岩遇水发生完全崩解的时间较长，最长可达3 h以上；水对围岩的软化及崩解作用，将降低围岩的稳定性及自支撑能力，因此，施工过程中必须加强排水工作并及时支护。

基于滑坡锚拉抗滑桩设计的变形协调计算法和非线性优化方法，利用Matlab优化工具箱中的单目标多变量非线性优化函数Fmincon，以工程造价为目标函数，建立了锚拉桩优化设计模型，实现了锚拉桩的主要设计参数优化，使锚拉桩成本最小。实际工程应用结果表明：和原方案相比，优化设计可以大幅度降低锚拉桩的直接投资，产生较大的经济效益。

将碎石桩与CFG桩组合桩型复合地基用于沿海软土地基的处理。通过现场实测和三维数值计算，对这种新型复合地基的桩土应力随荷载的变化过程、桩土共同作用机理及桩土荷载分担比的变化过程进行了全面分析，结果表明：组合桩型复合地基可发挥两种不同刚度加固体在复合地基中各自的特点，经济技术效益明显，应用效果良好

提出了一种确定离心模型试验过程中边坡的应力和位移场及其变化过程的方法。基于物理测量与数值模拟相结合的思路，首先采用离心场非接触位移测量技术测量出边坡的位移场；然后通过数值模拟和反演分析等途径算出边坡的应力场。该方法已成功用于多个边坡离心模型试验中的应力位移场的确定，表明了该方法可以较好地得出离心模型试验过程中边坡的应力和位移场。边坡离心模型试验结果表明，边坡的破坏过程与应变局部化和应力集中的过程有着密切联系。

针对金山店铁矿亟需确定的大断面结构参数问题，采用东北大学研制的SLS崩落放矿模拟系统和ITASCA公司的岩土工程软件FLAC3D，对该矿三期的采场结构参数进行了模拟分析和研究。数值放矿试验表明，崩矿步距对矿石回收指标影响较大，崩矿步距3.5～4.5 m更有利于指标回收，兼顾爆破参数因素时推荐为3.5 m。通过进路群开挖的数值模拟，并对开挖过程围岩的位移、应力和塑性区进行分析，发现开挖后塑性区范围不大，巷道具有良好的稳定性。因此，拟采用的进路参数从矿石回收指标和巷道稳定性方面看是较合理的方案。

采用基于平均值插值的多节点有限元方法分析有自由面渗流问题。在自由面附近采用多节点单元逼近自由面，利用平均值插值建立多节点单元的形函数，在远离自由面的区域采用四边形/三角形单元剖分。给定一个初始自由面位置，通过对渗流控制方程的多节点有限元求解，根据自由面上节点水头值判断自由面节点的调整方向和大小，最终迭代求出自由面的位置。土坝渗流问题的数值分析表明了所提方法的有效性和足够的计算精度。

利用能够控制基质吸力的4联式非饱和土直剪仪，对清江流域古树包滑坡滑带土体进行了不同固结应力条件下土-水特征试验，得出了土-水特征曲线并进行了函数拟合。结合土-水特征曲线拟合函数，经过数学推导确定了函数中各个参数的物理意义，建立了能够同时反映固结应力、基质吸力和含水率之间关系的函数表达式，弥补了其他方法不能考虑固结应力的缺陷，对补充和发展土-水特征曲线试验和理论具有重要意义。

分岔隧道是一种新型隧道结构形式。以漆树槽分岔隧道为工程背景，进行了掘进爆破的围岩震动效应试验，通过不同掏槽结构下爆破震动作用隧道围岩衬砌质点振动速度的频谱分析与质点振动速度幅值的分布情况分析，对小间距公路隧道混凝土衬砌及其围岩在爆破地震波作用下的力学特征进行论述，重点研究了小间距隧道中隔墙及爆破掌子面的震动特性及变化规律。试验与分析结果表明，（1）中墙迎爆侧为振速峰值区，以水平径向振速最大，且沿着中墙走向呈现规律性变化；（2）掏槽孔爆破产生的地震效应最为强烈，其震动强度是扩槽眼和周边眼的2倍左右；（3）衬砌振速主振频率主要分布在低频段，以20～95 Hz为集中频段，高频地震波衰减极快；（4）同一测试断面中最大振速峰值出现在拱顶和边墙中部位置的概率最大，且大小比较接近，爆破掌子面附近的振速不适合萨道夫斯基预测公式，受爆破夹制及自由面的影响较大。

基于室内岩石三轴蠕变试验资料对岩石的流变本构模型及流变参数进行辨识，是研究岩石流变力学特性的重要手段。由于受到试验条件和随机噪声的影响，试验数据中经常夹杂有异常值，采用传统的最小二乘法进行参数估计其结果往往会出现较大偏差。为了克服异常值对参数辨识结果的影响，引入统计学中的稳健估计理论，通过对实测的样本资料赋予不同的权重，采用双二次加权最小二乘法对流变参数进行估计。对比试验和计算结果表明，该方法能够有效地减小异常值对辨识结果的影响，在估值精度、收敛性、鲁棒性方面均优于传统的最小二乘估计方法。

在边坡稳定分析有限元强度折减法的基础上，将二维分析推广到三维分析，研究了其安全系数的定义方式、屈服准则与失稳破坏标准等。算例分析表明，三维有限元分析比传统三维极限平衡方法和二维有限元分析更加符合实际，可以较好地模拟解决实际工程的计算问题。探讨了影响二维与三维分析结果的一些因素，通过分析得出结论：相同模型中选取Mohr内切圆屈服准则比选取外接圆屈服准则的计算结果偏于保守；三维边坡的侧向边界约束条件和长高比对计算结果影响较大，侧向边界全部约束时安全系数将大大增加，而安全系数随着长高比的增加逐渐减小。

降水在各类工程中使用的越来越多，已形成了一套设计和施工方法，但其降水效果分析却少有人研究。针对某露天煤矿开挖中的降水疏干工程，开展了大规模的数值模拟研究。在掌握水文地质条件的基础上，通过Modflow建立了较合理的数值模型，对不同工况的降水效果进行了详细的分析，实际计算表明，加井时间、调整单井抽水量、井的数目、井的排列以及它们的相互作用对降水效果有很大影响。分批次、分时段、优化井排列和调整单井抽水量是提高降水效果的设计措施和优化设计的重要影响因素，这些因素的作用规律将为降水设计和施工以及实际工程效果提供重要理论依据。

对建新矿13煤进行了室内力学性质研究，研究了煤岩的尺寸效应，得到了建新矿13煤煤岩体单轴抗压强度为 6.928 MPa；进行三轴压缩试验确定该层煤符合摩尔-库仑弹塑性力学模型。以试验研究结果为基础，结合建新矿的实际情况，在选定采出条带宽度25 m时，应用FLAC3D对条带开采进行煤柱应力和地表最大下沉分析，并研究煤柱稳定性。结果表明选择20 m宽度的煤柱时，可以保持煤柱稳定性。基于室内煤岩试验研究的结果，采用数值模拟的方法，通过多方案条带开采研究煤柱安全性，在减小煤柱尺寸的同时，确保煤柱安全稳定，避免仅仅使用经验公式计算带来的盲目性。

从土塑性力学极限分析上限定理出发，建立了条形锚板上拔时条分式平移破坏机构。根据外部作用荷载和土体自重所做的外功率与塑性变形区的内部能量耗损率相等的条件，建立起虚功率方程，并由此得到了抗拔极限承载力计算公式，该公式概念清楚，使用方便。分析了承载力系数，表明黏聚力项受强度的响应系数m值影响较大，而重力项和超载项受其影响很小。通过与前人的试验资料和Meyerhof-Adams计算理论得出的结果进行比较，表明了建议方法的可靠性，对土体抗拔问题具有一定的实用意义。对比的结果同时也验证了强度响应系数m只对抗拔承载力的黏聚力部分产生明显影响的结论。

目前，加筋垫层的工程实践超前于其理论研究，桩顶加筋灰土垫层设计方法受到普遍关注。以郑－西客运专线深厚湿陷性黄土地基处理为工程背景，建立了桩顶加筋灰土垫层理论模型，分析了桩顶垫层荷载特征，提出了灰土垫层设计极限状态理论。考虑不同桩径、不同桩间距、不同路基高度和不同格栅强度情况，对灰土垫层厚度等进行了参数影响性分析。建议高速客运专线路基桩顶垫层设计中宜采用双层、双向土工格栅结构形式，并优先选用延伸率小的筋材。

利用有限元方法对基坑土钉支护的极限高度问题进行了研究，分析了影响基坑土钉支护极限高度的主要因素。研究结果表明：基坑土钉支护存在着极限高度，极限高度的求解与地基极限承载力问题有着密切联系，从而利用地基极限承载力的有限元求解思路求得了基坑土钉支护的极限高度；研究了基坑土钉支护参数对极限高度的影响，得出极限高度与各个基坑土钉支护主要参数之间的部分变化规律，并在匀质土体的情况下与土塑性力学中的上下限定理得出的理论解进行了比较，经工程实例验证，结果比较吻合，为基坑土钉支护极限高度的确定提供了一种新的思路。

针对波浪荷载作用下粉质海床的动力响应问题，结合波浪槽模型试验研究的结果，提出了一种粉质海床在波浪作用下超静孔隙水压力增长的数值分析方法。计算结果表明：该方法能较好地拟合试验数据，揭示粉质海床孔隙水压力发展的机理，能运用于海床液化势的评价分析。

基于库仑土压力理论，假定刚性挡墙后主应力拱迹线为抛物线，推导了主、被侧土压力系数和水平微分单元间摩擦系数的理论公式，得到改进的主、被动土压力计算公式。研究表明：考虑土拱效应计算结果与模型试验结果吻合比较好。主动极限状态下，土体内摩擦角越小，墙土接触面上外摩擦角越大，土拱效应越明显，主动土压力合力作用点越上移；被动极限状态下，土体内摩擦角和墙土接触面上外摩擦角越大，土拱效应越明显，被动土压力合力点越往下移。

利用能够反映岩体水力性质空间变异特性的随机连续模型对隧洞开挖过程中的裂隙岩体渗流-应力耦合过程进行了数值分析。随机渗透系数场通过顺序指示模拟方法生成。顺序指示法是一种非参数地质统计学技术，他允许输入任何形式的渗透系数概率分布而不需要对分布做任何假设。由随机模拟生成的渗透系数场被投影到有限元计算网格中进行耦合分析。力学响应使用基于连续介质的节理本构模型来反映岩体中软弱面的影响。结果表明，随机连续模型能够较好地预测裂隙岩体的稳定入渗率，水力性质的空间变异性对裂隙介质的耦合过程起着重要作用。在不排水条件下，隧洞每次开挖开始时，由于岩石应力重分布，孔隙水受到扰动，短时间内不能流动平衡，因此孔压会迅速上升，这对于围岩稳定是不利的。

采用自平衡测试技术，在国内外首次进行了竖向静载荷作用下黄土地基中矩形地下连续墙现场试验研究，根据测试结果及黄土的物理力学性质，对黄土地基中矩形地下连续墙的荷载传递性状进行了详细分析。结果表明：黄土地基中矩形地下连续墙的承载特性具有端承摩擦桩的性质；墙的承载力由墙侧摩阻力和端阻力共同承担；墙侧摩阻力和端阻力的发挥与墙土的相对位移量及黄土的物理力学性质等因素有关；墙体达到极限荷载时，墙端阻力荷载分担比为40.3 %；各土层墙侧摩阻力随着墙土相对位移的增加而增大，但其增长幅度不等；加载时墙身轴力在加载处最大，随着各土层墙侧摩阻力作用的发挥，墙身轴力随着离荷载箱距离的增加而减小。

考虑到实际工程中土体非均质以及软土地区基坑开挖过程中土体稳定性的特点，将极限分析上限方法应用于非均质软土基坑抗隆起稳定分析计算中，讨论了极限分析方法的适用性问题。选用Prandtl机构建立了非均质软土地区基坑抗隆起稳定分析的运动许可速度场，根据速度场推导了极限分析上限方法的计算公式。讨论了该方法中土体强度、基坑宽度、支护墙体入土深度、基岩埋置深度等因素对坑底抗隆起稳定的影响。通过几个工程的计算与对比，验证了该方法的适用性和优越性。

为解决《土工试验规程》建议的K-G模型未考虑土体剪缩性问题并保持其简单性，在其基础上增加了一个剪缩模量，建议了一个3模量7参数K-G-D模型，给出了用 和 与 和 表示的完整的增量应力应变关系式；通过正常固结黏土的各向等压固结试验和等平均正应力的三轴压缩排水试验标定了模型参数；进行了黏土的常规三轴压缩排水试验，利用模型参数预测了相应路径下土样的体积与轴向变形，经与实测值对比，预测结果较好。该模型可考虑土体压硬性、剪缩性、应变强化特性，能较完善地描述欠固结和正常固结土及松砂和中密砂在等 和增 路径下的变形特性；模型并未在规程模型的基础上增加试验工作，且概念清晰、形式简单、便于实际应用。

通过室内动三轴试验研究了0.02 Hz，0.1 Hz，1.0 Hz 3种振动频率对黏土与EPS颗粒混合轻质土（LCES）动力特性的影响。结果表明，振动频率对LCES的动力特性有明显的影响，当振动频率在0.02~1.0 Hz范围内变化时，随着振动频率的降低，试样的轴向动应变和阻尼比增大，动强度和动模量减小。和小频率加载相比，大频率加载情况下的孔压发展较慢，即有效应力相对较大，所以动应变越小而动强度越大。最后，从平均加载速率的概念出发，讨论了振动频率对土动力特性的影响。

基于毛细吸持理论和Sierpinski空间的假定，建立了用分维数表示的毛细压力-有效饱和度及毛细压力-相对渗透系数关系的裂隙岩体非饱和渗流分形模型。根据Monte-Carlo模拟技术由平硐资料生成三维裂隙网络，利用盒维数方法计算裂隙岩体体积分维数。探讨了分维数与裂隙渗透率的关系。结合糯扎渡水利工程实例，将模型计算结果与Brook-Corey模型对比，结果表明相对渗透率主要受最大裂隙开度的影响，当裂隙开度范围不大时，分形模型可较好描述岩体裂隙的毛细压力与有效饱和度的关系。当裂隙开度范围较大时， ，忽略最大裂隙开度，模型可以等价于Brook-Corey模型。

正确评价开挖后岩体质量并对其进行分类，对研究岩石边坡开挖卸荷后的稳定性有十分重要的意义。以某水电站坝肩高边坡开挖工程为背景，运用卸荷岩体力学的理论与方法，对坝肩边坡开挖岩体进行三维有限元分析。根据边坡岩体开挖后应力应变场的动态变化情况，确定岩体开挖卸荷后质量损伤劣化程度，并根据岩体开挖卸荷后的力学参数，采用RMR法对开挖后的边坡岩体质量进行评价。结果表明，边坡岩体RMR值随开挖后卸荷量的增大基本呈线性递减趋势，进而考虑开挖卸荷影响因素，修正了RMR法中的评价参数，为以后用该法评价开挖后的岩体质量提供参考。

用岩土工程专用分析程序FLAC3D，对铜黄高速公路汤屯段富溪浅埋偏压连拱隧道进口段采用的施工过程进行了三维快速拉格朗日差分方法分析，比较了先开挖浅埋侧主洞与先开挖深埋侧主洞两种开挖施工顺序，获得了浅埋偏压连拱隧道在采用不同开挖顺序施工时各阶段隧道变形、中隔墙及支护结构的应力和位移等变化情况，通过对比、分析，从而使得实际隧道施工顺序得到优化，结果与现场监控量测资料相比较，得出的结论可为富溪浅埋偏压连拱隧道施工提供科学依据与技术指导。

考虑了土压力的空间效应，分析并计算了冠梁对双排桩支护结构的变形协调作用；考虑了滑移面和排距对作用在前后排桩上的土压力的影响，在弹性地基梁法的基础上，提出了一种新的双排桩支护结构设计计算模型。将理论计算结果与工程实测资料进行了对比分析，结果表明应用该计算模型进行计算，能得到有效的计算结果。

蚀变岩是工程中少见的软弱岩类，在西南某重大水电工程中，蚀变岩处于工程的重要部位，为保证工程的长期稳定性，对蚀变岩力学特性进行了深入全面的试验研究。通过对孔隙度不同的饱水蚀变岩进行系统的常规三轴压缩试验和总结分析，提出了蚀变岩三轴压缩下破坏前应力-应变曲线可分为3大类，破坏后应力-应变曲线亦可分为3大类的形态模式。并得出结论：蚀变岩的破坏类型受围压与孔隙度的共同影响，在给定的12 MPa围压下蚀变岩以脆性破坏为主，只有孔隙度大于16 %且围压大于4 MPa时才有可能进入脆－延转换状态，且脆－延转换围压随孔隙度增加而降低，临界状态应力比随孔隙度增大而增加。

建立在统计学习理论基础之上的支持向量机（SVM），是一种基于结构风险最小的小样本机器学习方法。经典的支持向量机主要针对二分类问题，而工程实践中遇到的往往是多分类问题。根据影响砂土液化的主要因素，采用聚类分析中的类距离思想，建立了基于聚类-二叉树的多类支持向量机的砂土液化判别模型。该模型可以通过有限样本的学习，建立砂土液化与各影响因素之间的非线性关系。研究结果表明，基于聚类-二叉树支持向量机的层次结构合理，分类精度高，泛化性好，可对砂土液化等级进行较准确判别

在分析斜坡地带高填石路堤的常规压路机械压实施工工艺缺陷的基础上，探讨了强夯法处理地基的加固机理、有效加固深度、试验检测方法及工法特点，结合洛阳—三门峡高速公路填石路堤的施工实践，提出对常规压路机械施工的填石路堤进行强夯处理的压实施工新工艺，对保证修建斜坡地带高速公路高填石路堤的施工质量有重大的意义。

影响半径是一个有争议的概念，针对不同含水层和计算模型各有不同的计算方式，而在工程应用中常使用理论依据不甚明确的经验公式。针对可形成稳定流的越流承压含水层，展开对确定其影响半径的常用方法即3个及以上观测孔稳定流阶段降深-距离直线图解法的分析，认为这一方法容易造成工程师对影响半径的误判，指出其易于误读之处并对使用该法提出了修正建议。

粤赣高速公路k35高边坡设计方案中，选用全、强风化变质砂岩的强度参数，Janbu法和M-P法计算的安全系数均超过1.20，边坡处于稳定状态。然而，该坡的监测结果显示，强降雨后该坡的变形急剧增加，坡体处于非稳定变形状态，和设计计算结果不符。因此，文中结合边坡监测资料，重新选取计算参数，对该坡稳定性进行验算，Janbu法和M-P法验算的安全系数均小于1.05，边坡处于非稳定状态。以验算结果为依据，对该坡进行补强加固设计，并验算补强后的安全系数Fs。补强后，监测结果显示坡体变形速率迅速回落，边坡处于稳定变形状态。监测结果验证了补强加固是有效的。

钙质砂是一种海洋沉积物，与陆源砂比起来，钙质砂受力后易产生颗粒破碎，从而使其力学性质发生变化。对取自南沙群岛永暑礁附近海域的钙质砂进行了不同围压、不同应变下的三轴剪切试验，对试验前后的试样进行了颗粒大小分析试验。试验结果表明，钙质砂在三轴剪切作用下颗粒破碎十分严重，同时用Hardin模型对其破碎进行了度量，并就围压、剪切应变与破碎之间的关系进行了分析。

从阐述多孔介质传热过程出发，逐一分析了在非渗流及渗流情况下，光纤与多孔介质之间的传热过程，详细分析了光纤与水流对流的传热过程，推导了多孔介质中渗流水和光纤之间的换热系数计算公式。在一定假设条件下，推导了导热系数（渗流流速）、加热功率和温升的非渗流情况与渗流情况监测理论方程，为分布式光纤传感技术监测渗流的应用提供了坚实的理论基础。

随着控制排放的隧道防排水技术的广泛应用，外水压力作用下隧道衬砌的一些设计技术问题也愈发突出。基于对外水压力下隧道衬砌的力学响应分析，以龙潭隧道和白云隧道为依托，通过数值仿真，研究了公路隧道抗水压衬砌的结构优化对策。研究结果表明：由于外水压力的作用，衬砌的边墙、仰拱隅角和仰拱处存在明显的应（内）力集中和突变现象，安全度大大降低；通过引入下半断面矢跨比的新概念，从技术和经济的双重角度，指出增大该指标是抗水压衬砌结构优化的首要对策；可依次或组合采用通过增大仰拱隅角处半径、减小仰拱处半径、增大仰拱拱圈厚度、增大衬砌全断面厚度等措施来作为抗水压衬砌的结构优化对策。

通过对粉土中混凝土单桩竖向静载荷的模型试验，分析了在桩周土堆载条件下，端承桩、摩擦端承桩在桩周土含水率变化时，桩侧摩阻力、桩端阻力的变化规律及不同土层的沉降、“中性点”位置和下拽力的变化。研究发现，摩擦端承桩“中性点”位置随桩周土含水率、堆载等级的变化而变化，在最优含水率附近，土层的下陷量较大，致桩体沉降量也大，故“中性点”的位置会有所上升；随着桩周土堆载的增大，桩周土对桩侧的下拽力也增大，桩体进一步下陷，使桩土相对位移反而减少，“中性点”有所上升。

复杂地质特征给数值模拟的建模工作带来很大困难，针对该问题，提出并实现了岩体结构三维无缝建模方法。将直接法拓展到四面体网格剖分中，实现了基于岩体结构无缝模型的四面体优化剖分方法，从而为数值模拟提供既符合地质实际，又有较高网格质量的计算模型。利用该方法建立了某拱坝坝肩岩体三维地质模型，并进行四面体优化剖分。

通过三轴蠕变试验和平面应变蠕变试验，研究路堤下深厚的海相沉积软土侧向变形对沉降的影响作用。试验结果表明，荷载作用下软土的瞬时沉降是非线性的，剪应力作用产生了不可恢复的侧向变形，侧向变形产生的附加沉降也是重要组成部分。软土的侧向变形在不排水条件下只有鼓胀变形，且持续发展；在排水条件下是鼓胀变形和收缩变形的迭加。在排水条件下软土的侧向变形发展过程和剪应力水平有关，在低剪应力水平下侧向变形对沉降的影响不显著，在高剪应力水平下则侧向变形对沉降的影响不能忽视，剪应力对沉降的影响贯穿于沉降全过程。

结合北京国美商都深大基坑支护工程实践，介绍了砂卵石层中花管式土钉、普通土钉与预应力锚杆相结合的两级复合土钉支护技术的设计与施工方法。通过现场对土钉拉力、基坑位移和锚杆应力的测试与分析，较全面地研究了在砂卵石层中基坑两级复合土钉支护的工作性能。研究结果表明：坡面设置一定宽度的退台会引起“退台效应”，进而导致土钉墙受力特征的改变；复合土钉支护中设置预应力锚杆可以很好地控制基坑水平变形，但受土钉墙面层刚度限制和锚杆承压板厚度偏小等因素影响，锚杆锁定后预应力损失很大；土钉的最大拉力作用点连线向上向下延伸后，与边坡的最危险滑动面接近

从平面弹性力学的基本方程出发，利用Fourier积分变换等数学手段，推导出了单层平面问题的刚度矩阵，然后按有限元法组成总体刚度矩阵。通过求解由总体刚度矩阵所构成的代数方程和Fourier积分逆变换，得到在任意静荷载作用下多层弹性平面问题的精确解。由于刚度矩阵不含有正指数项，计算时不会出现溢出现象，从而克服了传递矩阵法的缺点。推导过程中摒弃了应力函数的选择，使得问题的求解更加合理化，同时也为进一步研究此类问题如温度场、动力学等奠定了理论基础。计算实例证明了推导结果的准确性。

高分子材料领域已经研制出一些具有负泊松比效应的材料，而岩石材料中负泊松比现象十分罕见。基于国内首条在建海底隧道——厦门东通道海底隧道工程而开展的岩体室内动力测试和静力测试工作中，均观察到了泊松比为负值的现象。利用晶粒转动模型，对此特殊试验现象的成因给出了初步解释，并得到了岩体试样泊松比值的合理计算方法。

基于冲击波在交界面两侧压力和速度必须各自相等的连续性条件，求解爆轰产物中适用的反射波方程和介质中适用的冲击波方程，得到药包周围介质中冲击波的初始参数。通过波的传播机理，把集中药包应力波随距离的衰减公式扩展到延长药包，并计算耦合与不耦合装药爆破时距爆心相同距离处岩石中冲击波的参数。由计算结果可知：(1)耦合装药爆破时形成的冲击波压力超过岩石抗压强度极限几十倍以上，药包周围岩石形成粉碎区；(2)与耦合装药爆破相比，不耦合装药爆破可以降低孔壁处岩石中冲击波初始压力，但可以增加孔壁后岩石中的冲击波压力。合理的不耦合系数，可使岩石不形成粉碎区，大幅度减少能量耗散；(3)水一般认为是非线性弹性介质，因此水介质成为炸药爆轰产物与岩石间的弹性缓冲层，增加了能量传递，延长了冲击波作用时间，加大了爆炸的作用范围。

在广义塑性力学的双屈服面模型的体积屈服面和剪切屈服面中引进应变梯度项，构造梯度依赖的双屈服面，可以建立广义塑性梯度模型的理论框架，此时的位移率 、剪切塑性乘子率 、体积塑性乘子率 成了各自独立的变量。为了建立相应的数值模型，构造了增量泛函，建立并证明了3类变量( ， ， )变分原理，得到应力边界条件，同时塑性乘子作为自然边界条件给出。

敦煌研究所研制的k2SiO3对干旱环境下土遗址防风化加固效果显著。设计了不加k2SiO3材料、加5 % 浓度k2SiO3溶液饱和后自然风干1次和3次人工重塑黏土试样的SEM观测，目的是研究k2SiO3对黏土孔隙结构的影响。基于此，利用分区统计方法和计算机图像处理技术，研究了k2SiO3对黏土孔隙结构的改变。分析表明，经k2SiO3加固后的黏土颗粒间胶结联结加强，结构稳定性提高。最后利用Sandbox法计算了土孔隙的分维数，定量分析了k2SiO3对土孔隙的改变，分析发现加3次溶液土样孔隙分维数最小，加固效果最佳。而且土孔隙分维数不受图象灰度分割阈值和SEM放大系数的影响。

通过对牵引式滑坡发展过程的分析，着重说明牵引式滑坡自下而上规模不断扩大的特性。牵引式滑坡整治分被动加固与主动加固：被动加固存在着滑面抗剪强度下降、滑动范围扩大、加固力增大等问题，并造成较大的工程损失和环境资源破坏；主动加固能有效利用潜在滑动面的固有强度，减少工程造价。在被动加固时，应考虑牵引式滑坡的发展过程，对最初滑体采用有效加固、后牵引滑体采用加固补偿的原则。

利用特制的非饱和土三轴仪器，对不同含水量条件下原状非饱和黄土的强度和土-水特征曲线进行了试验研究。试验结果表明：非饱和黄土的抗剪强度随着含水量的不同而不同，含水量越大，非饱和黄土的基质吸力就越小，抗剪强度亦越小。含水量趋于饱和时，非饱和黄土的抗剪强度值逐渐接近于饱和黄土的强度值。原状非饱和黄土的抗剪强度均高于饱和黄土的抗剪强度。非饱和黄土的内摩擦角受含水量的影响不大。凝聚力受含水量的影响很大，含水率越大，基质吸力越小，总凝聚力越小。根据实验结果，提出了非饱和土的抗剪强度模型，该模型易于确定，与实测基本吻合，误差较小，满足非饱和黄土的强度计算要求。

随着能源开采由浅部向深部发展（>700 m），深部软岩巷道在高地应力下的变形破坏及其合理加固技术成为影响资源安全开采的重要因素。结合国投新集刘庄矿深部软岩及其软弱结构面的力学特性试验成果，提出软弱夹层的破坏准则及其损伤演化模型，并将其应用于含软弱夹层的深部软岩巷道围岩稳定性分析，研究不同支护方案下的围岩变形特性、破损区以及软弱夹层的离层和破坏情况，提出了合理的加固技术参数。

岩石材料本质上是一种物理非线性的材料，在深埋条件下，隧道围岩系统的变形还表现出几何非线性，这两种非线性机制的相互作用使得围岩系统的卸荷演化具有高度的复杂性。根据重庆某深埋隧道围岩实际情况，运用FLAC3D三维显式有限差分法分析软件，建立了摩尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的应变软化模型，采用大变形方法对深埋隧道围岩系统卸荷进行数值仿真，引入混沌动力学理论对数值模拟的分析结果进行整合，提取了围岩系统演化过程中特征点演化时间序列的Lyapunov指数，对其混沌形态进行了研究。实例分析表明：深埋隧道围岩系统卸荷演化呈现典型的混沌性态，且系统演化具有对初始条件的敏感性。

隧道衬砌结构内力计算中，围岩的力学参数和结构的参数具有不确定性，同时，其不确定性是有界的。对于这些参数的不确定性，在工程上可以用一个合理的区间数值来估计。对于单个随机变量，可以采用有限元方程来求解结构内力；而对于多个随机变量的情况，考虑到计算模型的不确定性和数学求解的复杂性，利用有限元程序来导出各变量对结构内力的作用效应，进而得到不同参数组合的区间值，最终确定隧道衬砌的结构内力区间值，为隧道衬砌结构内力的计算和工程应用提供一种新方法。

采用模型试验方法，对不同颗粒级配、不同含水量软岩路基在不同竖向准静荷载作用下的沉降和应力的分布规律进行了研究，得出了一定的颗粒级配与含水量软岩填筑的路堤，通过压实可以满足路基设计规范技术要求，并通过两种填料级配和含水量情况下的填筑路堤进行较高荷载试验研究，分析了其变形破坏特征。研究成果可充分利用铁路沿线软岩资源、节省工程投资、少占耕地农田、保护环境，社会和经济同时受益。