通过大量对比试验系统研究了广东典型软土的蠕变固结特性和计算模型。试验结果表明：软土的固结和次固结在变形中所占比例和发生受多种因素影响，包括初始荷载、加荷比、土体固结度、含水率、孔隙比；次固结系数与土体的应力历史、当前固结状态及加荷比有关，在预压荷载下会明显减小；次固结系数与压缩指数之比一般为常数，其值在0.025?0.10之间；剪切蠕变特性与土体所承受的固结压力有关，土样蠕变规律呈应变硬化特征；三轴蠕变特性与排水条件关系密切，固结作用可以削弱蠕变效应；同等加荷条件下，偏应力-轴向应变关系在排水剪切中呈线性关系。而在不排水剪切中呈非线性，并有明显的屈服特征；不排水剪切条件下持续加荷的加荷方式可以适当提高不排水强度。根据上述试验成果分别从考虑非线性本构关系和考虑排水条件分析了蠕变固结模型的建立路径。

锚固技术是岩土工程中的一个主要支护手段之一，如何揭示锚索（杆）与岩石的复合作用机制锚固和失效形态，越来越成为关注的焦点。采用FLAC数值方法，对大试块横向含锚岩体的单轴压缩条件下力学性态进行了试验研究，结果表明：锚索（杆）与围岩的复合增强机制不仅与外载的大小有关，而且与锚固界面的力学性质有很大关系。随着锚固界面凝聚力的减小，锚固界面和锚索轴向的应力值都将减少，即锚索（杆）增强承载能力下降。当凝聚力减小到一定数值时，锚索（杆）将脱黏而产生滑动，导致锚固失效，因此，提高锚固界面的黏结力是保证锚固效果的关键之一。大试块锚固体的实验室岩石力学试验无论是试块加工还是试验过程，将十分困难和繁琐。采用数值模拟方法代替实验室试验，具有省时、经济、可视性强等优点，是今后研究锚固体力学性态的重要途径，具有推广应用价值。

分析研究了两种砂土在排水平面应变压缩PSC试验和不排水三轴压缩TC试验条件下的加载速率效应，既实现了不同恒定应变率加载条件下的试验，也实现了不同的加载阶段采用不同的恒定应变率（即应变率分阶段变化）的试验。在加载速率为不同恒定应变率时，砂土的应力-应变响应是唯一的，与应变率无关。在加载速率分阶段变化时，依据应力-应变关系对应变率突变的响应程度，对砂土的加载速率效应进行了评价。分析结果表明，砂土应力-应变关系的加载速率效应表现为黏性消散特性，在应变率发生突变的瞬间，由于应变加速度的影响，应力-应变曲线也相应地突变并表现为刚度很大，近似弹性的特性，随着应变的进一步增加，这一近似弹性的行为逐渐消失。

利用土工静力-动力液压-三轴扭转多功能剪切仪，针对相对密度为30 %的福建标准砂，进行了复杂初始固结条件下应力路径变化的应力控制式单调排水与不排水剪切试验。控制试验过程的平均主应力保持不变，变化中主应力系数和主应力方向，分别探讨在不同排水条件下中主应力系数和主应力方向对饱和砂土剪切特性的影响。通过对比表明：与排水条件无关，中主应力系数对归一化的应力-应变关系具有影响，但对体变或孔压的影响并不明显。初始条件相同，偏应力比随中主应力系数的增大而降低。主应力方向的影响同样显著，排水试验的主应力方向角不同时应力-应变关系所表现出的变化规律取决于水平面与竖直面上受到的剪应力作用。不排水试验的峰值有效偏应力比随着主应力方向角的增大而减小。

土的结构性是决定土的力学特性的一个最根本的因素，正是由于土的结构性的存在，连续体力学理论用于岩土材料存在明显不足，沈珠江将土体结构性的研究提到“21世纪土力学的核心问题”的高度，但由于土的结构性的复杂性，缺乏测试方法，还没有找到土结构性的定量指标。选择结构特征相对简单的粗粒土作为研究对象，探索建立其力学体系的方法和途径。粗粒土的结构性（称之为组构）主要体现在颗粒的排列特征方面，采用CT测试技术和DDA数值分析方法初步解决了粗粒土组构的量化问题，对粗粒土多种受力过程进行了CT三轴试验和数值模拟，取得了粗粒土的组构信息及其变化，为构成合理的组构量、研究粗粒土组构量与宏观力学响应之间的相互关系、探讨粗粒土的变形机理和力学特征奠定了基础，并侧重介绍粗粒土CT三轴试验成果，展示三轴试验过程中颗粒运动规律。

利用GDS三轴系统4D应力路径模块，进行了不同围压下含浅层生物气非饱和砂土的持水特征试验。分析不同围压对持水特征曲线形态的影响。结果表明，随着围压的施加与增大，非饱和砂土持水能力逐渐减弱。应用所得持水特征曲线进行含浅层气砂土中气藏压力状态的分析预测，结果表明，使用无围压下持水特征曲线进行预测是偏于安全的

在万州侏罗纪红层中，连续分布多层产状稳定、厚度较大的软弱夹层，容易成为岩质滑坡的滑动面。万州区近水平滑坡的成因一直存在争议，为了从力学角度阐明万州区滑坡的成因机制，对万州区红层软弱夹层进行了排水蠕变试验，以研究软弱夹层的流变性能。采用Singh-Mitchell模型描述了软弱夹层的蠕变特性，并对模型中的参数进行了探讨，为从力学机制研究万州区近水平滑坡的成因机制提供模型和参数。

考虑化学作用的岩土力学性质研究及其稳定性问题已成为国内外学者关注的焦点。采用酸性环境下的加速试验，研究了钙质胶结砂岩受酸腐蚀后在不同时段单轴压缩应力作用下表现出来力学特性，揭示了砂岩腐蚀过程和受酸腐蚀机制，其目的是为酸雨环境下，研究岩体的物理力学性质提供可以借鉴的思路和方法。

分形几何学是研究具有自相似性的不规则曲线、具有自反演性的不规则图形、具有自平方性的分形变换以及具有自仿射的分形集等内容的一种理论，是岩土微观结构力学研究和应用的新的生长点。将分形几何学的理论运用于饱和软土微结构研究，关键是获得微结构的参数。利用液氮真空冷冻制样技术、扫描电子显微镜技术和计算机图像处理技术，对广东科学中心饱和软土颗粒分布分维值和孔隙分布分维值等微结构分形参数进行了提取，采用回归分析的方法，对颗粒分布分维值、孔隙分布分维值和孔隙度的关系进行了分析，明确了颗粒分布分维、孔隙分布分维等微结构参数的分形特征的宏观本质。

为了在离心机试验中模拟降雨引起的滑坡，设计和使用了一套降雨模拟系统。这套系统的构成主要是针对离心试验的特殊要求进行设计的。所采用的特殊技术可以均匀分配雨水，将雨滴的尺寸效益和科氏加速度引起的雨滴偏移最小化，实现了不同强度和历时的降雨模拟。通过一个降雨条件下砂土边坡的离心模型试验，成功应用了该套降雨模拟系统，研究了边坡中的降雨入渗过程。

高孔隙率砂岩在不同围压及被不同流体（水及油）饱和时表现出不同的应力-应变特性及不同的破坏过程。复杂应力路径下油和水饱和砂岩的力学试验表明，存在某一临界围压，随着围压的增加，饱和砂岩从以压剪破坏为主，逐渐转变为以孔隙坍塌破坏为主的破坏机制。通过力学试验结果的分析，以两种破坏理论对油和水饱和砂岩的破坏特征进行了力学解释，并应用经典塑性力学的盖帽模型建立了相应的本构模型，应用非线性有限元法进行了数值验证，研究结果表明，提出的模型与试验资料吻合良好，能较好地模拟复杂应力路径下油和水饱和砂岩的破坏机制及模拟注水采油引起的砂岩附加沉降。

为验证沉埋桩加固滑坡体的作用机制，在进行了系列室内大型模拟试验的基础上，对模型试验进行了数值分析。分析中采用有限元方法，计算了桩身所受推力分布型式、推力大小和桩顶土推力分布形式、大小；计算了桩长变化时滑坡体加固后的稳定安全系数，由此确定满足设计要求的最小沉埋桩桩长。研究表明，有限元数值分析方法计算所得到的结果与模型试验的结果比较接近，并证明了用有限元数值分析方法对沉埋桩进行设计的可行性。

南水北调西线工程将从长江上游每年引水200亿m3注入黄河，以缓解中国西北部和北部干旱缺水的问题。工程地质勘查结果表明，沿线的地质条件较复杂，诸如复杂的岩性、褶皱构造异常发育、地层褶皱强烈、区内北西向断裂构造较为发育、部分为活动断裂，这些均将对高坝体的边坡稳定和洞穴的开挖及地震效应等产生不利影响。为了查明岩石的力学特性，选取几个典型地段进行了波速测试和现场大型直剪试验，阐述了现场直剪试验的方法和过程，并对剪应力与位移和正应力与剪应力间的关系曲线进行了分析和总结，提出了反映岩石不同状况下的抗剪断强度和抗剪强度，并以此参数和室内试验参数分别对边坡稳定性进行分析对比，表明现场大型直剪试验获得的强度参数不仅真实可靠，而且对工程的边坡稳定性分析和优化设计也是至关重要的。

针对超长群桩使用较多而深入研究较少的现状，设计并完成了不同桩间距的3组超长群桩模型试验。通过超长群桩模型试验数据分析了超长群桩的荷载传递机制和承载力特性，得到了超长群桩侧阻力与桩间距的关系、超长群桩承载力与桩间距的关系以及超长群桩效应系数与桩间距的关系。通过超长群桩轴力分布研究了超长群桩的有效桩长问题，其结果对于超长群桩的理论研究和工程应用具有重要参考价值。

对已风化而频临危险的文物进行渗透加固保护以提高土的胶结强度，是国际上普遍认可的科学加固方法。通过室内单轴抗压强度、抗剪强度和渗透试验研究发现，抗压强度随浓度及加固次数增加而提高，材料具有可重复使用性，但加固剂的浓度增加不宜超过7 %；? 值随加固剂浓度和加固次数有明显增加趋势，c值有所提高但变化没有明显的规律性；土经固化后的渗透系数略有降低，但变化在同一数量级内，不影响土的渗透性。综合分析试验结果，对于密度为1.3～1.50 g•cm-3风化墙面，以浓度5 %～7 %的PS材料多次加固为宜；密度为1.5～1.7 g•cm-3的风化墙面适宜以3 %～5 %浓度的PS材料多次加固。加固后强度和渗透性满足文物保护特殊要求。

以岩土材料的疲劳损伤试验为基础，基于神经网络的系统分析方法和信号处理技术，对疲劳损伤过程进行在线监测，建立了损伤过程的数学模型，并提取了损伤参数。试验结果表明：在循环荷载的作用下，基于系统分析方法所定义的损伤参数对水泥土样与岩样的损伤发展状态十分敏感，能够有效地跟踪损伤的不同发展阶段。整个损伤过程被分为3个阶段，即疲劳裂纹萌生阶段、疲劳裂纹扩展阶段及疲劳裂纹高速扩展阶段。损伤参数跟踪显示，对于水泥掺入比与龄期均相同的水泥土试样，其疲劳寿命也会表现出较大的离散性；对组分存在差异的砂岩而言，即使疲劳寿命相同，所经历的损伤过程也不完全相同。

以某海湾工程为例，详细介绍了强夯加固吹填砂地基的试验方案，分析了孔隙水压力增长和消散规律。通过各种原位测试和室内土工试验对强夯加固效果进行评价，并得出地基的有效加固深度，为类似工程的设计施工提供借鉴。

三峡库区滑坡的失稳，主要是水库水位的升降、大气降雨和人类活动等因素的影响引起的，滑坡的滑带土在水的反复浸泡作用下，其强度降低是导致大量古滑坡复活或产生新生型滑坡的主要原因。通过对千将坪滑坡滑带土在干―湿循环试验（DWC）条件下与天然非饱和土CU试验结果比较，研究了干-湿循环条件下滑坡滑带土强度特性及其变形特性，揭示了千将坪滑坡失稳机制。

磷石膏加入二灰混合料，可以有效提高二灰混合料的早强，并且改善基层的路用性能。但是磷石膏含量过大，则造成混合料膨胀过大，强度降低甚至丧失。基于磷石膏石灰粉煤灰混合料的反应机制，通过一系列的室内和室外试验说明：不当的磷石膏配合比，是造成某磷石膏石灰粉煤灰混合料底基层遇水膨胀量增大、强度丧失的主要原因。同时，验证了粉煤灰含量与磷石膏含量最佳配合比为1：1，在此基础上提出磷石膏混合料的再利用的处置方案。

堆石料蠕变变形，是高土石坝设计中关注的主要问题之一，目前尚未很好解决。针对当前高土石坝的需要，采用大型高压三轴蠕变仪进行了堆石蠕变试验。通过试验，对堆石的三轴蠕变试验方法进行论述，并对堆石三轴蠕变试验中的蠕变时间起点、蠕变变形稳定标准进行了讨论，同时建议了三轴蠕变试验中蠕变时间起点和蠕变稳定的参考标准。试验结果表明，堆石的蠕变变形与围压及应力水平有关，特别在高围压、高应力水平作用下，蠕变稳定明显缓慢；在双对数坐标下，蠕变变形与时间呈较好的线性关系，且不同应力状态下的堆石蠕变规律基本相似。

选取青藏铁路沿线粉质黏土，进行了一维土样在连续、分步两种不同冻结模式下的冻胀响应试验和数值模拟研究，得到并分析其温度梯度场及土样冻胀量的演变规律。结果表明，与连续冻结模式相比，分步冻结模式更易产生较大冻胀量，其机制主要在于该冻结模式使得冻结缘内温度梯度较大。

针对灰岩进行了室内常规三轴试验，对试样在不同围压下的强度和变形特性进行了分析。结果表明：灰岩的变形分为4个阶段，在2～10 MPa的围压范围内，岩石为脆性剪切破坏。其峰值强度、残余强度随围压的增加而增加，但峰值时的变形与围压的大小没有相关性；根据试验数据的回归分析，得到灰岩强度准则的表达式。

研制了一种能测试粗粒土颗粒强度的试验装置，运用此装置对取自南沙群岛永暑礁附近海域的不同粒径的钙质砂颗粒进行了强度测试，初步试验结果表明，用该装置所测试的结果是可信的，能够达到预期的试验精度，可在研究其他易碎材料的过程中推广应用。

影响孔隙水压力的因素主要包括总平均应力、广义剪应力和应力洛德角。在总结了前人对孔隙水压力系数的研基础上，推导了基于统一硬化模型的孔隙水压力系数，采用变换应力的方法可以使该模型实现三维化，因此，新的孔隙水压力系数能反映上述3因素的变化对孔隙水压力的影响。

修正剑桥模型是最早建立和得到广泛承认的经典土体弹塑性模型之一，但不能模拟应力路径转折时土体的应力-应变特性以及应力引起的各向异性。将旋转运动硬化理论引入到剑桥模型中，给出了椭圆屈服面的旋转运动硬化机制，在不增加任何模型参数的情况下，把等向硬化的修正剑桥模型扩展为旋转运动硬化模型。扩展的新模型既保留了单调加载时的等向硬化的特性，又能反映应力路径转折时土体的本构特性与应力诱发的各向异性，初步验证了模型的有效性。

等效附加应力法的基本思路是把加筋土中筋的作用等效成外力加在土骨架上，取加筋土中的土体进行计算。这种方法能够适用于纤维加筋、分层加筋和土钉墙等不同情况，且能够克服一般复合材料方法中复合材料本构模型难以建立，和把筋土分开考虑的方法中接触面单元过多的弊病。但以前的等效附加应力法需要迭代计算，这给有限元编程带来困难，而且不利于已有程序的改编。对等效附加应力法进行改进，只要在原有土的弹性矩阵或弹塑性矩阵中加上一个附加矩阵就可以直接求解。这就使得不需要迭代就可以直接应用等效附加应力法进行加筋土计算，大大简化了编程难度，改进方法的提出有助于等效附加应力法的推广应用。

粗颗粒土的渗透规律十分复杂，由于现有的一些定量公式考虑的影响因素过于简单，因此，无法准确确定其渗透系数的大小。以三峡库区现场取得的粗颗粒土为原料，通过渗透试验得到不同级配下土体的渗透系数，并利用神经网络较强的非线性动态处理能力对渗透系数进行预估，从而考虑了不同的颗粒级配对粗颗粒土渗透系数的影响。通过神经网络得到的预估值和渗透试验得到的试验值的对比分析可以看出，利用神经网络进行粗颗粒土渗透系数的预估是可行的，该方法能充分反映不同的颗粒级配的影响。

针对受高温载荷的混凝土提出了一个水力-热-变形耦合的数学模型，模型中采用了3种不同的连续介质：水蒸汽与干燥空气的混合气体相，液态水以及固态混凝土骨架。在连续介质的Navier-Stokes方程基础上，推导了各相介质的质量守恒方程、动量守恒方程以及混合物整体的能量守恒方程。为了简化问题，引入了若干假设，给出了基于文献资料数据拟合的某些变量的用基本未知量表达的经验公式，建立了基于物理定律的各类运动学变量与其热力学共轭力的本构关系，并给出了系统偏微分方程。

通过相邻两个时间区间位移观测结果均值差分的积分描述和Harr小波基函数的小波变换方程的对比分析，得到了一个将不同时间尺度下边坡位移均值变化表示为相应尺度下小波变换系数的基本关系。根据这一关系，提出了可以采用小波变换方法确定两个相邻时间区间位移均值在不同时间尺度下变化规律的边坡位移演化的多尺度分析方法。针对卧龙寺新滑坡、三峡永久船闸边坡开挖和隔河岩水电站进水口边坡变形的观测结果，讨论了它们的位移演化多尺度特征。当边坡位移呈现较规则的变化趋势时，在一个尺度上就可以提取它们的时间演化特征。开挖剧烈扰动的影响可以通过给定时间尺度支撑区端点与位移突变点之间递增连的线进行近似。

由于加荷方式不同，土体在复杂应力状态下在各主应力方向上应力-应变关系表现出显著应力各向异性，在常规三轴试验基础上，采用经典弹塑性理论各向同性土体模型对此不能合理描述。通过真三轴试验，总结应力各向异性柔度矩阵规律，结合试验规律进行相应理论研究，用非线性各向异性弹性矩阵代替弹塑性模型的弹性矩阵，用具有各向异性屈服准则的弹塑性模型描述塑性部分，建立非线性各向异性弹性-塑性模型，可以改善柔度矩阵矩阵形态，反映复杂应力状态下土体应力各向异性特征。

黏性泥石流具有非常强的侵蚀能力，在其运动过程中不断地对沟道进行下蚀和侧蚀，并将沟道中大量的松散物质带走，增大了泥石流的危害性。根据黏性泥石流本构模型和土体抗剪强度理论，以极限分析的上限定理为工具，在假定沟床以圆弧面侵蚀的条件下，研究了黏性泥石流运动对沟道土体的侵蚀启动机制，建议了相应的计算公式和判断准则，讨论了泥石流重度、沟道坡降、土体强度等因素对沟道土体受泥石流侵蚀启动速度的影响。

在基于“应变等效假定”和“余应变能等效假定”两种不同损伤力学基本假定的黏塑性损伤本构方程基础上，将最小耗能原理应用于固体介质的黏弹塑性问题，给出了损伤材料的黏塑性应变流变速率、黏塑性损伤发展速率和黏弹-塑性材料积累应变强弱化速率的非线性演化发展方程，建立了两个不同的黏弹塑性损伤模型（A和B），并进行了试验验证。作为算例，最后运用黏塑性损伤模型A，对地震荷载作用下建于岩石基础上的某混凝土重力坝的动力损伤问题进行了分析，结果表明该模型应用于混凝土重力坝的动力损伤分析是可行的。

考虑岩体介质是由基质岩块与裂缝组成的结构体，采用岩体结构力学的研究方法，针对岩石矿物组分及其分布的不同，将物理力学参数作为随机介质，建立了岩体介质的三维随机非均质固流热耦合数学模型，介绍了随机有限元计算方法，深入分析了随机固流热耦合模型的特点，该模型是经典固流热耦合数学模型的扩展，为岩石热破裂数值实验的研究提供了理论基础及其方法。

黏土的变形主要受土颗粒之间的联结方式控制，将土颗粒之间的联结方式分为完善联结和滑动联结。在弹性变形阶段，颗粒之间的联结为完善联结，随着剪应力的增大，骨架中一部分完善联结逐渐变成滑动联结，这种转变即为损伤的演化。骨架的损伤和破坏遵循Mohr-Coulomb准则，在p-q平面中以应力点到初始损伤线和破坏线的相对距离表示损伤比，给出了一种描述骨架损伤和计算损伤演化的方法，进而提出了一种描述黏土在不排水条件下剪切变形的损伤本构模型。模型中的参数可根据常规三轴压缩试验确定，模型的形式简单，可适用于复杂的应力路径情况。对试验结果的拟合表明，该模型能较好地反映黏土在不排水条件下的剪切变形特征。

在弹性状态下，根据锚固体的受力情况建立了锚固体的摩阻力分布模型。根据此模型，结合隧道围岩位移变化函数推导了全长注浆岩石锚杆在围岩变形下的全长受力分布函数。并结合工程实例，分析了锚杆的应力分布特征，得出了注浆岩石锚杆在围岩变形中受力的基本特征。

对Signorini型变分不等式方法定义的罚Heaviside函数进行了改进，建立了自适应罚Heaviside函数，从而使Signorini型变分不等式方法的数值稳定性进一步得到改善，网格依赖性进一步得到克服。通过将Signorini型变分不等式方法应用于深圳市公明水库坝区渗流分析，论证了Signorini型变分不等式方法在复杂强非线性三维渗流问题中的适用性。

考虑条形荷载对滑裂面倾角的影响，改进了库仑土压力理论的极限平衡方法，对条形荷载下的主动土压力进行研究，得到了条形荷载全部作用于土楔体上和被滑裂面截断两种情况下的土压力理论公式。当荷载为0时，该公式可退化到库仑理论。分析表明，在条形荷载被滑裂面截断时，主动滑裂面的倾角不仅与土体内摩擦角、墙土摩擦角、地面倾角等因素有关，而且还与条形荷载的大小和荷载离开墙背的距离有关，土压力系数K随荷载离墙顶水平距离的增大而减小，随荷载的增大而增大。

工程岩体中数量众多的裂隙面限制了离散裂隙网络模型在岩体渗流中的应用，迫使人们寻找能够用理论上成熟的等效连续介质模型替代，这就要求进行岩体多孔介质的水力等效性研究。在野外大量实测裂隙的基础上，进行裂隙密度、方位、大小、延续性、开度等几何参数的统计分析，以Enhanced Baecher模型建立离散裂隙网络随机模型，采用Monte-Carlo随机模拟方法进行三维裂隙网络随机模拟。在所生成的一定尺度的三维裂隙网络图基础上，给出计算研究域REV的方法，通过判断REV是否存在，确定能否用等效连续介质模型分析岩体渗流。

大量试验证明，裂隙岩体在加载和卸荷的条件下其渗流与应力特性是不完全相同的。近年来，加载条件下的裂隙岩体渗流应力耦合研究得到了长足的发展，但卸荷作用下的水岩耦合分析还处于初始阶段。基于现有裂隙变形曲线的研究结果，建立了渗透系数与卸荷应力、应变间的本构关系，在此基础上，根据算例分析了各种工况下的渗流和应力特征，其计算结果表明，考虑卸荷后应力场的改变增加了临近坡面的岩体渗透系数，降低了地下水浸润线，增加了边坡的稳定性；考虑渗流后，边坡的位移场和应力场有较大改变，但考虑耦合后位移和应力分布和大小与不耦合时的相差不大；边坡开挖后应力场改变对渗流的影响远大于渗流对位移、应力等的影响。

对复杂块体进行简单切分后，根据块体基本理论与刚体分块极限平衡原理，探讨多结构面三维复杂块体稳定分析新方法，研制适应性较强的三维极限稳定分析程序，在龙滩水电站右岸坝肩高边坡等工程中取得成功应用。

如何将室内岩块试验得到的力学参数合理转化为现场工程岩体的力学参数，一直是困扰岩土工程实践带有挑战性的难题。结合安太堡露天煤矿边坡工程，基于现场调查、钻孔取芯、室内岩块试验，分别应用RMR法和BQ法，对自地表至取芯深度的钻孔岩样进行评价和分级，综合评判确定了边坡工程岩体的力学参数，应用效果良好，其成果对类似工程设计和施工有重要指导意义。

因非饱和土性质的复杂性，需用高精的设备获取相关强度参数，试验难度大，应用受到限制。在分析非饱和土强度理论的基础上，从土的有效应力强度出发，利用常规三轴仪开展不同含水率、干密度组合的黏土CD试验，探讨含水率及干密度对黏土抗剪强度的影响，据此建立考虑含水率（饱和度）、干密度影响的有效应力强度指标计算公式。研究表明，黏土的强度与含水率、干密度密切相关，其中黏聚力、内摩擦角均与含水率（饱和度）呈二次曲线关系，与干密度成线性关系；二者的交互影响可按乘法效应进行组合，研究成果可为工程应用提供参考。

从可靠度计算方法的角度出发，对可靠度分析中广泛应用的Monte Carlo法和几何法进行了深入探讨，指出实践中存在的多个非均匀分布情况下Monte Carlo法抽样中的误用问题，并给出了正确的相关情况下非均匀分布随机变量的Monte Carlo法的抽样过程；同时也根据实践需要，提出了扩展几何法（EGOM），给出了相关情况下非正态随机变量的扩展几何法的迭代求解过程，并用算例验证了所提方法的正确性和有效性。

针对黄土湿陷程度划分的复杂性和模糊性，将模糊数学中的测度理论引入到黄土湿陷性等极评判中，建立了湿陷性评判模型。选用天然重度、干重度、含水率、孔隙比和塑性指数5项指标作为评判因子，以湿陷系数为评判指标，通过训练学习样本，可以得到评判指标的点估计值和测度函数，进而可以对待判样本进行分类。通过具体的工程实践应用表明，模糊测度评判模型能较好地对黄土湿陷性进行分级，为黄土湿陷性评判提供了一条新的思路。

土的蠕变问题进行数值分析一般都需要用黏弹塑性有限元的方法来求解，如何取参数是关键性的问题。软黏土的蠕变过程可能持续几十年甚至上百年的时间，而实验室中的实验一般只进行几个小时或者几天最多几个月的时间，因次，用短时间的实验数据来外推长时间范围的结果就显得非常重要。提出了利用实验数据估算软黏土蠕变模型有限元参数的方法，并利用黏弹塑性有限元程序计算天津港突堤蠕变问题的计算结果来分析模型参数的变动对蠕变问题的计算结果的影响。采用了所提出的参数分析和评价方法的黏弹塑性有限元系统被运用于多项工程计算中，取得了良好的效果。

以CT图像资料为例，利用物理特征值分析和裸眼观察法分别对岩土材料损伤出现的时间进行了估计，证明单纯观察判断的局限性，随后利用等值线法确定了损伤出现的位置和扩展的方向，接着通过对试样区CT数的最大、最小值随加载变化曲线进行考察，确定了无损区、损伤区和破裂区的分区界限值，在该阈值下对各区进行了图像的二值化，最后对二值图进行了形态、几何和物理特征值的定量化描述。

基于有效应力原理，结合弹塑性几何方程、本构方程及平衡方程建立了应力场控制方程。依据流体力学中的质量守恒原理建立了煤层气、水和煤岩体固体颗粒的渗流场方程；以上方程再配以辅助方程和定解条件构成了应力作用下煤层 气-水流固耦合的数学模型，并对简化模型进行了单相流流-固耦合数值模拟分析，得到了压力动态分布曲线，分析了耦合和非耦合情况对压力分布的影响，进一步为煤层气流-固耦合分析提供了一定的理论基础。

建立了管缝式锚杆在拉拔荷载作用下的受力分析模型，该模型能够反映锚杆破坏的渐进过程。分析表明，在拉拔荷载作用下管缝式锚杆在荷载作用点最先发生相对滑移，且随着荷载的增加滑移段的长度逐渐增加，直到整根锚杆与围岩发生相对滑移。根据能量守恒原理得到了管缝式锚杆在安装入钻孔后对围岩径向作用力的计算公式。对管缝式锚杆进行了非局部摩擦分析，得到了基于非局部摩擦模型的管缝式锚杆界面剪应力分布。研究了管缝式锚杆直径对锚杆界面剪应力分布的影响，同时得到了锚杆最大抗拉拔力与锚杆长度之间的关系。将理论模型预测值与试验结果对比，验证了理论模型的有效性。

黄土由于特殊的结构性，其变形和强度受到力和水的共同影响，因此对于黄土的力学研究必须同时考虑力和水的作用。根据热力学和连续损伤力学理论以及黄土在加载和增湿作用下的能量转换过程及结构破损过程分析，提出了黄土的损伤变量、加载损伤和增湿损伤的定义以及它们之间关系，并提出由塑性、加载损伤和增湿损伤三部分组成可以考虑加载和增湿作用的黄土弹塑性损伤本构模型的基本构架，为建立黄土的结构性模型提供一种新的思路。

采用有限元方法数值，模拟了岩土材料的导热系数与孔隙率之间的非线性关系。有限元模型中的固体骨架和孔隙根据孔隙率的大小随机生成，模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值。根据有限元随机模拟断面的热流密度分布和稳态热传导傅立叶定律，计算在不同孔隙率条件下的等效导热系数。研究表明，岩土材料模型等效导热系数随着孔隙的增加而减小；并且当孔隙率大于逾渗值后，等效导热系数的减小梯度明显降低；含孔隙岩土材料的热传导特性与渗流一样具有逾渗特性。

载荷试验是目前世界各国用以确定地基承载力的最主要方法，在地基处理效果检验中被广泛采用，然而载荷试验在实际操作过程中也存在不少问题，如尺寸效应、费用高、工期长等。新兴的有限元等数值方法克服了以往耗时量大、操作复杂、精度不足等缺点，已逐渐成为岩土工程领域有效的实用计算方法。鉴于上述原因，尝试用增量加载有限元法对载荷试验进行数值模拟。算例结果表明，只要强度参数与实际情况相符，载荷试验的结果可以通过有限元模拟获取。

许多膨胀土边坡在长期的地质和干湿循环的自然气候作用下裂隙逐渐发展，以致被裂隙分割成块体系统。将膨胀土边坡看成是一个具有非饱和土本构关系、块体间存在摩擦力和膨胀力和具有牵引式滑动及时空效应特点的块体系统，建立了一种新的边坡稳定性非连续变形分析方法，并应用于某高速公路段膨胀土边坡稳定性的分析中，获到了很好的效果。

竖向圆形荷载作用下弹性半空间问题的位移和应力解是桩基分析的基础。利用Hankel积分变换，首先导出了弹性地基半空间位移与应力的积分形式的通解。通过适当地引入边界条件和界面位移和应力的连续条件，求得了内部作用竖向圆形荷载时弹性地基半空间位移与应力的积分形式解。在此基础上，给出了不同深度处荷载作用投影范围内竖向位移和竖向正应力的平均值。数值结果验证了解析解的正确性。

各种工程事故表明：现有的土力学计算模型均未考虑应变局部化问题，故不能解释这些工程事故的发生，因此应变局部化和剪切带形成的研究成为国际土力学界研究热点之一。数值模拟是研究剪切带形成的一个重要内容。在数值模拟中首先进行剪切带形成条件的研究，接着考虑土质不均匀性的影响，引入弱单元和强单元，进行弱单元与强单元影响力的研究。

采用研发的有限单元分析程序，并同时考虑以库仑摩擦界面为组成模式的多段式无厚度界面单元，藉以探讨边坡坡角与坡缘距离对边坡坡顶浅基础极限承载力的影响，并应用于不同几何破坏机制条件，计算边坡基础在凝聚性土体的最小荷载上限值，模拟土体间的滑动破坏趋势与渐进式破坏行为。研究分析内容包含：（1）浅基础位于半无限空间；（2）在不同边坡坡角条件下，浅基础位于坡顶边缘处；（3）在不同边坡坡角条件下，浅基础位于不同坡缘距离等。经由数值计算分析结果显示，坡缘距离值愈小或边坡坡角愈陡峭时，边坡浅基础极限承载力值则愈小。换言之，当浅基础位于坡顶边缘处且坡角为垂直开挖情况时，则导致浅基础极限承载力降低约50 %。

为了研究沉埋桩加固滑坡的力学机制，兰州中铁西北研究院完成进行了5组沉埋桩的室内大型物理模型试验。在沉埋桩加固滑坡体的模型试验中，坡体不同部位的桩所受到的推力有显著差别，呈现明显的的空间效应，因此不能等同于平面应变问题。对多组模型试验进行了三维非线性有限元模拟，数值模拟结果与试验数据相近，证明有限元方法可以用于沉埋桩的设计。

采用Duncan-Chang E-B模型描述土的非线性特性，接触单元模拟防渗墙和土石坝之间的相互作用，利用非线性有限元程序计算了土石坝和防渗墙的应力和变形。结果表明：坝体应力状态和变形性质主要取决于坝体断面设计形式，防渗墙在一定范围内起作用；防渗墙材料不同对坝体应力与变形的影响主要由材料的刚度决定，刚性防渗墙对垂直沉降的制约作用明显；柔性防渗墙适应变形的能力强，但对位移的影响较大。对坝体稳定，刚性防渗墙的垂直变形是主要控制因素，关键部位在墙的底部；柔性防渗墙的水平位移是主要控制因素，关键部位在坝体的中下部。

降雨入渗条件下的裂隙性膨胀土边坡稳定性与其渗流场分布密切相关，对渗流分析中的积水深度进行了数值模拟，结果显示，不同的积水深度对渗流场的影响很小，因此，在进行裂隙性膨胀土渗流分析时，积水深度为0的假定是可以接受的。基于膨胀土开裂裂隙的规模及渗透性的不同，提出了考虑裂隙系统的膨胀土边坡渗流分析方法，计算结果表明，土体开裂显著改变了膨胀土内部的渗流场分布。该方法可以更好地模拟坡渗流场随时间的变化规律，以及更合理地解释了降雨入渗引起的膨胀土边坡浅层滑动机制。

面板堆石坝的坝料在填筑过程中由于碾压等原因而表现出较强的各向异性。采用固定网格有限元全场各向异性渗流分析方法，对积石峡面板堆石坝进行了正常和面板出现裂缝等非常工况条件下的二、三维渗流分析，计算了大坝渗流量和渗流场，探讨了面板裂缝的位置对渗透的影响。计算结果表明，在正常工况条件下，大坝具有良好的渗透稳定性。面板不同的裂缝位置对大坝渗流影响不同。

基于三维孔隙介质的逾渗模型，首次把裂隙这一重要的渗透通道引入到三维逾渗研究中，提出了孔隙裂隙三维逾渗的研究方法，并建立了孔隙裂隙双重介质三维逾渗模型，这一模型的建立使得逾渗理论的研究成果可以被应用到更多的领域中，如煤体、岩体等。基于VC++6.0开发了孔隙裂隙双重介质三维逾渗模拟软件，模拟研究了双重介质的逾渗规律，模拟研究表明：裂隙的存在在很大程度上提高了介质的逾渗概率，使孔隙裂隙双重介质的逾渗规律明显不同于孔隙介质；随孔隙率、裂隙分形维数、裂隙数量分布初值由小到大逐渐增长，必然发生逾渗转变的自然现象。

对h型自适应自然单元法的自适应细化方案进行了初步研究。在ZZ误差分析的基础上实现了节点的自动加密，使得随着自适应细化的进行，求解误差减小，而且误差分布趋于均匀。在数值分析中，主要有两种误差来源——插值误差和积分误差。随着节点的加密，Delaunay三角形的尺寸随之减小，三角形内的应力场趋于线性分布，那么插值误差和积分误差也都会随之减小。因而，h型自适应分析可以同时减小上述两种误差而达到不断提高求解精度的目的。由于自然单元法求解依赖于求解域内离散节点的Voronoi结构，建议的细化方案中新节点的引入只需局部调整Delaunay结构，算法的实现极为容易，程序实现简单、高效。研究表明，建议的自适应方案是可行的，自然单元法特别适合进行h型自适应分析。

在岩土工程的数值计算中，除了将岩土材料本身划分为实体单元外，设置在岩土体中，与岩土材料相互作用的其他材料也常常划分为实体单元，比如桩基、堤坝防渗墙和面板等。由于对桩基、防渗墙等往往需要利用内力和弯矩进行设计，这就提出了如何利用有限元得到的应力和位移信息计算结构弯矩的问题。通过对一悬臂梁的计算分析就这一问题进行探讨，发现用应力计算弯矩为提高精度需要划分较多单元。用位移计算可以减少单元划分的工作量，但计算易出现振荡，结果不可靠。同时，对剪切闭锁现象等进行了探讨。

扩展有限元法是一种在常规有限元框架内求解强和弱不连续问题的新型数值方法，其原理是在裂尖附近用一些奇异函数和沿裂纹面用阶跃函数加强传统有限元的基，以考虑跨过裂纹的位移场的不连续，该加强策略允许计算网格独立于不连续体几何。讨论了扩展有限元法的一些数值方面，主要包括：水平集法确定界面和加强节点与加强方式、裂尖加强范围的选择、J积分区域的确定和积分方案等。

岸坡地形随河流上游来水来沙、河势变化等因素而不断变化，直接影响岸坡稳定性。江河水流、岸坡渗流均对岸坡水下地形变化有很大的影响。通过分析泥沙受力条件和冲刷特性，应用在室内水槽进行的不同泥沙粒径在多种水流条件下的冲刷率试验研究成果，在岸坡泥沙受力分析基础上推导了崩岸冲刷率公式，并以算例具体说明江河水流和岸坡渗流对其冲刷变形过程的影响。

在现有几种锚杆数值分析方法的基础上，对考虑了浆体切向受力性态的三维锚杆单元理论及其应用进行了研究，编制了三维锚杆有限元计算程序，并结合例子对浆体锚杆的变形、应力规律进行了分析。计算结果显示了模型的可靠性和实用性。

利用点荷载，作用于半无限空间的Mindlin位移解，考虑锚杆与土体界面的渐进破坏过程，推导出界面摩阻力的微分方程解析解。编制了相应的计算程序，把计算结果和现场试验值进行比较，结果较为吻合，二者的数据都表明，随着锚头拉力的增加，土-锚杆摩阻力峰值逐渐向锚杆末端转移，而锚杆前端则发生部分范围的滑移。然后，利用所求得的解析解，研究了土体弹性模量、锚杆孔径对锚杆摩阻力分布的影响，可见土体弹性模量越大，则界面上的摩阻力越容易达到峰值，从而产生破坏，而锚杆孔径越大，则界面上的摩阻力上升越慢，可延缓破坏过程。

考虑岩石材料的应变软化及扩容效应，采用岩石材料的弹性-塑性软化-塑性残余三线性应力-应变软化模型和莫尔-库仑屈服准则，推导了非轴对称荷载下圆形隧洞围岩弹性区、塑性软化区和塑性残余区的应力场、应变场、位移场和塑性区半径的近似解析解，适用于围岩塑性区较大且侧压力系数1≤λ<3的情况。该近似解析方法与有限元法的计算结果较为接近，可代替有限元方法进行简单的圆形隧洞围岩弹塑性分析。

总结了笔者等近年来有关岩土工程半数值半解析方法方面的研究进展，重点介绍了有限层方法、析解法、等积变换法、广义剪切位移法、广义荷载传递函数法等5个方面，充分显示了半数值半解析方法良好的应用前景。

利用邓肯E-B模型，对洮水水库面板堆石坝在施工期和蓄水期的变形应力进行有限元计算分析，获得了堆石体和面板的变形、应力分布。结果表明，所设计的面板堆石坝变形、应力是合理的。

考虑了沥青的黏弹性，结合传热学理论，通过有限元数值模拟研究了在温度场作用下反射裂纹的应力场，探讨了不同温度场及不同道路设计参数对裂纹温度应力的影响。研究表明，由于气温交替变化，基层裂纹附近应力大于沥青的抗拉强度，进而导致裂纹扩展到路面形成路面裂纹。提出了采用聚合物纤维土工织物阻裂方案，通过数值模拟验证了其有效性。

首先讨论了Lagrangian和Eulerian无网格近似的联系和区别，然后基于稳定节点积分和增量本构理论，建立了分析边坡静动力破坏的高效大变形无网格法，并给出了详细的计算流程。该方法采用弹塑性损伤耦合本构关系来模拟岩土类材料的破坏演化过程，其中屈服函数采用Drucker-Prager准则，损伤准则为基于应变的各项同性损伤函数。由于无网格近似和稳定节点积分具有非局部近似的特性，在保证空间离散稳定性和提高计算效率的同时，也可准确有效地模拟应变集中所形成的剪切带的发生与扩展，通过数值算例验证了方法的有效性。

在地下厂房岩锚梁爆破施工中，为获得良好的开挖轮廓面和较小的损伤区，常采用光面爆破的开挖方式，但在光面爆破施工中，主爆孔爆破对光爆层岩石造成较大程度的损伤，使岩石的力学参数发生变化，而在爆破设计与施工中未考虑这种损伤效应，结果造成单孔装药量偏大，岩石受到过度破坏，出现超挖或产生大量的爆振裂隙。应用动力有限元程序，建立岩体二维弹塑性模型，对不考虑损伤和考虑损伤的光面爆破过程进行了数值模拟，并比较两种模型最大有效应力随距离的变化关系。研究结果表明，在相同情况下，考虑损伤影响时可适当加大光面爆破的炮孔间距和抵抗线。在现场进行了考虑爆破损伤和未考虑爆破损伤的两组爆破试验，观察爆后效果表明：考虑爆破损伤效应的参数设计爆破效果好、损伤作用小。

在分析复杂断层构造扰动下的区块G的多点实测地应力分布特点的基础上，通过建立符合研究区地质特点的数值模型，采用基于有限元法及数学约束优化理论的有限元约束优化反演法对研究区的三维地应力场进行了模拟，得到了与实测值吻合良好的结果。通过对反演得到的地应力分布特征进行分析，探讨了复杂断层对区域地应力状态的影响。研究结果表明：断层附近的地应力分布主要受其邻近断层的扰动影响，且受扰乱程度与断层的几何尺寸以及离断层的距离等因素相关；由于断层的扰动作用，断层附近地应力分布十分复杂，尤其是断层端部尖灭区的地应力分布更是如此，因此，有限“点”的实测应力值不能全面反映断层发育区地应力场的全貌，三维数值模拟是区域地应力场定量分析与评价的不可缺少的手法。

利用非线性数学模型，能够全程描述低渗透油藏的非线性流动规律，从理论上给出了低渗透油藏中流态分布的计算方法，分析了注采压差、注采井距和地层渗透率对流态分布的影响，指出了流体在低渗透油藏中以特低速度流动时压力分布的特点，纠正了前人在这个问题上的认识失误。实际岩芯的渗流试验检验了理论的正确性。

作为两相介质的裂隙岩体，裂隙渗流是岩体渗流的主体。由于岩体的网状裂隙用传统的方法难以模拟复杂裂隙系统的水流特征。为此，基于岩体随机裂隙三维网络数值模拟，提取裂隙二维网络，并试用基于移动最小二乘近似的最小二乘法之无网格法来模拟岩体中交叉裂隙的渗流规律，通过自行编制的程序进行了简单示例与工程实例的试算，获得了较好的模拟结果，证实了无网格法模拟岩体裂隙流的可行性。

为了保证土坝安全，水利工程中需要对土坝进行渗流计算，首先需要确定自由面。根据达西定律和渗流连续方程，以及水头和流量边界条件，建立了不透水地基上的均质土坝渗流的计算模型。利用Geoslope软件，采用有限元离散的方法计算了土坝的渗流自由面，并分析了土坝在不同的渗透系数情况下的自由面位置的差异。最后，解析解计算的自由面结果验证了有限元计算自由面方法是正确的。

隧道工程中的地下水问题是富水地层中普遍存在的重要问题，地下水流动对隧道围岩稳定性有重要影响。给出了描述隧道开挖过程中力学与水力特征及表征方法，根据岩体的基本结构特征及代表性单元体（REV）是否存在提出了流固耦合模型的建立方法；提出了隧道水力耦合数值分析中的耦合计算模型的建立方法；利用数值法研究了隧道开挖渗流与应力耦合问题，得到变形和渗流场的变化规律。结果表明，隧道开挖引起的渗流影响边界大于力学影响边界，由于渗流引起的渗流力增加了围岩的应力、位移，从围岩-支护结构共同作用原理考虑，进行隧道支护结构设计时是应该考虑渗流效应的。

以随机理论为基础，把岩土体渗透系数视为随机变量。根据渗透系数的概率分布，把岩土体视为按概率分布的不同渗透系数介质的混合体，不同渗透系数介质对渗流场产生贡献的大小由其概率的大小来确定。在确定岩土体渗透系数后，通过渗流方程就可求出不同渗透系数作用下区域内的水头分布和断面流量，再根据渗透系数的概率大小进行叠加，求出整个区域内的水头分布和断面流量。工程实例表明，该方法较确定性有限元法误差小，可作为渗流计算的又一方法用于渗流分析。

运用计算流体动力学技术对泥石流中的Bingham黏性泥石流流体对拦挡坝的冲击进行了数值模拟，所用软件为通用CFD软件CFX，使用CAD软件AutoCAD和Unigraphics（简称UG）建立了泥石流沟谷三维地形及拦挡坝模型，计算出泥石流的速度场及泥石流流体对拦挡坝的冲击力的大小与分布。

隧道失稳和维护困难是高地应力隧道的普遍问题，对隧道的支护设计提出了更高的要求。研究从地下工程岩体应力环境变化和岩体强度变化的角度探讨了高应力隧道围岩的变形破坏机制。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。通过隧道的三维数值计算，分析了高应力环境下隧道周边塑性区分布、应力场、位移场等的分布特点，得到了高应力隧道围岩在高地应力环境下的破坏规律。通过物理模型验证了高应力隧道围岩的破坏特点，并进行了超载试验，将其与数值模拟进行对比，进一步验证了所建数值模型的科学性。

常规的有限元强度折减法在确定边坡塑性区时，不能直观地反映出塑性区的形状和滑裂面位置，计算结果精度低。在塑性区范围内进行网格局部加密，不仅使安全系数的计算精度大幅度提高，而且可求出滑裂面的形状和位置。针对求解塑性区搜索滑裂面这一具体问题，提出塑性应变界限值网格加密准则，采用自适应性网格局部加密技术求解边坡的滑裂面和稳定安全系数。数值计算结果表明，所提出的加密准则能正确地确定滑裂面的形状和位置，计算所得稳定安全系数和理论稳定安全系数仅相差0.2 %。

隧道开挖对邻近桩基工程影响的问题引起了国内外诸多学者关注。在概述目前研究成果的基础上，探讨了采用有限差分数值模拟技术模拟建筑物桩基的方法以及参数取值问题，并就北京某地铁隧道近距离穿越某桩基工程进行了模拟，分析了隧道开挖施工而引起周围土体及桩基的变形特点。其结果可为地铁建设中预测地铁开挖对于周围环境的影响提供参考。

岩体是一种高度非线性、非连续的介质，从现代工程规模来看，需要对其物理力学性质有一个比较好地认识。相比而言，数值模拟就是一个比较好的认识工具，因为其具有时间短、费用低、简单易行等优点。讨论了连续介质数值方法应用于非连续介质存在的问题，指出了非连续介质数值方法更加适合非连续介质。介绍了非连续介质数值方法中应用比较广泛、发展比较成熟的离散单元法的基本情况，比较详细地阐述了离散单元法中几个有代表性的问题，详细地介绍了离散单元法的研究进展，对其应用也做了相关的介绍，最后进行归纳总结，探讨了离散单元法今后发展的几个方向。

针对锦屏II水电站深埋引水隧洞高地应力、强渗透压的复杂赋存环境及硬脆性岩体的特点，采用凝聚力弱化-摩擦强化（CWFS）模型反映岩体的脆塑性变形特点。采用黏弹性模型反映其黏性变形规律，基于现场的位移监测资料，通过遗传规划和粒子群算法的流变模型及参数识别方法得到黏弹脆塑性流变模型及其参数，利用大型岩土工程分析软件FLAC3D，模拟了隧洞群岩体的流变力学行为、喷锚支护型式及其与围岩相互作用机制以及工程结构体在高渗透压下的流固耦合效应。通过模拟结果的分析，采用位移、位移速率、应力、破坏接近度及支护结构的受力状况等状态信息的综合集成分析方法，对此工程围岩及结构体在复杂赋存环境中的长期稳定性状态进行了评价，并论证了现有设计方案的合理性，为指导工程设计和施工起到重要的作用。

某轻轨隧洞相临重庆市某高层建筑（水晶城堡）岩体地基，采用工程地质定性分析、附近同类工程建设的经验类比、三维弹塑性有限元数值分析等多种技术手段, 对拟建建筑和地下轻轨隧道的相互影响及其稳定性进行综合分析与评价，全面分析了修建高层建筑对轻轨隧洞围岩位移、应力及对其安全系数产生的附加影响。分析表明, 修建上部建筑物对地下洞室的开挖位移和应力有微量扰动，洞顶最大附加位移量为1.15 mm，塑性区变化不大，由此可认为在正常施工和工程地质情况无异常的情况下，该工程的修建不会对地下洞室的安全和围岩稳定性构成影响，可为同类地下工程建设提供一定参考。

目前在高速公路软岩浅埋隧道施工中均不同程度地出现了围岩坍塌、地表产生大面积沉降等问题。广福隧道某浅埋段，地质条件复杂，断面大、岩性差，受构造影响比较严重，而且顶板厚度比较薄，易发生坍塌、冒顶现象。为确保浅埋段隧道的施工安全，尽量减少隧道开挖引起的地层沉降和围岩变形，采用FLAC3D对4种施工工法全断面法、短台阶法、单侧壁导坑法和双侧壁导坑法进行模拟，分析了4种工法下地表沉降、隧道围岩周边位移和塑性区的变化特点，选出一种技术可行、经济合理的施工工法，得出一些有意义的结论。

积石峡水电站泄洪洞与导流洞交叉段形成了跨度为28 m，高度为22 m类似城门洞形的大断面洞室，该洞段围岩呈层状分布，且有一软弱夹层穿过拱顶，对洞室稳定极为不利。针对这一实际工程问题，确定了开挖方案和支护措施，采用三维非线性有限元分析了该处的围岩应力和变形随开挖进行的变化和围岩的稳定性，并考虑了位于拱顶的软弱夹层对交叉段洞室开挖围岩稳定的影响，对于其他类似工程，其结果具有良好的参考价值。

应用荷载-结构模型，建立了地铁矿山法区间隧道二次衬砌结构截面可靠度功能函数，根据北京地铁4，5和10号线勘探地质地层物理力学性质统计特征，利用蒙特卡罗方法进行区间隧道结构可靠度分析。探讨了在长期自然环境下复合式衬砌的初期支护与二次衬砌各自的作用，认为二次衬砌承受运营阶段的全部荷载，初期支护的作用仅仅是改善了二次衬砌的工作环境，改善后二次衬砌周围的弹性抗力系数应适当提高，这样处理不仅可简化计算工作，也符合衬砌结构的实际工作情况。

中隔墙是连拱隧道的重要构件，施工期间的受力及变形规律十分复杂，如何保护中隔墙免受偏压影响是连拱隧道施工中的重要课题。以富溪连拱隧道进口偏压段施工为背景，通过对施工过程的三维数值模拟，对偏压、软弱破碎围岩条件下中隔墙受力及变形规律进行了分析。结果表明，施工期间中隔墙会受到十分明显的偏压作用而朝浅埋侧摆动，地形偏压导致中隔墙中上部朝隧道浅埋侧变形，两侧隧道的错距开挖则会引起中隔墙左右小幅摆动；中隔墙晚接顶能有效改善中隔墙的受力状态，减小偏压影响。据此制定了有效防偏措施，实践证明效果良好。

工程中的不确定性问题可以用区间理论、随机理论或模糊理论进行求解。采用区间分析方法来处理地下隧洞结构开挖支护过程中的不确定性问题时。将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示，用有限元方法建立系统的控制方程。该控制方程是一个包含不确定性几何参数的复杂的非线性区间方程组。讨论了两种优化计算模型，分别将方程组中的所有区间数作为设计变量，区间量的变化区间作为相应的设计变量的边界约束，运用遗传模拟退火算法求出位移和应力等响应量的最大值和最小值。通过工程算例验证了文中方法的合理性及可行性，并与端点组合方法的结果进行了比较分析。

最小二乘支持向量机方法(LSSVM)在处理小样本、高维数、非线性的问题时，具有求解速度快、易于描述非线性关系的优良特性。但是，该方法得到的模型拟合精度和泛化能力依赖于其相关参数，因此，提出基于粒子群优化算法(PSO)的LSSVM参数优选方法。最后，用该模型对巷道围岩松动圈进行了预测研究。结果表明，PSO优化的LSSVM模型具有收敛速度快、计算精度高的特点，说明该模型是合理、有效的。

开挖成型控制是在大断面地下洞室开挖施工中的一项关键技术，开挖成型控制得好，既能降低后续施工的成本，又能提高工程的安全。在三峡工程某大型地下厂房开挖施工中，通过对造孔设备选型、精度控制及精细化装药等方面的研究和实践，取得了顶拱平均超挖8.5 cm、边墙平均超挖5.3 cm、岩锚梁平均超挖控制在2 cm以内的结果，远低于规范所要求的小于20 cm的标准，并且开挖平整度小于10 cm，爆破半孔率达到了95 %以上，在成型质量控制方面较以往工程有了突破性的进展，具有较高的应用及参考价值。对具体控制过程予以分析总结，供类似工程借鉴工程实例。

三车道高速公路隧道通常跨度较大、高跨比较小属于大跨扁平隧道。这种结构型式对围岩稳定和结构受力均产生不利影响，因此施工中有必要通过开挖方案比选确定合理的开挖方法。江苏省宁波—常州高速公路茅山东隧道为上下行分离式双向6车道浅埋大跨扁平隧道。对于破碎的Ⅳ级围岩，针对设计阶段拟采用CRD法和实际施工采用下断面左右分部台阶法的开挖方案在设计支护条件下的三维数值模拟，从理论上分析了下断面左右分部台阶法是可行的。与实际施工过程的监控量测结果进行对比分析，进一步证实了实际开挖方案的合理性。研究成果可以为同类工程的设计与施工提供理论参考。

将维持地下水环境平衡的设计理念应用于高水压隧道的设计中。对设计中防排水参数和抗水压衬砌计算方法进行了探讨。以梨树湾隧道为实例介绍了具体设计方法。该隧道施工结果表明：应用地下水环境平衡的理念设计高水压隧道，对于保护环境、降低隧道造价、加快施工速度都是合理、安全和有效的。

在分析彭水地下厂房地质条件的基础上，采用3DEC程序建立了3#机组部位三维离散元数值计算模型，对地下厂房开挖支护全过程进行了计算，详细分析了围岩变形情况、应力状态、塑性区分布及稳定性影响因素。计算结果反映：按基本计算条件，地下厂房开挖支护后，围岩整体稳定性良好。受开挖及结构面空间组合作用，上、下游边墙部位变形量在15? 35 mm左右；边墙变形主要发生在从其开挖往下的2?3级开挖步之内，从整个厂房开挖来分析，223.0?201.0 m高程开挖阶段对围岩稳定影响最重要；围岩稳定主要受层面、软弱夹层及贯通节理特性及其切割块体在开挖临空面的位置控制，局部分布的页岩本身变形及地应力因素对围岩稳定性影响相对较小。

隧道穿越岩溶区施工中，既有隐伏溶洞因其具有的隐蔽洞使得在工程上不能事先采取安全措施，易遭受猝不及防的破坏，给隧道施工和运行造成了很大的安全隐患，危害性较大。针对隧道穿越岩溶区大部分常见中、小尺度既有隐伏溶洞引起的岩溶隧道稳定性问题，采用数值试验方法，系统分析了隧道顶部不同尺度和距隧道不同距离的既有隐伏溶洞对圆形隧道围岩应力、位移和支护结构内力的影响，分析了隧道顶部既有隐伏溶洞引起的隧道围岩塑性区的变化特征。在数值试验基础上，对顶部隐伏溶洞引起的隧道位移变化规律内在机制进行分析。研究表明，一定范围内的大尺度既有顶部隐伏溶洞将引起隧道位移的增加和隧道围岩拉应力的增加。研究结果可为岩溶区隧道建设提供必要的技术支持，对岩溶区隧道设计与施工的科学化、定量化具有直接的推动意义。

随着国民经济的发展和社会的进步，公路隧道环保型建设技术日益受到重视。以南京—淮安高速公路南京江北段老山公路隧道为依托，提出了一种环保型结构——新型棚洞。采用大型通用有限元软件ANSYS对5种不同棚洞结构型式进行了优化。从弯矩、轴力、剪力3个方面综合计算分析表明，全拱式棚洞是最优方案。

厦门海底隧道是我国建设的第一条海底公路隧道，其穿越的F1，F2，F3，F4共4条断层破碎带，洞体围岩软弱、破碎，流变属性十分明显。对该类岩石进行了室内三轴压缩流变试验。试验结果表明，幂律型蠕变模型可以用来较好地模拟该类岩石除第三阶段蠕变以外的蠕变行为，并得到幂律型蠕变模型的相关流变参数。将幂律型蠕变方程和Drucker-Prager屈服准则相耦合来描述岩体的非线性黏弹塑性特性，应用数值方法研究了该隧道围岩的变形特性及其特征曲线。

浅埋暗挖隧道施工过程中，合理确定开挖进尺的大小至关重要，开挖进尺过小，则开挖工期延长，临时支护增加；开挖进尺过大，易引起隧道上覆土层不稳定，甚至塌方。从普氏平衡拱理论和太沙基松散介质理论出发，推导了开挖进尺的计算公式，并结合工程实例进行了分析。结果表明，所推公式具有合理性。

在偏压情况下对不同埋深的4车道和2车道偏压公路隧道建立其力学模型，研究其松动围岩力学特征。在考虑应力剪胀对隧道围岩的影响后，计算出洞周围岩位移、收敛比。研究结果表明：对于相同的条件，4车道偏压公路隧道的围岩剪切破坏带比2车道更容易与地面贯通；随着剪胀角的递增，围岩位移矢量和隧道拱顶下沉量逐渐减小，拱脚水平位移逐渐增大；大跨度隧道围岩位移受剪胀角的影响比小断面隧道显著。

在建筑物高度集中的城区，盾构施工会使周围一定范围内的既有建筑物受到影响。在考虑土体扰动的情况下，采用二维有限元方法，对邻近不同位置建筑物工况下的盾构隧道施工进行了模拟和分析。研究表明，建筑物的存在会增大隧道开挖引起的地面沉降和衬砌的受力与变形，同时隧道开挖也会使邻近建筑物产生附加应力和变形；当隧道轴线与建筑物中心线的水平距离与隧道外径之比L/D = 0.5～2时产生较大的地面沉降，建筑物的首尾沉降差较大，该区域内的建筑物比较危险；衬砌内力值也明显增大，在该区域以外对建筑物影响较小。

开挖面支护应力的控制是土压平衡式盾构施工成功的关键。利用能够考虑大变形破坏的拉格朗日有限差分计算程序，对土压平衡式盾构在黏土地层施工中，因开挖面支护压力控制不当引起的开挖面的变形及破坏问题进行计算分析，探讨了开挖面变形及破坏模式，分析了开挖引起的周围土体应力释放问题，为黏土地层中盾构开挖面控制压力的确定提供参考。

在渗透性大且富含地下水的砂砾地层中进行土压平衡式盾构施工，切削下来的土体具有渗透系数大、流动性差的特点，由于地下水的渗透使压力舱内支护土压力不能有效地施加到开挖面。通过压力舱土体改良技术，降低土体渗透性和提高土体的流动性是改善压力舱土体状态和提高支护土压力的重要措施。利用能够考虑大变形破坏的快速拉格朗日有限差分计算程序研究了压力舱土体改良效果对开挖面稳定性的影响，分析了压力舱土体渗透系数的降低对开挖面支护压力的影响关系，为土压平衡式盾构施工开挖面支护压力的确定提供参考。

准确掌握采空区的三维形态和空间位置是进行采空区稳定性数值模拟的关键。介绍了空区三维激光探测系统（cavity monitoring system，CMS）的基本构成、工作原理及探测方法。结合冬瓜山铜矿采空区的实际情况，在采用CMS准确探测采空区的基础上，应用Surpac建立采空区三维模型和矿区地学三维模型，提出采用数据转换的耦合模式将Surpac与Phase2耦合构建数值计算模型，进行数值模拟计算，根据模拟计算结果对采空区的围岩稳定性进行了分析。研究结果表明，将CMS，Surpac和Phase2三者的优势结合起来，可为岩土工程的稳定性数字模拟研究提供一条新的有效途径。

结合彭家花园隧道的具体情况，优化了原施工方案。通过施工状态的数值模拟，对施工过程中所采用的两套施工方案进行了验证，推荐合理的开挖顺序及支护方式。在现行施工方案的基础上得到各工序对拱顶及地表沉降的影响，结合现场量测获得的大量信息对隧道的拱顶下沉及地表沉降进行研究，确切地预报了破坏和变形等未来的动态，并在此基础上得到了一些相关的结论，这些成果除了对该工程顺利实施起着十分重要的指导作用外，还可以为以后的类似工程积累经验。

以云南平年隧道为工程背景，采用MARC三维非线性有限元法程序，对新奥法修建的偏压、错台、浅埋小间距隧道模拟了先行隧道不同超前距离情况下的动态施工过程。掌子面距离的变化对洞室的横向位移的影响大于竖向位移，且对于左洞更为显著；随着左右洞掌子面距离的增大，洞周位移、中间岩柱位移均减小，但部分范围内地表沉降值有所增大，局部区域受力、变形恶化。

针对浅埋暗挖洞桩法理论分析落后于工程实践的实际情况，依据地下结构设计计算理论的地层——结构法，以有限单元法作为分析手段，建立三维计算模型，系统开展了浅埋暗挖洞桩法施工过程的数值模拟，以及参数变化对洞周围岩稳定性和位移场的影响分析。结果表明：浅埋暗挖洞桩法用于大断面洞室或超浅埋洞室暗挖施工时，洞周围岩稳定性良好，并可有效控制地表沉降。洞室跨度为14 m左右时控制地表沉降的效果最好；在不同埋深条件下控制地表沉降的效果基本相同；洞室高度的影响则不明显。研究的结论对今后浅埋大断面单跨洞室暗挖施工方案比选和采用浅埋暗挖洞桩法施工具有指导 作用。

采用三维弹塑性有限元法对某水电站地下洞室群三维初始地应力场进行了反演回归分析。计算结果表明，厂区初始地应力场分布规律合理，实测点处地应力计算值与实测值吻合较好，可以作为后续数值分析和地质力学模型试验的依据。

针对综放沿空留巷技术中的充填体长时受力变形稳定问题，以常村煤矿S2-6综放工作面主采3#煤层为背景，考虑材料的蠕变性能，运用数值模拟方法对不同尺寸和不同侧压下的充填体在3年内的变形情况进行了分析，得到了充填体安全工作条件下充填体材料必须具备的力学性能参数，为优化充填体材料设计提供了依据。

裸洞隧道病害的产生主要是地下应力场在损伤、渗流、温度等因素的耦合作用下形成的，是非常复杂的非线性耦合过程。从裸洞隧道开挖后的弹塑性应力场出发，使用Bui损伤模型与地下水渗流场组成的激励-反应耦合系统研究病害形成的耦合机制。结果表明，裸洞隧道病害是损伤和渗流耦合强度因子在0.5左右时产生的，随着隧道围岩裂隙的扩展和损伤程度的加剧，围岩塑性区半径随水压力的增加而迅速增大，加速隧道病害的产生，其结果为探明裸洞隧道病害形成机制研究、治理与防护起到一定的理论指导意义。

边坡变形和失稳受本身地质条件和外部环境等多方面因素的影响，由于这些因素的复杂性、多样性及其变化的随机性导致不同的边坡的位移和变形趋势有可能存在较大的差异。在分析总结边坡变形规律的基础上，针对边坡的典型位移-历时曲线需经历初始变形、稳定变形和加速变形3个阶段，呈反“S”型的特点，根据边坡位移的实测时间序列资料建立边坡变形的成长曲线反函数变权重组合的时变预测模型。通过与工程实例的对比分析表明，各单项预测方法是基于已知样本的固定模型，能大致反映边坡变形的发展趋势，但仍存在较大误差，而所提出的方法能充分考虑不同模型的优点，有较高的精度，适用于实际工程中边坡的变形预测及失稳的预警。

以大型通用有限元分析软件ABAQUS作为平台，以迭代不收敛联合坡面特征点位移陡增作为抗滑桩加固边坡失稳判据，通过二次开发建立了能够自动搜索安全系数的抗滑桩加固边坡稳定性强度折减弹塑性有限元分析模型，结合典型算例的对比分析验证了这一判据的有效性。在此基础上，针对一实例边坡进行了稳定性数值分析。研究表明，对于抗滑桩加固边坡，以强度折减有限元法所确定的潜在滑动面，一般地比极限平衡法、极限分析上限方法要浅。

采用Mohr-Coulomb强度理论，对下有不透水层的无限边坡进行了弹塑性分析，探讨了降雨过程中坡面水平位移的变化规律，分析了边坡安全系数和滑坡前坡面水平位移的关系。数值分析表明，土坡的抗剪强度参数、初始应力状态和降雨强度对边坡的安全系数和水平位移都有很大影响，但初始应力状态对滑坡发生的时间没有影响，对于具有较小抗剪强度参数的边坡，如果降雨强度较大，则滑坡时的水平位移较小。

介绍了离散元（DEM）及强度折减法基本原理，利用3DEC软件结合强度折减法对某水电站高边坡进行稳定性分析。对岩体强度参数进行折减，以关键点位移与时间关系曲线发散时的折减系数作为边坡安全系数，根据位移矢量图确定滑面和破坏形态。通过与Dijkstra极限平衡有限元法及Sarma法的计算结果对比，验证该方法的可靠性。在二维计算基础上建立并简化三维模型，模拟边坡三维应力场。结合工程关注区域的应力及位移趋势，采用3DEC中的辅助节理截取典型坡段单宽模型，在已有的三维应力场的基础上对其进行强度折减，弥补了二维强度折减未考虑三维应力场对边坡稳定性影响的不足，把握了工程重点及力学特性，为类似工程提供了一种合理高效的稳定性分析手段。

针对有限元分析重力坝的应力和抗滑稳定性时，如何正确模拟作用在建基面上的扬压力的问题，通过对有限元法中不同扬压力施加方式对计算结果影响的分析比较，探讨了各自的适用性。采用平面渗流理论，分析了渗透压力对坝体变形、应力分布及抗滑稳定的影响。数值计算结果表明：坝体内渗流场形成后，将扬压力以面力的形式施加在建基面上的方法是不可取的；采用浮重度的方式模拟扬压力的作用，得出结果的可以近似地满足工程精度要求。计算结果还表明，防渗帷幕和排水孔对重力坝的应力、抗滑稳定具有较大的影响。

如何准确地研究水电站高边坡的稳定性问题一直是水电工程地质学者专家的研究热点。在此提出工程地质原型分 析、离散元二维数值模拟和极限平衡法相结合的变形稳定性和强度稳定性的系统工程分析方法。以吉林台水电站坝址区高边坡BT20的稳定性问题为例，首先详细分析了该高边坡的工程地质特性，并利用工程地质定性分析法预测了该高边坡的最危险滑动面，然后利用离散元软件UDEC对高边坡的变形特征进行数值模拟分析，数值模拟结果与工程地质分析得到的结论十分吻合。确定了高边坡的危险滑动面就为后面的强度稳定性分析奠定了基础，采用Modified Sarma法计算了边坡在不同工况下的安全系数，敏感性分析结果表明地震作用和地下水位上升对边坡稳定性的威胁最大。

通过有限元强度折减法计算了乌江沙陀水电站厂房坝段的深层抗滑稳定安全系数，与基于遗传算法的最危险滑动面搜索方法进行了比较，结果表明，两种方法得到的安全系数是接近的，滑动面的位置也基本一致。

韶关地区某土坡土质吸水性强，暴雨后土的强度参数明显降低，导致大面积滑坡，滑动土体受到严重扰动。采用一般的卸载抗滑支护方法无法达到理想的治理效果。在滑坡抗滑段采用两排或多排钢花管钻孔桩进行压力注浆，桩周围的土体被加固，形成一个坚固的连续整体，起抗滑挡墙作用。同时结合特殊的坡面卸载和排水措施，恢复了滑坡的稳定状态。

破坏面确定是边坡稳定性分析的基础，存在各级滑动面。不同结构类型边坡，其确定方法也随之不同。对于反倾软岩边坡，不能通过不连续面空间展布分析确定其破坏面。联合FLAC3D和极限平衡方法分析具有节理块体切割破坏模式的某反倾页岩边坡稳定性。在野外调查基础上分析边坡的变形破坏机制，应用FLAC3D研究其应力、应变等值线及相应增量等值线图确定边坡潜在最危险滑动面和次级滑动面，计算其稳定性系数。在防护设计中考虑次级滑动面，针对边坡危险区域分析其防护效果。应用强度折减计算两危险区域稳定性系数，表明防护后边坡整体稳定性较好。该方法对反倾软岩边坡的稳定性分析有一定的借鉴价值，在防护设计中考虑次级滑动面的影响具有一定的实际指导意义。

对土工格栅加筋膨胀土渠坡这种较新的膨胀土处理措施进行研究，在考虑土工格栅与填土之间的相互作用、膨胀土吸水膨胀、软化特性等膨胀土渠坡关键影响因素的基础上，提出了土工格栅加筋膨胀土渠坡数值计算的新思路，并采用有限差分软件Flac3D进行了验证。数值算例结果表明，土工格栅对膨胀土渠坡有明显的水平位移约束作用，是有效的处理措施，可以在实际工程中采用。

针对黄河公伯峡水电站工程进水口5#坝段坝基稳定问题，根据断层切割情况，建立了三维极限平衡计算模型，推导了楔形体三维抗滑稳定计算公式，计算了不同工况条件下的抗滑稳定安全系数，计算结果表明其抗滑稳定满足规范要求。

根据小湾水电站拱坝对坝基浅层研究的实际工程要求，采用三维有限元法复核计算分析了坝基浅层抗剪稳定性。研究结果表明：在复核的各单面和包络面中，拱坝坝基最薄弱部位出现在坝底建基面以下2 m处；对不同滑出角的同一组复合包络面，其面安全系数随滑出角减小而减小。

Rosenblueth方法是一种简单实用的可靠度指标计算方法，不需要了解各状态变量分布函数，只要利用它们的均值和方差，就可求得边坡的可靠指标。推导了下滑力超载储备安全系数的显式表达式，以此式作为边坡可靠度分析的状态函数，结合Rosenblueth方法的优点，给出了一种边坡稳定可靠度分析的实用方法。

现有的边坡加固方案中，基本上都是用岩土的峰值强度来确定边坡的临界滑面和锚固长度。实际上，边坡出现滑动后，滑面保持残余变形和抵抗外部载荷的能力出现了衰减，滑面上的强度只是残余强度，采用一种混合方法进行边坡加固，即用峰值强度来确定边坡的临界滑面，用残余强度来确定锚固长度。研究表明，采用混合方法对边坡进行加固可以提高边坡加固工程的安全性，具有较大的实际意义。

通过改变填筑程序，对一200 m级高面板堆石坝工程实例进行了应力-应变仿真模拟，分析表明：采用邓肯E-B非线性弹性模型和中点增量法，可以合理地反映出施工加载过程对坝体变形和结构性态的影响；堆石体的变形与加载的方式有关，相同的应力水平、不同的应力路径，其变形是不同的；对需分期填筑的高面板堆石坝，优选填筑次序对控制坝体变形有明显的作用。结果对工程建设有实际意义。

随着软土地区城市建筑密度的增加，基坑工程周围通常存在建筑物，基坑工程的开挖受到更严格的环境制约。在深基坑工程的设计中，必须考虑基坑开挖引起的附加变形满足周边建筑物提出的严格要求，基坑设计的关键从强度控制转变为变形控制。结合上海地区大量基坑工程实践，考虑邻近建筑物条件下基坑开挖的数值模拟分析，总结出适用于基坑围护选型阶段的实用计算分析方法，对方案选型进行指导。分别结合邻近桩基础和浅基础的不同基础形式建筑物的工程实例，对基坑开挖产生的邻近建筑物的附加变形进行计算分析，并与实际工程实施的监测结果相比较，验证了计算分析的必要性和可靠性，为类似基坑工程的设计和施工提供了有益的参考。

根据基坑工程施工实际情况，基于地下水渗流的基本规律以及岩土体受力的本构模型，建立了在应力场和渗流场耦合作用下基坑受力的力学模型，通过有限元方法模拟了基坑开挖过程中周围应力场及渗流场的变化规律。计算结果表明：在设置挡土墙并及时排水情况下，随着开挖的进行，基坑周围的土体变形增大，挡土墙前的土体发生沉降，墙体最终发生变形，基坑底部土体向上隆起，在基坑角落处水头梯度较大，发生应力集中，容易导致工程事故，必须谨慎处理。另外，基坑在降水时内外水头差过大将会引起墙体承受过大压力，基坑周围沉降会更大，这样不利于墙体和周围建筑安全。

由于对岩土本构关系认知上的差异，人们提出了各种各样的基坑坑壁土压力计算方法，这些方法对推动岩土力学的发展起到了许多积极作用。客观上讲，现有的这些基坑坑壁土压力计算方法没有一个能够非常真实、非常准确地反映基坑坑壁土压力的变化。以地心引力为依据，结合大量的基坑坑壁土压力实测数据，提出了一种基于引力场的基坑坑壁土压力计算方法。给出了相应的计算公式和应用实例。

以北京地铁奥运支线森林公园车站南基坑为工程背景，采用有限元法研究了影响地铁深基坑围护结构变形的主要因素，预测了围护结构的变形，完成了监测方案设计，进行了深基坑变形规律现场监测研究。结果表明，森林公园车站南坑基坑围护结构监测方案可行，有限元计算得到的桩体水平位移与现场监测结果基本一致，建议的采用分层分小块的基坑土方开挖法是减小时空效应的有效施工方法，钢支撑对减小围护结构变形和弯矩十分有利。

沈阳地铁十六标段过新开河段区间隧道采用明挖施工，基坑采用钻孔灌注桩联合钢支撑结构体系以维护基坑稳定。开挖过程中，对桩体位移、桩体内钢筋应力、钢支撑轴力以及地面沉降等进行监测。监测结果和实际工程效果表明，采用钻孔灌注桩联合钢支撑结构体系可以维护基坑稳定，减少基坑开挖对周围环境的影响。

在深港西部通道深圳侧接线工程填海区基坑工程中，开挖与回填过程中的不均匀沉降问题是该工程设计与施工中的关键技术难题之一。在综合考虑复杂地质条件、结构自身的约束条件以及结构与土体之间相互作用的基础上，采用非线性有限元方法对基坑的开挖与回填过程进行数值分析，研究其变形特性与规律，为工程开挖与回填设计提供重要参考的同时，也验证了该数值模拟方法的合理可行性。

结合南京龙蟠路隧道（南侧）西段上跨既建成的地铁1号线双线盾构隧道的基坑工程，针对未经加固以及运用高压旋喷法加固基坑坑内地基两种工况，采用ANSYS对已建地铁盾构隧道隆起位移进行三维弹塑性有限元数值模拟。模拟计算结果表明，坑内未经加固基坑开挖后下部隧道隆起位移过大；坑内加固后基坑开挖不会造成下部隧道过大的隆起位移是安全可行的，该结论与工程实际监测结果相符。

采用室内试验和数值分析相互验证方法，对单排挤扩桩和悬臂直桩基坑支护的桩顶位移和受力特征进行了研究，进而对基坑双排挤扩桩支护特性进行了分析。试验结果表明，与悬臂直桩相比，挤扩桩支护桩顶位移小，挤扩桩支盘提供的抗倾覆力矩有效地改善了挤扩桩的工作性状；与单排挤扩桩相比，双排挤扩桩基坑支护结构刚度大，在桩身内力分配以及控制基坑变形等方面有较大优势，是深基坑工程中经济合理的支护形式。

结合现有边坡加固理论和加固经验，对一紧临道路和8层老楼房且下部有厚度达14 m淤泥软弱土层的基坑边坡进行了复合加固设计。通过对边坡稳定性计算、分析，加固后的边坡满足最小安全系数的要求。按照本设计进行施工后，基坑边坡的变形和周围建筑物的沉降均在安全允许的范围之内，保证了地下室结构部分的顺利施工。所提供的加固技术对同类深基坑支护工程具有重要的参考价值。

运用FLAC3D软件中的Mohr-Coulomb本构模型对北京市某高层住宅楼基坑工程进行了数值模拟分析，对基坑开挖、失稳破坏、边坡支护进行了评价，并对模拟结果与实测结果进行了对比，分析了基坑变形、失稳破坏和支护过程。研究表明，FLAC3D软件中的Mohr-Coulomb本构模型能够方便、准确地模拟基坑开挖、边坡的大位移失稳破坏、边坡的支护过程，其计算结果安全可靠。分析结果也证实了FLAC3D在基坑工程数值模拟方面具有良好的适应性。

考虑水泥土与型钢的相互作用，对SMW工法组合梁进行分项刚度计算，得到了弹性阶段SMW工法组合梁的刚度。基于弹性力学能量原理，导出了SMW工法型钢水泥土简支组合梁双集中力下的荷载-跨中挠度方程。利用分项刚度计算与荷载-挠度方程对两种截面形式的SMW工法组合梁进行抗弯性能分析，结果表明在弹性阶段与数值结果吻合较好。

地下水渗流一直是基坑工程研究中的难点和热点。近年来，一些学者基于自己的研究成果分别提出了渗流条件下基坑水-土压力的计算方法（统称传统方法）。另外，岩土有限元软件PLAXIS则通过渗流-应变耦合来计算渗流条件下的水-土压力。结合工程算例，比较了当前基坑工程中传统水-土压力计算方法与PLAXIS程序的计算结果，发现由于部分计算假定与实际情况不符，导致传统水-土压力计算方法存在一定误差；提出了传统水-土压力计算方法的适用条件，并指出真实的水力条件下，PLAXIS程序考虑渗流-应变耦合得到的水-土压力计算结果是合理可信的。

不同开挖宽度与深度比条件下基坑围护结构与周围土体的变形特性将发生变化。采用二维有限元方法分析了不同开挖宽度与深度比（L/D）条件下无支撑悬臂开挖基坑的变形性状，详细探讨了开挖宽度与深度比对地表沉降、地表水平位移、坑底隆起、坑底水平位移及围护结构侧向变形的影响。计算结果表明：在基坑开挖深度不变的条件下，地表沉降量、坑底隆起量及坑底水平位移量均随L/D的增加呈非线性增长，开始增长迅速，当L/D达一定值后，数值几乎不再变化；地表水平位移量随L/D的增加先减小后增大；围护结构侧向变形随L/D的增加逐步由顶端内倾型过渡到整体向坑内移动的顶端外倾型。L/D越大，围护结构的整体侧向位移越大。

地震中饱和砂土地基液化会引起结构物倾斜并导致其功能丧失，但目前缺乏相应的数值模拟方法。通过振动台简单模型试验，寻找输入波-基底竖向动应力-基底孔压-结构震陷之间的关系，提出发展液化土层上建筑物倾斜数值模拟方法所需要考虑的要点和应满足的条件。结果表明：（1）分析方法中孔压增长模型应适于不规则波计算，能准确地计算出孔压增长过程，准确地计算出峰值一样但不同波形下孔压增长的差别；（2）孔压增长模型应能反映土的各向异性特性对孔压增长的影响，能合理地计算出拉、压不同应力作用下孔压增长的差异；（3）孔压增长模型应能反映非均等固结条件对孔压增长过程的影响，能合理地计算出结构底部不同固结比土体中孔压增长过程；（4）分析方法中土体变形的计算应能跟踪液化过程中的变形发展，且具备大变形计算能力。

根据Biot动力理论，采用Fourier和Hankel变换方法得到了半空间饱和土受移动载荷及土体内受垂直简谐载荷作用下频域内基本解。根据虚拟桩法，得到了移动载荷作用下桩基的第2类Fredholm积分方程，并应用IFFT方法得到时间、空间域内单桩的动力响应。数值结果表明，移动荷载会引起桩身的负摩擦力；桩身最大轴力、孔压随移动荷载速度增加而增大；此外，在桩上端部会出现孔压集中现象。

应用多孔介质动力学进行了水下的砂土地层的动力反应分析，水下砂层可以看作是多相介质,孔隙水是可压缩的，土壤采用了非线性本构，考虑了砂土的刚度退化和剪胀性及土水相对运动等因素，并研究了多孔介质波动模拟的边界条件，建立了水体下地层平面动力非线性动力反应的直接差分法，直接求解水体的压力和饱和土层的动孔隙压力，可以进一步分析水下砂土地震液化问题。

水平自由场地震响应分析是岩土地震工程近几十年的研究热点之一。利用完全耦合有限元程序SUMDES 2006和临界状态砂土本构模型，分析了15 m深的饱和砂土自由场在地震作用下的响应，包括加速度的传播、孔隙水压力的发展、侧向变形以及地面沉降。通过增大和减小10 %参数值，分析了材料本构模型中12个参数值的变化对土层地震响应的影响。分析结果表明，在这些参数中，临界状态应力比M和e - 平面中临界状态线在 轴上的截距 的影响比较显著，因而利用室内试验数据率定模型参数时，需保证其有足够的精度。分析结果也说明，用于自由场地震响应分析时，临界状态砂土本构模型仍然有进一步简化以减少参数个数的空间。

确定波浪荷载作用下海底埋置管线和海床的响应是海底管线设计中的关键问题。目前大多数研究只是考虑了管线、海床在线性推进波作用下的响应，并没有考虑管线与海床之间的相互作用效应。采用接触摩擦理论，考虑管线与海床之间的相互作用效应，基于有限元方法研究了非线性波浪作用下海底埋置管线和多孔海床相互作用问题。数值计算结果表明，在计算中如果忽略波浪非线性项，既有可能低估海底管线内应力及管线周围海床中孔隙水压力，也有可能高估海底管线内应力及管线周围海床中孔隙水压力。

通过数值计算方法研究了地铁列车振动荷载作用下，由左右平行隧道过渡到上下平行隧道情形下的三维弹性动力响应。建议了三维情形下列车动力荷载的施加方式，对隧道结构变形特征以及振动加速度响应特征进行研究。计算表明，在拱底中央位置处，模型中部断面的位移峰值比起始段的位移峰值有一定减小，而其加速度峰值则变化不大；双列列车交会动载作用下的位移峰值比单行动载作用下的位移峰值要大，而相应的峰值加速度则出现得要早。

针对目前现浇混凝土薄壁管桩复合地基动力特性分析中二维计算模型的不足，提出了一种基于等效刚度原理的简化模型。基于河海大学岩土工程研究所开发的二维动力有限元计算程序，并通过工程实例，分析了这种新型复合地基的动力特性。研究结果表明，现浇混凝土薄壁管桩复合地基在地震作用下，与原天然地基相比，地表水平向绝对加速度增大，竖直向绝对加速度显著减小；地基内部水平向受力的整体性较好，而竖直向较差。从地基的动剪应力计算结果可知，现浇混凝土薄壁管桩复合地基对抗震有利。

通过循环三轴剪切试验，研究原状软土的变形和孔压发展规律。建议了一个循环荷载作用下孔隙水压力的发展模式。研究了不排水循环荷载作用下软土的动强度以及作用后饱和软土静强度的衰减特征，讨论了周围固结压力和荷载作用频率对动强度的影响。研究表明，在某一轴向应变条件下，循环次数随循环剪应力比的增加而迅速减小；随循环剪切应力比的增大，饱和软土的静强度有一定衰减。

建立了锚杆-围岩结构系统三维轴对称有限元计算模型，并利用动力有限元法对锚杆系统瞬态动力响应进行了分析。对于完整锚杆系统，围岩质量较好、较为坚硬时，杆顶速度响应信号的衰减速度较快，锚杆杆底反射信号较不明显；围岩质量较差、较为软弱时，信号衰减速度较慢，杆底反射信号较清晰；在损伤锚杆系统中，当锚杆系统筋材存在损伤时，损伤处反射波较明显，而当锚固砂浆存在局部损伤时，损伤处的反射波不明显，但杆底反射波比较明显。

地下隧道是一种抗震结构，具有较好的抗震性能，但从已有地下隧道的震害资料和地下管线的震害特点，地下隧道穿越软弱土层时周围土体的相对大位移与坍塌将会对地下隧道造成严重的破坏，因此有必要开展对软土场地上地铁地下结构的抗震性能研究。根据南京地区地铁一号线建设的实际背景，选取南京某一典型深厚软弱地基上双洞单轨区间隧道为研究对象，建立了土－地铁区间隧道非线性动力相互作用的有限元分析模型，分析了3种不同埋深条件下南京地区深厚软弱地基上地铁区间隧道的动位移和加速度反应特性。结果表明，软土层中隧道结构顶、底板之间的相对位移很大，同时，SSI效应对软土层中隧道位移反应的影响也很大。

借鉴地震预报中的加卸载响应比理论，将作用在动力模型上的地震力视为加卸载，采用动力有限单元法和加卸载响应比理论开展全时程动力分析，建立了地震加卸载响应模型，采用相对位移(速度、加速度)作为响应参数，对地震过程加卸载响应比理论在动力响应预报方面进行了有益探索。结果表明，由于相对响应参数比绝对响应参数更能体现动力模型的变形趋势，反映动力荷载的作用机制；以加卸载响应比判断地震稳定性，是可以反映动力响应程度大小的一种有效方法。

基于动力有限元反应分析，对存在于建筑物下的非自由场地的液化特性进行了研究。通过多种工况的计算，探讨了建筑物刚度、宽度和荷载大小对液化区分布的影响。以往一般认为建筑物下的砂土难于液化，而由计算结果及分析，可先实际情况并非这样简单。建筑物基底以下存在易于液化的“V”字型区域，该区域形态与建筑物的刚度、宽度和荷载大小都有密切关系。

采用双参数地基模型和基于Mindlin板理论的8节点等参单元，根据Hamilton变分原理，推导了弹性地基上弹性板动力分析的有限元公式，将地基效应和板面质量分布归并到板的刚度矩阵和质量矩阵中，采用边界元法考虑板域外地基变形的影响。分析了四边自由矩形板的自由振动和强迫振动，计算的自由振动固有频率与实测结果相近，发生共振时板的强迫振动动力响应达到峰值，在给定的阻尼比条件下，无阻尼的稳态响应与有阻尼的稳态响应趋于相同，阻尼能够显著降低板的共振响应。

针对目前土层反应分析方法难以模拟液化土层地震动时程的缺欠，在工程力学研究所原有有效应力分析程序基础上提出了一个改进的计算方法并进行了验证。改进方法中，通过每个应力循环模拟土的非线性进程以及液化导致的土刚度衰减过程，并引入了新建立的适于非均等固结随机地震荷载作用下的孔压增长模型。将计算方法与实际地震记录及大型振动台实验结果进行了对比，结果表明：在峰值加速度、液化后波形变化、时频曲线及加速度反应谱等主要特征上，计算结果均与现场实际记录及振动台实验基本一致；在液化引起地震动特征变化上，计算出的液化较非液化土层加速度反应谱的增量与实验结果一致。说明所提出的改进方法可以用于液化土层地震动的模拟。

假定基础的剪切模量随深度呈线性变化，并引入结构微分算子，利用连续线性系统的随机振动理论，研究了非均质基础地震的动力反应问题。将上部结构简化为多自由度体系，将基础简化为一剪切梁，分析了基础与结构共同作用的随机地震反应。通过进一步分析，得到了基础与结构的地震随机反应及平稳输入时土层最大位移的动力可靠性分析参数。采用模态叠加法进行反应分析，与普通的分离变量法相比较，此方法概念明确、步骤简单。

与岩土工程相关的设计地震动参数的规定分散在各行业的工程设计规范之中，比较了主要技术规范中设计地震动参数规定之间的差别，讨论了在岩土工程的勘察与设计中确定地震动参数的方法和内容，分析和研究了确定设计地震动参数时不同规范之间需要协调的主要问题，指出了在目前岩土工程中的设计地震动参数确定方面的需要重点关注的参数选择的合理性，提出了具有地震工程专业基础（注册地震安评工程师）的注册土木工程师（岩土）确定具体设计地震动参数应更符合工程建设的实际需要的建议。

基于子结构法思想，把轨枕-路基-场地体系从列车-轨道-路基-场地这一耦联的大系统中分离出来。以荷载输入等同于一种边界条件，采用高速列车以265 km/h和300 km/h的速度运行时现场实测竖向速度时程作为荷载输入尝试，以ABAQUS软件为计算平台，考虑土的动力非线性特性，研究了以这两种速度不同组合的双线和单线高速列车运行引起路基-场地体系动力反应，初步探讨了其规律。

利用ANSYS/LS-DYNA软件，对脉冲荷载作用下结构底面有无固定钢板时混凝土结构的动力特性及钢板的抗层裂性能进行了数值分析，对比分析了两种情况下混凝土结构的应力-时程特征，研究了边界效应对混凝土-钢板结构抗层裂性能的影响。分析表明，底面固定钢板能够有效地减小相邻混凝土的最大拉应力，提高其抗层裂性能；边界效应对混凝土层裂现象并无影响。此研究成果可为相关工程的设计、施工提供参考。

对混凝土构件进行超声无损检测，超声波的振幅参数对混凝土构件中的缺陷（裂缝）最敏感，在耦合良好和测试条件基本一致时，振幅值的大幅衰减可作为判断混凝土构件存在缺陷的主要依据。超声波的速度参数对微小裂隙不敏感，缺陷较大会引起速度值的显著下降；频率参数用于检测混凝土构件缺陷不够敏感；对混凝土构件缺陷进行超声检测，速度变化和频率变化只能作为参考因素。超声波通过裂缝与未过裂缝，波形存在明显差异，通过裂缝后，有时会出现很大周期的波列，可作为判断缺陷的重要依据。综合分析超声波运动学和动力学各参数的变化，能够提高检测的准确性。

提出了一种用多边形逼近滞回曲线计算土的阻尼比的方法，该方法可直接利用试验数据进行计算，算法可重复利用，使得阻尼比的计算工作得以简化。将其与传统的椭圆拟合方法计算结果进行了对比，由于实测的滞回圈不是标准的椭圆，两者的计算结果存在一定的差异。

基于混凝土塑性损伤本构模型，将可以表征材料和结构渐进破坏的损伤变量作为内变量，考虑了混凝土拉压异性的损伤变量，利用有限元软件ABAQUS，对丰满混凝土重力坝在经受地震作用下的结构损伤区域的发展变化进行安全性评价。在数值计算过程中，对于受地震荷载作用所引起的地面水平运动而导致大坝水位水平运动对坝体的影响，通过扩充后的广义Westergaard公式予以计算模拟。通过分析得到了丰满大坝在地震作用下的塑性损伤破坏情况，并评价了丰满大坝的安全性，亦说明利用损伤力学对大坝进行安全性评价是一个可行的方法。

路堤下复合地基桩顶沉降小于桩间土沉降，桩体上部为负摩擦力，因此不能采用常规复合地基理论分析受力和变形。试验和数值分析表明，路堤下复合地基的路堤、桩身、下卧层范围内均存在一个等沉区，等沉区内同一水平面上不同点的沉降相同的区域。据此提出了“三等沉区模型”，该模型不但地基与桩体参数对复合地基的影响，而且可以考虑路堤高度、下卧层厚度、强度等参数对复合地基的影响。实测和数值模拟表明该模型是合理可行的。

地基在加载过程中，高应力区的土体单元因为损伤导致非线性变形的产生，地基刚度随应力水平的增加而减小。探讨了切线压缩模量、切线模量、修正切线模量、变形模量及修正变形模量的各自适用条件，指出压缩模量仅适用于完全侧限条件下地基的固结沉降分析，反映的是地基刚度随应力水平增加而增加的情况；修正切线模量由于考虑了对附加应力的修正，比切线模量更加可靠；对于工作荷载不大的线弹性地基，采用修正变形模量计算沉降比采用变形模量更加可靠。

建立了三维数值模型，进行堆载-弹塑性地基-桩基共同作用有限元数值分析。在地面超载条件下，对自由场土体的侧向位移模式进行了探讨，得出了土体侧向变形规律。在此基础上，对堆载作用下邻近桩基的力学性状进行了分析，包括不同堆载大小、不同堆载距离和不同桩间距等情况下桩基的侧向变形和弯矩的变化规律。分析结果表明：随着堆载的增加，桩基的变形和弯矩都有显著的增长，桩基逐渐弯曲。在同样条件下，增加桩的刚度，桩身弯矩迅速减小，桩身刚度很大时，会发生整体侧移。桩间距和堆载距离对桩身弯矩和变形有重要影响，随着桩间距和堆载距离的增大，桩身的变形和弯矩都将减小。

结合一个典型的工程实例，综合分析和比较了室内岩土试验和原位试验结果对岩石地基承载力设计取值的影响。提出在复杂地质条件下按室内岩土试验的结果比按经验取值偏低，以原位试验的试验结果确定地基承载力更为科学、合理。通过原位试验确定地基承载力和变形模量，用原位试验的变形模量计算建筑物的沉降，并与实测值进行比较，两者结果非常一致。

采用ABAQUS有限元软件，通过有限元数值模拟的方法分析了路堤荷载作用下桩-网复合地基中土工合成材料刚度、垫层厚度、桩体模量以及桩间距对复合地基的荷载传递特性、桩-土应力比、路基的表面沉降及侧向位移的影响。总结、分析计算结果，获得了桩-网复合地基承载及变形的一些基本特性，如：增加土工合成材料刚度，可显著地减小桩-土差异沉降和路基侧向位移，并增加桩-土应力比；增加垫层厚度，可明地改善桩-土荷载分担比和桩-土应力比等力学性状。这些结果对桩-网复合地基的设计与施工具有一定的指导意义。

为解决地表沉降风险的定量评价问题，提出了用区间估计的方法预测地表最大沉降，并在此基础上定义了风险评价指标。利用响应面法对地表最大沉降与地层参数之间的关系进行近似描述，基于区间分析理论确定地表最大沉降的区间范围，可较好考虑参数不确定性对计算结果的影响。以北京某在建车站主体侧洞为例，说明了此方法的适用性。

根据大面积深厚吹填砂工程的特点，分析太沙基一维固结理论在分层地基，分级加载等复杂工程条件下应用的可行性，提出了相应的简化计算模型，并编制一维固结计算程序。结合上海某围海成陆港区堆场工程，对其吹填砂层及软弱下卧层的固结沉降进行了计算分析，通过计算结果和离心机模型试验结果的对比分析，对计算模型进行修正，提出了大面积吹填砂工程地基沉降预估方法。

为了分析基础刚度对刚性桩复合地基性状的影响，采用数值方法，考虑基础弹性模量、基础厚度和宽度等因素，研究了基础刚度对复合地基桩土应力比、桩侧摩阻力以及桩端刺入量等性状的影响，提出了基础相对刚度系数Ke，并根据不同基础刚度下桩土应力比的变化趋势，将基础分为柔性、半柔性和刚性基础3类。通过工程实例分析，说明所提出的方法具有较好的适用性。

低路堤可以节约不可再生的土地资源, 浅层固化处置是低路堤软基处理科学、经济的方法。采用现场孔隙水压力静力触探（CPTU）对长江河漫滩相典型非均质性天然沉积软土层进行原位试验。应用二维有限差分方法对平面应变条件路堤荷载作用下有无浅层固化层的软土地基固结排水与沉降进行了仿真模拟，并应用三维有限差分方法对路面车辆重载作用下有无浅层固化层的路基及基底变形进行了三维数值仿真。结果表明：地基浅层固化层的设置改变了地基应力场的分布，通过应力扩散作用减小地基土体的附加应力，进而减小了地基土体的沉降量。基底固化层通过增强路基基底的刚度来增强路基的整体刚度，减小路基的变形，提高路基整体稳定性。

用反压护道对软土路基进行处理，是保证路堤及堤坝稳定常用的工程措施之一。而目前较常使用的极限平衡法在对有反压护道的路堤及堤坝稳定性进行分析计算时，其结果及搜索到的滑动面位置和形状与实际差别较大。通过强度折减分析了不同工况下有反压护道的路堤的稳定性，并与极限平衡法进行了对比，结果表明，强度折减法的分析结果更接近工程实际情况。利用早期得出的复杂荷载作用下路堤的填土极限高度计算公式，实现用填土极限高度控制路堤的稳定性。最后，以工程实例验证了强度折减和填土极限高度判断有反压护道路堤稳定性是切实可行的。

根据秦沈客运专线DK266+521路桥过渡段结构形式及过渡段的路基面纵向、横向的动应力测试结果，采用三维有限差分数值计算，模拟了动荷载作用下过渡段的沉降变形分别在线路纵向、横向及路基深度方向的变化规律及过渡段设置形式、材料刚度、过渡段的尺寸对沉降变形的影响。结果表明，正梯形过渡段的性能优于倒梯形过渡段；过渡段碎石刚度必须满足一定的要求；过渡段梯形上下底宽的变化对过渡段沉降的影响不明显。

传统的砂井地基径向固结理论基于小应变理论，所以假设固结过程中体积压缩系数 和水平渗透系数 为常数。然而，固结过程中的 和 均随孔隙比 的减小而呈非线性变化。在Hansbo理论基础上，引入普遍压缩方程和普遍渗透性变化方程来分别表示正常固结土的 - 和 - 的非线性变化关系，得到砂井地基非线性径向固结解，并与前者进行对比分析，探讨了非线性固结参数 和加荷比 对固结过程的影响。结果表明： 和 是控制砂井地基非线性径向固结过程的两个重要因素。

地基、基础与上部结构共同作用近年来成为理论研究与工程实践的热点问题。根据三者之间的相互作用原理，将地基基础与上部结构作为一个整体进行研究，通过选用合适的三维空间计算模型，考虑了材料的非线性和边界条件的非线性，应用数值仿真系统ANSYS程序对所建模型进行模拟分析。对于软硬不同的地基模型，计算结果表明，不同硬度的地基会在上部结构及基础中产生应力重分布，同时还得出了地基土应力的空间分布规律，此结果具有一定的理论和应用意义。

基于室内物理模拟试验和FLAC数值模拟方法，对沿河（库）路基岩土体内部的孔隙水应力和总应力在河（库）水位动态变化条件下的变化特征进行了研究，两种模拟方法得出的结果是一致的。研究表明，水位上升阶段，总应力和孔隙水应力的总体变化趋势是增大的，但是总应力增大的幅度小，因而有效应力的总体变化趋势是减小的；水位下降阶段，总应力也略有减小，但由于孔隙水应力的大幅度减小，使得填土内有效应力总体上是增大变化的。同时，用FLAC数值模拟方法，能够很好地研究数据的规律性和掌握数据的连续性。因此，用FLAC有限差分法可以有效地模拟沿河（岸）路基在各种水力边界条件下应力场和渗流场的变化情况。

真空预压法加固深厚超软土地基时，一方面使地基土体产生侧向收缩变形，有利于地基的稳定；但另一方面向真空预压区的侧向变形对周围房屋、地下管线、道路等建筑物也产生不利影响，甚至会出现管道断裂、围墙倒塌、路堤被毁等严重工程事故。结合真空预压加固软基工程中出现的对周围环境影响的问题，进行了考虑土体拉裂影响的有限元分析，研究抽真空过程及加固区外不同距离、不同土体深度沉降的变化规律。研究结果表明，采用Biot固结理论、考虑土体拉裂的有限元计算结果与现场加固区外土体沉降及影响区范围的实测结果基本一致。

如何测定加筋垫层中土工织物中的应力，对于研究土工织物的加筋效果是非常重要的，也是目前工程中急待解决的问题，也是非常困难的课题。结合实际工程，介绍了某防波堤土工织物加筋垫层现场应力测试中的仪器布置、埋设方法和测试结果。分析防波堤堤基土工织物拉应力分布大小、特点以及与堤底地基的沉降关系。实测结果表明，拉应力发挥水平远低于设计拉力值，这对土工织物加筋垫层稳定分析中如何考虑拉应力大小提出了新的问题。

高频振锤薄壁板墙技术在砂层堤基的垂直防渗施工中得到了广泛应用。为探索一种适用于洞庭湖区砂砾石堤基的垂直防渗施工方法，对高频振锤薄壁板墙技术的施工工艺、流程等进行了一些改进，实现了施工全过程的计算机控制。将改进后的工法应用到周家湾堤段试验工程中，并采用围井检测、钻孔取芯、测压管监测等手段检验了超薄防渗墙的成墙效果。结果表明，改进后的高频振锤薄壁板墙技术具有成墙连续、完整，防渗效果好、工效高、造价低等特点，是一种适用于处理砂砾石堤基的垂直防渗技术，可用于处理洞庭湖区及其他具有类似地质特征的堤防防渗工程。

为了从荷载传递微分方程导出具有实际意义的非线性解析解，建立一种简单的沿桩长轴力分布函数和位移分布函数之间的关系模型U(z)-?(z)是非常重要的。采用建立经验公式类数学模型的方法，从几何作图法获得的U(z)-?(z)曲线的形状入手，通过对若干个数学模型的试算，确定了指数形式的模型，并对模型中的参数意义和确定进行了讨论，认为参数?，b只与桩顶和桩底位移有关。

针对目前国内采用桩与土工格栅联合作用加固高速公路软土地基的新方法，利用平面应变弹塑性有限元方法，建立路基的二维有限元模型进行数值分析计算。对人们普遍关注的土工格栅在提高地基承载力和稳定性方面的有效性进行分析，并研究在置换率相同情况下桩径和桩间距的变化以及在置换率变化条件下不同桩径和桩间距的选取对复合地基承载力的影响规律，为今后桩基的优化设计提供可靠的参考依据。

目前，对于如何确定桩锚结构锚索预应力并没有统一的理论，通过对现有的预应力锚索抗滑桩设计中确定锚索预应力值的各种方法的分析研究，提出了一种确定预应力的方法，即把锚索、抗滑桩与周围的岩土体作为一个整体，根据长期作用荷载找出使桩身受力较为合理情况下的锚索总拉力，即桩身正负弯矩基本相等时锚索上的拉力，充分考虑桩锚协调变形条件进行锚索预应力的计算，并以某高速公路互通区一滑坡为例，与其他方法进行对比分析，证明所提出的方法在桩身受力方面更为合理，能更好地发挥桩锚结构体系的作用。

为了比较刚性桩和柔性桩的荷载传递规律，在温州地区选择了钻孔灌注桩和水泥搅拌桩进行静荷载试验。试验前在钻孔灌注桩桩身埋设了钢筋应力计，在水泥搅拌桩桩身埋设了振弦式应变计。在静荷载试验过程中同步检测传感器的变化情况，根据试验成果对两种不同类型桩进行对比分析，得出一些有益的结论，供工程设计施工人员参考。

国内外关于单桩竖向极限承载力的确定方法很多，但至今还未找到较为完善、科学和经济的方法求解桩的极限承载力的方法，因此尝试将尖点突变理论引入单桩竖向极限承载力的计算中，并与静载荷试验和抛物线法相结合，推导出端承桩单桩竖向极限承载力的计算公式。实例验证表明，当桩的位移值较小时，计算值接近实测值；当桩的位移值较大时，计算值与实测值偏离较大。结论可运用于实践。

通过对复合地基加固路堤稳定性的极限平衡法和有限单元法的计算结果进行对比分析，揭示出当路堤的稳定性由复合地基决定时，极限平衡法和有限单元法的计算结果存在较大差异。应用岩土有限元软件Plaxis中的强度折减法可得到合理的路堤稳定性分析结果。对复合地基中桩体破坏模式的分析认为，桩体发生非剪断破坏之外的弯曲、转动、拉伸等破坏模式是极限平衡法与有限单元法计算结果产生差异的根本原因。由此进一步指出，当处理存在土与结构物相互作用的边坡稳定问题时，极限平衡法的分析结果可能会高估了边坡的稳定性，应慎重判别其合理性。

精确地评价土的力学性质，提供可信赖的设计参数，对基础工程设计具有重要的现实意义。现有的试验方法中，土的强度和变形参数由精度相异的不同试验方法得出，并且不可避免地存在不同程度地扰动土体，释放土中应力。研制的自钻式原位剪切旁压试验方法（self-boring in-situ shear pressuremeter test）。结合常规的旁压试验和室内直剪试验之长，采用自钻式钻进，将测定器插入到预定深度，尽可能地减少土体的扰动，较好地保持了土中的原始应力；其独特的结构和加加载方式使该方法能够同时直接测出土的强度和变形参数，还能获得土的静止土压力 、剪切反力系数 ，评价桩周摩擦力 等力学参数。由于它是一种在钻孔内的测试技术，所以能获得不同深度土的力学参数。

将波速测试及高压旁压试验运用于长沙地区的白垩纪红层软岩勘察中，获取了大量红层的声波测试结果及旁压试验特征参数，经过多参数的综合分析，为红层软岩的风化程度与岩体强度变化分析提供了有效参数。并在大量试验资料的基础上，建立了红层的动、静参数之间的相关方程。实践证明，波速-旁压联合测试方法是一种快速、经济、有效的工程勘察手段。

基于ABAQUS提供的用户子程序UMAT平台，介绍了如何在ABAQUS中实现Duncan-Chang本构模型的二次开发，探讨了用ABAQUS模拟堆载预压砂井软基固结过程的方法。工程实例分析表明，ABAQUS的计算结果与现场监测数据有很好的一致性。

根据抽真空时加固区内真空渗流场的形成机制和变化特点，把真空渗流场的形成过程分为非稳定渗流和稳定渗流两个阶段。利用渗流量计算公式，计算加固区内渗流量随时间变化过程曲线。结合两个阶段加固区地下渗流场的变化特性，分别利用Theis和Dupuit计算模型计算不同时刻的地下水位，并用实测进行验证。

为了探讨目前工程中广泛使用的超长桩的临界荷载计算，考虑了桩侧土壤的弹性抗力，将桩侧土体的弹性抗力假定为由两部分组成，通过选择合适的桩柱挠曲变形函数，用瑞利-里兹法求解其临界荷载，分析桩周土抗力模式对超长桩的临界荷载及计算长度的影响关系。结果表明，桩的临界荷载主要取决于桩的入土深度、折减系数等系统参数。