回顾了1994年美国Northridge地震、1995年日本阪神地震、1999年土耳其Kocaeli地震、1999年台湾集集地震、2008年中国汶川地震、2010年智利Maule地震、2010～2011新西兰Darfield地震及余震、2011年东日本地震中大量的、不同类型的液化实例调查与研究，发现这些地震的液化具有以下特点：（1）罕见的特大地震（Mw9.0）使远离震中300～400 km的新近人工填土发生严重的大规模液化；（2）特大地震（Ms8.0、Mw8.8）使远离震中的低烈度Ⅴ～Ⅵ度地区发生严重液化；（3）海岸、河岸附近地区的新近沉积冲积、湖积土，填筑时间不到50年的含细粒、砂砾人工填土，容易发生严重液化；（4）天然的砂砾土层液化发生严重液化；（5）发生了深达20 m的土层液化现象；（6）松散土层液化后可以恢复到震前状态并再次发生液化；（7）高细粒（粒径≤75 ?m）含量≥50%或高黏粒（粒径≤5 ?m）含量≥25%的低-中塑性土严重液化，对介于类砂土与类黏土之间的过渡性态土，有时地表未见液化现象；（8）液化土层的深度较深或厚度较小时，容易出现地面裂缝而无喷砂现象；有较厚的上覆非液化土层时，场地液化不一定伴随地表破坏。液化实例证明，第四系晚更新世Q3地层可以发生严重液化；黏粒含量不是评价细粒土液化可能性的一个可靠指标；低液限、高含水率的细粒土易发生液化，采用塑性指数PI、含水率wc与液限LL之比作为细粒土液化可能性评价的指标是适宜的。综合Boulanger和Idriss、Bray和Sincio、Seed和Cetin等的液化实例调查与室内试验研究成果，建议细粒土液化可能性的评价准则如下：PI ＜12且wc/LL＞0.85的土为易液化土，12＜PI≤20和/wc/LL≥0.80的土为可液化土；PI ＞20或wc/LL＜0.80的土为不液化土。

缓冲材料作为高放废物深地质处置库中一道重要的人工屏障，与高放废物容器和处置库围岩直接接触，在高放废物衰变热、辐射作用和地下水等影响下产生复杂的热-水-力-化学耦合作用，为了验证缓冲材料是否能长期有效地发挥其屏障材料的作用，核工业北京地质研究院利用高庙子钠基膨润土组装并运行了模拟中国高放废物地质处置室 尺寸的大型缓冲材料膨润土试验台架（China-Mock-Up）。建立了缓冲材料试验台架的安装和试验方法，依据实测数据和理论分析，揭示了热-水-力-化学耦合作用条件下膨润土中的相对湿度是在加热器的热效应和外部供水的湿效应共同作用下发生变化的，压实膨润土中应力的变化主要是由于膨润土遇水膨胀和加热器的热效应引起的，试验验证了模拟高放废物地质处置室内加热器（废物罐）运行初期的位移过程，为缓冲材料和高放废物地质处置库的设计提供了重要的工程参数和理论依据。

通过8组不同孔径破损膨胀土的CT-三轴试验，研究了圆柱孔破损重塑膨胀土的变形、强度特性以及破损结构的演化规律。试验结果表明：圆柱孔破损对膨胀土的强度有明显的弱化作用，但破损孔径大小的影响不大。吸力一定时，圆柱孔面积变化随着净围压的增加而减小；净围压相同时，吸力大的试样圆柱孔面积减少得越大。净围压在破损重塑膨胀土结构演化中发挥重要作用，随着净围压从50 kPa增加到200 kPa，CT图像的均值（ME值）提高幅度增大，试样内部的平均密度变大；相应地，CT图像的标准差（SD值）降低的幅度也增大，试样结构趋于均匀化。

高土石坝在施工期心墙会产生超静孔隙水压力，且难以有效消散，蓄水后心墙从非稳定渗流状态到稳定渗流状态，因此，渗流特性异常复杂。目前，有限元方法进行渗流计算不能考虑施工期引起的孔隙水压力，因而不能完全了解土石坝的渗流特性。长河坝为砾石土心墙堆石坝，最大坝高为240 m。利用离心模型试验技术，通过分析长河坝施工期和运行期心墙的孔隙水压力的产生和消散变化规律研究大坝心墙的渗流特性。试验结果表明，心墙孔隙水压力经历施工时的增长期、竣工后的消散期、非稳定渗流时的增长期和消散期、稳定渗流时的稳定期5个阶段。心墙高程不同、填筑含水率不同，各阶段的孔隙水压力和历时也不同。心墙位置越高或填筑含水率越大，施工期孔隙水压力系数越大，形成稳定渗流所需时间越短。心墙位置越高或填筑含水率越小，心墙位势越大，非稳定渗流期心墙位势大于稳定渗流期。研究成果对高心墙堆石坝设计和施工具有指导意义。

由于干湿循环、剪切或其它作用，自然界土壤表面发育着大量裂隙。裂隙相互连接形成网络，裂隙网络是一个随机无序的系统，常规统计方法描述裂隙的分布特征存在很大的难度。网状土体裂隙一般具有分形特征，可以用分维数来进行描述。用数码相机拍摄土体表面的裂隙，将其转换成灰度图像，并结合分形理论，建立了摄影法测定土体裂隙分维数的方法，得到了土体裂隙的分维数。根据表征单元体的物理意义，建立了基于分维数估算表征单元体的方法，并对实例进行了分析。研究表明：分维数随裂隙密度，裂隙宽度和次一级裂隙发育程度的增大而增大；表征单元体与裂隙的密度均匀性和隙宽均匀性相关，基于分维数估算表征单元体的方法简便可行。

柱孔扩张理论广泛用于旁压试验机制分析、沉桩挤土效应等岩土工程问题中。基于经典的Vesic孔扩张理论，采用能够考虑中主应力效应的广义SMP屈服准则，并结合有限应变理论对均质土体中柱孔扩张问题进行分析，根据应力路径假设提出确定塑性区平均体应变的解析步骤。通过大量变参数计算给出具有不同刚度指标 、泊松比 和内摩擦角 的土中柱孔扩张极限状态下的塑性区平均体应变、孔扩张半径比和孔扩张系数。分析结果表明， 、 、 越大，塑性区平均体应变越小，塑性区半径比越大，孔扩张系数越大；随着 增加， 的变化对孔扩张系数的影响更显著。同时，将结果与基于Mohr-Coulomb准则的孔扩张解答进行比较，探讨不同土性参数时中主应力效应对孔扩张系数的影响。文中分析方法及给出的考虑中主应力效应的柱孔扩张系数表可为原位试验分析及桩侧摩阻力估算提供参考。

甘肃北山被首选为修建高放废物处置库的地区。考虑到该地区地下水中含有总溶解固体（TDS），选择NaCl-Na2SO4作为溶解固体。以高庙子钠基膨润土为试验材料，利用单向固结仪，进行不同TDS浓度盐溶液和蒸馏水饱和的膨胀试验。根据蒙脱石孔隙比的概念，统一整理了饱和高庙子膨润土在盐溶液和蒸馏水饱和下的膨胀特性。结果表明，当TDS浓度为12.3 g/L（预选处置库区的最高离子浓度）时，在双对数坐标中蒙脱石孔隙比与膨胀力关系和干密度与膨胀力关系均呈直线且平行于蒸馏水的试验结果；对于给定干密度试样，膨胀力的对数与TDS浓度呈线性关系。根据以上试验结果，给出了由高庙子钠基膨润土的设计干密度和离子浓度计算相应膨胀力和膨胀变形的表达式。

黄土的结构性是除粒度、密度、湿度之外更为重要的指标。通过总结分析综合结构势理论框架内业已提出的结构性参数及其演化规律，并将结构性参数分为过程结构性参数和初始结构性参数两类，这种分类说明了合理的结构性参数既要反映土的基本物理属性还要反映其在外部扰动作用下的演化过程。针对目前结构性参数及其演化规律存在的问题，采用能够反映初始结构性的构度指标与反映过程结构性的应力比结构性参数，提出了球应力与剪应力对结构性参数综合影响的综合应变，并分析综合应变与结构性参数之间的关系，建立了一个能反映结构性从初始到湿载作用下衰减演化的数学模型。通过理论分析和常规三轴试验研究表明，该数学模型避免了试验围压对初始结构性的影响，并且考虑了湿载过程中体应变与剪应变的共同影响，更加准确地反映黄土的结构损伤演化规律。

采用等效岩体技术，将岩体中的岩块和节理分别用颗粒体模型和光滑节理模型描述，从细观角度开展了人工预制含两条断续节理岩石试件力学特性及破裂机制的研究。同时，结合室内试验研究成果，通过计算与试验结果的对比分析，验证了等效岩体技术在断续节理岩体力学特性研究中的适宜性和可靠性。主要研究结果如下：（1）随着断续节理产状的不同，虽可将宏观破裂划分为剪切模式、翼型张拉模式和混合模式等3种类型，但从细观角度看，颗粒间张拉型微破裂均是引起各类宏观破裂模式的主要诱因。（2）在试样达到抗压强度前，破裂声发射事件次数较少，强度均较低，主要孕育于断续节理尖端处，并沿两断续节理尖端的连线在岩桥区域累积贯通。（3）在试样达到抗压强度后，破裂声发射事件次数迅速增加，且破裂强度有所提高。（4）各类试样中，声发射事件累积数和破裂强度之间均近似满足Doseresp生长函数关系。

现在被广泛公认的由Fredlund提出的非饱和土力学的双参数理论，即净应力和吸力为非饱和土的应力状态变量，不能直接考虑吸力历史及其饱和度对非饱和土的应力-应变关系和强度的影响。非饱和土三轴试验结果表明，即使净应力和吸力相同的条件下，经过干-湿循环试样与未经过干-湿循环试样的应力比-应变关系和强度是不相同的。在其他条件相同时，经历过干-湿循环的试样比未经过干-湿循环试样的应力比-应变关系要高、强度大和体变小。经过干-湿循环试样的饱和度低而强度高，主要是由于经过先期较高的吸力，相当于受过较大的前期有效压力，使试样成为超固结土。更多不同吸力历史的对比试验有待于进一步研究，以便为非饱和土的水力-力学特性耦合弹塑性本构模型定量地表示上述非饱和土的性质提供基础性试验数据。

通过对结构性黏土的研究可以掌握天然土受荷过程中的变形破坏过程，从而为考虑土结构性的结构物的设计、地基加固等提供依据。近年来随着高、深和大型建筑的兴建，结构性黏土的研究变得尤为重要。天然土都具有结构性和各向异性。发展了一种能够考虑初始应力各向异性影响的结构性土的人工制样方法。通过对原料粉质黏土中添加水泥形成颗粒之间的胶结作用，添加盐粒并溶解后形成大孔隙组构分布和在水化过程中的侧限应力状态的结构性土样的端部施加竖向荷载，从而人工制备了具有初始应力各向异性的结构性土样。然后对初始均质结构性土样、初始应力各向异性结构性土样和重塑土样进行了三轴固结排水剪切试验，初步分析了初始应力对结构性土样的应力-应变特性的影响和初始应力各向异性结构性土的破损机制。

利用长弧氙灯模拟太阳辐射，通过调节灯罩与土样间的高度产生不同的辐射强度，通过控制光照时间模仿自然环境中的日照状态，通过设定恒温、恒湿环境获得单因素的控制条件，对阳光辐射下原状膨胀土的湿-热耦合性状及降雨蒸发效应进行分析。研究结果表明：当太阳辐射、降雨等气象现象发生后，膨胀土水分迁移和温度变化呈现不同的状态，随着土体水分的往复迁移，浅层土体趋于破碎，疏松，在太阳辐射作用下，土体含水率变化幅度增加，从而进一步加剧土体裂隙的拓展。对于膨胀土，裂隙性和膨胀性是它内在的秉性，而大气作用是诱因，在大气与土壤之间的水分和能量交换过程中，膨胀土的工程性质逐渐发生改变。采用自制的太阳辐射模拟装置，针对大气作用下原状膨胀土的湿热耦合性状以及降雨蒸发效应展开分析，相关经验也可应用到其他土类的研究。针对膨胀土工程性质，可进一步开展太阳辐射对膨胀土水分迁移机制影响的量化分析。

为了研究冻融循环对改良粉土强度的影响规律及其作用机制，开展了不同初始压实度和初始含水率试样的冻融循环试验。对经历不同冻融循环次数作用后的试样进行无侧限抗压强度试验，探讨了冻融循环作用对改良粉土的长期强度的影响规律。试验结果表明，随着冻融循环次数增加，改良粉土的抗压强度下降，最终在6次冻融循环后趋于稳定；相同的冻融循环次数条件下，初始含水率越大，改良粉土的抗压强度衰减幅度越大。为了寻找冻融循环作用对改良粉土孔隙结构的影响规律，进而揭示冻融循环对试样结构损伤的机制，开展了改良粉土的细观孔隙结构试验。试验结果表明，不同的冻融循环次数和初始含水率对小孔径孔隙（ 10 nm）之间的结构影响不大；冻融循环作用主要损伤了大孔径孔隙（0.01～100 μm）之间的结构，从而降低了改良粉土的强度。

考虑了混凝土芯砂石桩复合地基中砂石桩的环形排水通道、砂石桩体内的径、竖向渗流和土体施工扰动，并采用桩土共同分担荷载的初始条件，得到了混凝土芯砂石桩复合地基固结问题的控制方程，给出了控制方程的解答；并分别给出了复合地基按应力和按变形定义的总平均固结度，分析了砂石桩桩体渗透系数、芯桩与砂石桩直径比对地基固结性状的影响。结果表明：对于混凝土芯砂石桩复合地基按应力定义的固结度与按变形定义的固结度表达式不同；地基的固结随着砂石桩桩体渗透系数增加而加快；砂石桩直径一定的情况下，固结速率随芯桩直径增大先增大后减小。最后对本文解和以往的两种解做了比较，与以往解相比本文解能够同时考虑环形通道和桩土荷载分担,给出的固结度介于以往的两种解之间。

由于黏土固结缓慢，桩基负摩阻力存在明显的时间效应，然而目前相关研究仍显不足。设计实施了能实现桩顶加载及较大超载值的单桩及双桩负摩阻力模型试验，桩周土采用砂土和软黏土夹层，测定了模型桩身应力、桩顶位移以及土体分层沉降随固结时间的变化。试验结果显示，沉降、负摩阻力具有明显的时间效应。土表超载作用下土体沉降带动桩沉降，桩与土体的沉降均表现出早期快、后期慢的趋势。试验加载初期，黏土夹层处的负摩阻力略小于砂层，但随土体固结而增长，其基本变化规律与沉降相同。因桩端砂土层沉降稳定迅速，中性点随桩身沉降增长略呈上移趋势。此外，相同荷载作用下桩间距较小的双桩，由于下拉力较小，其沉降较小。试验条件下，3D桩间距的负摩阻力群桩效应系数在0.71～0.77之间，6D桩间距时不存在负摩阻力群桩效应。

为研究深部厚顶煤巷道围岩变形破坏特性及其机制，以赵楼煤矿千米深井厚顶煤巷道为工程背景，开展了大比尺地质力学模型试验，对让压型锚索箱梁支护系统作用下的巷道围岩位移、应力演化规律进行的研究表明：巷道顶底板围岩竖向应力释放较两帮剧烈，水平应力释放反之，巷道顶板中部围岩是顶板竖向应力释放的主要部位。通过与现场试验结果对比验证，总结出深部厚顶煤巷道围岩变形破坏的3个主要特征：顶板变形破坏较两帮和底板严重、顶板围岩变形破坏主要发生在煤岩交界面以下的煤体中、巷中是顶板变形破坏的关键部位，并进一步分析了相应机制：顶板煤岩松软破碎、自承能力差、顶板及其巷中竖向应力释放相对更为剧烈、矩形巷道顶板受力状态差等因素，导致顶煤所受径向应力低，碎胀变形剧烈，且弯曲变形、离层严重，顶板受力结构恶化，最终导致顶板控制困难。

塑性单元体与黏性单元体并联之后再与弹性单元体串联即构成三要素模型，其各单元体都具有非线性本构关系。通过考虑增湿过程中饱和度对三要素模型中的黏性单元体和塑性单元体的影响，建立了弹-塑-黏性与湿陷性耦合的湿陷流变本构模型。湿陷对塑性单元体的影响表现为应变不变条件下屈服应力的降低；而对黏性单元体的影响表现为速率敏感系数的升高。两种影响可以通过试验确定。以此模型为基础，分析了高岭土的单轴压缩固结试验中的湿陷-流变变形，提出了一种湿陷-流变分析方法。试验中，在干燥条件下观测了蠕变；在增湿过程中观测了湿陷。试验中对含水量的测量精度高。理论所得含水率-应变-时间关系与实测结果接近，并区分了增湿过程中的湿陷和干燥条件下的蠕变，证明了本方法的有效性。

网格状带齿加筋是一种新型的土工加筋技术，汲取了传统网格状与条带式带齿加筋的优点，其筋土界面特性是加筋结构设计的基础。利用室内拉拔试验从宏观角度分析筋材与土的界面特性，结合颗粒流程序，筋材用平行黏结模拟，从细观角度分析筋土接触界面的产生和发展演化规律。数值结果表明：齿筋的存在对界面处颗粒的移动及剪切带的宽度影响显著，其破坏模式呈现波浪型，在齿筋附近出现应力集中现象。筋土界面处筋材与土颗粒摩擦、咬合和阻抗作用提供“似黏聚力”是改变网格状带齿加筋体系作用机制的内在原因。研究成果对于明确网格状带齿加筋拉拔的机制及模型的建立都具有意义。

为研究不同压裂介质影响下的绝对应力测值，利用大尺寸真三轴模拟水压致裂试验系统，用清水及密度分别为1.1、1.2、1.3、1.4 g/cm3的泥浆介质对400 mm×400 mm×400 mm的花岗岩试样进行了水压致裂室内试验，成功获取了连续的压力-时间曲线。利用6种方法识别压力-时间曲线的闭合压力点，与实加最小水平主应力（ 5 MPa）对比，得出单切线等4种方法较为符合实际情况；在考虑试验系统柔度影响前提下，对比了实测和理论重张压力；最后分析了在持续泵压作用下岩石裂缝延伸的压力。试验结果表明，密度为1.1、1.2 g/cm3的泥浆介质对压力特征参数的取值影响较小，误差不超过1 MPa，但密度为1.3、1.4 g/cm3的泥浆介质对特征参数值影响很大。试验结果对水压致裂地应力测量技术在不同压裂介质影响下的适用性有重要的指导意义。

非饱和花岗岩残积土主要为铁质胶结，遇水后强度急剧降低，结构性强，显示出脆弹塑性损伤破坏特点，其粒间联结作用正是其结构性和脆弹塑性损伤破坏的核心问题。论述了非饱和土的粒间联结作用，将其分为接触联结和非接触联结两类，这两种联结在粒间相互作用上都表现为吸力的作用，即由湿吸力、可变结构吸力组成的粒间吸力。非饱和花岗岩残积土铁质胶结为主的接触联结作用，加上其砂粒、黏粒等各级粒度成分混合，致使粒间联结作用遇水或扰动后变化大，导致力学性质上的脆性显著。通过理论推导，给出了可变结构吸力与土体堆积方式、干密度、孔隙比、含水率/饱和度的定量计算公式，并由试验验证了计算公式的合理性。进而从游离氧化铁胶结是非饱和花岗岩风化残积土显示脆弹塑性的根本原因出发，基于堆砌体模型思想，采用孔隙比与结构脆性参数构建损伤过程函数，建立了可反映非饱和花岗岩残积土脆弹塑性胶结损伤的理论模型，通过试验验证表明，所建模型能很好地反映非饱和花岗岩残积土特有的应力-应变关系，从理论上较好地解释了花岗岩残积土遇水或扰动后易破坏的机制。

基于拟静力法，结合塑性极限分析上限定理和强度折减技术，推导了桩板式挡墙与二级锚杆挡墙支护高边坡地震作用下的水平屈服加速度系数的上限解，分别计算了多级支护结构总高度、边坡平台宽度、土的抗剪强度折减系数、桩板墙桩侧土压力分布经验系数、锚杆挡墙倾角、锚杆轴力及倾角等因素下，多级支护边坡的水平屈服加速度系数的临界极限值。根据正交分析法，给出了地震条件下基覆边坡水平屈服加速度系数影响因素的敏感性顺序。研究表明，多级支挡结构高度和锚杆轴力敏感性较大，而锚杆倾角、桩侧土压力分布经验系数和边坡平台宽度的敏感性较小。锚杆倾角、锚杆挡墙倾角、边坡平台宽度、桩板墙抗力及桩侧土压力分布形式的选择等，对水平屈服加速度系数的影响较小。土的抗剪强度参数中，黏聚力对水平屈服加速度系数的影响较小，而内摩擦角的影响较大。

以某厚堆积层滑坡为例，基于非饱和土力学理论，利用有限元方法，对雨水入渗条件下坡体的渗流及动态稳定性进行了计算和分析，研究了水分在坡体内的运移对边坡稳定性的时间效应。结果表明：边坡堆积体结构松散，土体强度差，边坡前缘坡降大，坡脚的开挖，为滑坡形成提供了便利条件；强降雨条件下使得坡脚附近首先发生变形失稳，牵引坡体后缘产生张拉裂。雨水沿坡面入渗，在坡体内形成渗流场，弱化岩土体参数，同时坡面形成饱和径流，使滑坡体前缘产生向下的渗透力，促使前缘坡体发生滑动，进而引发分级坡体产生滑移；强降雨初始阶段，滑坡体安全系数降低较快，很容易发生滑坡。该研究揭示了降雨入渗诱发厚堆积层边坡滑动机制，并以此建议采取以截、排、堵措施对边坡进行排水，同时设置嵌岩锚索抗滑桩及进行削坡清方措施对边坡进行综合治理，通过稳定性计算，效果良好。

嵌岩地下连续墙上渗漏点位置、大小等的不确定性，使数值模拟预报该状况下基坑内降水后地下水的流场十分困难。结合对武汉地铁2号线循礼门地铁车站嵌岩地下连续墙的实际隔渗效果分析，在数值模拟计算时提出了“纵向平移集中法”处置防渗墙渗漏点的方法；采用该方法的三维数值计算结果与实测结果基本吻合，证明该处置方法可用于模拟及预报存在渗漏的防渗墙内基坑降水的地下水流场变化过程，为解决该工况下渗流场的模拟计算问题提供一种途径；同时还分析、探讨了嵌岩地下连续墙的实际隔渗效果。该工程实例中的分析方法对同类工程具有借鉴作用。

梯形沟谷设涵在山区公路和铁路建设中的应用非常广泛。然而，目前规范中尚无梯形沟谷设涵的设计方法。现有的研究主要针对上埋式和沟埋式涵洞，对天然梯形沟谷埋设涵洞时的涵洞受力性状的研究甚少。通过数值模拟得出梯形沟谷设涵时，钢筋混凝土箱型涵洞顶部填土内的应力状态和土拱的分布规律。在此基础上建立理论模型，推导涵洞土压力理论计算式，并验证理论方法的正确性。此外，对涵顶土压力的影响因素进行了参数研究。结果表明，梯形沟谷设涵时涵洞的受力状态不同于上埋式和沟埋式两种情况。当涵顶填土高度到达临界高度时，填土中会形成上、下两层土拱。下层土拱效应使涵顶产生土压力集中，上层土拱效应会减小涵顶的土压力集中。涵顶土压力的大小取决于涵顶的填土高度、沟谷坡角、沟谷宽度、涵洞的几何尺寸及填土的性质。

研究了层状岩体各向异性以及宏观力学参数分析方法，提出基于大型岩土分析软件ADINA各向异性材料模块，采用分区分级宏观力学参数模拟分析方法，结合“代表单元体”理论思想，对丹巴水电站二云片岩进行了各向异性模拟和宏观力学参数分析，研究得到丹巴片岩不同片理倾角宏观力学参数以及各向异性特征变化规律。研究结果显示，丹巴二云片岩尺度增加，平行片理向、垂直片理向变形模量 、 收敛幅度不同步， 变化幅度随倾角增大而增大，收敛速率更高，水平向变形模量 趋势较平缓，泊松比的变化规律恰好与之相反；随片理面倾角增大，丹巴二云片岩力学参数趋于极限值规律明显。

岩体结构均质区划分是结构面统计与建模的基础。实践中以主控要素作指标、以最优划法为依据，更易获客观真实划分结果。针对国内核废料处置库北山预选区岩体结构面，开展了测窗范围截取、取样偏差及块网变异修正前处理，编程实现了多种方法下的均质区划分，初步探究各法在北山的判别力、适用性、局限性。结果表明：针对北山预选区而言，关联系数法和Mahtab法适用性较弱，Miller法最强；而Miller法中又以“34格大面积块”的划分效果最佳。将此最优划法应用至北山芨芨槽块段，希望能给结构面网络建模及后续渗流计算提供有益参考。

为了定量评价主应力轴旋转对地铁荷载作用下隧道下卧软黏土累积变形的影响，通过有限元方法并结合实测数据的验证对地铁荷载下地基土的应力路径进行分析；在此基础上，借助空心圆柱仪对这一复杂应力路径进行室内模拟和对比试验研究。结果表明：主应力轴旋转增大了软黏土的累积变形，且最大有效主应力比（有效最大主应力与有效最小主应力之比）越大、或加载频率越高增大更明显。在实际地铁荷载和通常隧道埋深条件下，考虑主应力轴旋转使软黏土的累积变形增加9%～23%（加载频率越高，增加越大）。可用常规循环三轴的累积变形试验结果乘以土体分别在有、无主应力轴旋转下变形的比值，来预估实际地铁荷载下软黏土的累积变形，初步研究得到该比值与土体的最大有效主应力比之间存在幂函数关系。

针对青藏高原冻土区高速公路拟采用的透壁通风管碎石路堤，进行了表面开放和封闭透壁通风管碎石试样降温效果的室内试验，分析比较了表面开放和封闭边界条件对透壁通风管负温通风增强碎石路堤降温效果的影响差异。分析表明，表面开放和封闭透壁通风管碎石路堤都以外界空气通过管壁透气小孔与通风管附近碎石区域孔隙空气循环产生的强迫对流传热增强降温作用，另外，表面封闭透壁通风管碎石路堤能够在上部碎石区域产生孔隙空气循环的自然对流降温效应。因此，表面封闭透壁通风管碎石路堤的降温效果更为显著。

基于Hoek-Brown强度准则及量化GSI围岩评级系统，分析岩体强度弱化行为，总结出确定岩体峰值及峰后强度参数的方法，提出应变软化模型的简化计算方法，并以FLAC3D数值模拟软件为工具，采用收敛-约束法对深埋大断面隧道支护结构及围岩稳定性进行分析，计算出支护结构安全系数。通过分析得出：随着围岩应力释放，岩体软化参数随之减小，岩体强度弱化行为突出；高地质强度GSI指标（GSI=75）的岩体虽然强度弱化程度较大，但围岩的变形量仍然较小，而低GSI指标（GSI=25）的岩体表现出了理想弹塑性行为；提出的简化Hoek-Brown应变软化模型适合应用于隧道中岩质相近区段围岩的研究；采用收敛-约束法对隧道支护结构的稳定性进行分析，可为隧道工程的初期支护优化设计及安全性评价提供参考。

为准确把握黄土坡临江I号崩滑体在水库运营期间的变形及稳定性演化动态，采用试验隧洞群的形式充分揭露崩滑体的地质结构及空间形态，并构建崩滑体双层滑带地质模型。采用饱和-非饱和渗流有限元算法获取其在水库运营期间地下水渗流场的动态变化过程，以此为基础研究崩滑体的变形和稳定性演化规律。研究表明，崩滑体的变形主要发生在库水位下降期间，且呈明显的牵引式运动特征，变形演化规律与GPS监测点实测数据相符；崩滑体的浅层滑坡在演化过程中受地下水渗流场动态变化的影响较大，因此，其稳定性系数的波动幅值也较大，其临界失稳水位下降速度为2.0 m/d。综合分析认为，黄土坡临江I号崩滑体整体稳定性相对较好，但浅层滑坡在降雨和库水位下降过程中存在局部失稳的可能。

砂土等天然颗粒材料具有的剪胀性、压硬性、各向异性等特殊力学性质受控于其内部的微细结构及其演化，如何利用试验与数值模拟等手段对砂土细观组构进行量化，对深入研究砂土变形机制尤为重要。基于数字图像相关方法的光学测量技术与土工试验相结合的新手段，通过对直剪仪的可视化改造，开发了能初步实现土体宏细观力学性状联合测量的“砂土变形细观瞬时光学测量系统”，并利用该系统对福建标准砂进行了室内细观直剪试验。随后进行了基于颗粒流软件PFC2D直剪数值试验，提取室内试验还难以获得的细观信息，作为对室内试验的补充。通过对宏观力学性质和位移场、应变场、颗粒定向、速度场、颗粒配位数和接触力链等细观的室内与数值试验结果进行剖析，探讨了砂土力学性质的细观机制。

假定内摩擦角与位移呈非线性关系，采用所提出的土压力计算理论，结合室内模型试验结果，对墙体的平移（T模式）、绕墙体底采点转动（RBT模式）、绕墙顶采点转动（RTT模式）变位模式下考虑位移的被动土压力进行计算分析，分析表明：计算结果在土压力强度沿墙高度上的分布、土压力合力大小以及合力作用点位置均与实测值较为吻合，从而表明：（1）用该计算理论公式计算不同变位模式下被动土压力是可行的。（2）从土压力强度的计算值和实测值吻合情况来看：RBT变位模式下计算值与实测值符合最好，T变位模式下次之，RTT变位模式下相对最差。（3）从达到朗肯被动土压力合力所需位移量来看：T变位模式下最小，RTT变位模式下次之，RBT变位模式下相对最大。（4）土压力合力作用点位置：T变位模式下在离墙底1/3高度处，RBT模式下均位于离墙底1/3高度以上，RTT模式下均位于离墙底1/3高度以下，并且RBT和RTT模式下均随着转动点至挡土墙最近端点的距离与墙高的比值n的增大逐渐向T变位模式下的合力作用点位置靠拢（即离墙底1/3高度处），这一观点与事实情况完全相符。

随着黏度较大的油藏陆续投入开发，油藏黏性对储层砂岩力学特性的影响研究意义重大。基于柱坐标系建立射孔试验的三维颗粒流数值模型，考虑不同黏性的流体运动对砂岩力学响应的影响，反映油井的出砂过程。砂岩的宏观应力曲线说明流速相同时，随着黏滞系数的增大，切向应力和偏应力均增大，使得砂岩剪切破坏的几率增大，砂岩更容易屈服破坏而出砂。另外，砂岩黏结应力图说明油井附近的应力较大，且随着黏滞系数增大，黏结张拉应力的增大是局部的，而剪应力的增大是全局的，且变化趋势更明显；颗粒的旋转也说明随着流体黏性的增大，颗粒旋转增大，砂岩形成离散颗粒而出砂的几率增大。上述结果与实际开采中的砂岩力学响应吻合，说明了在相同的外界条件下，黏性越大的流体运动对砂岩受力的影响越大，出砂越明显，该成果对不同黏性的油藏开采采用有效的防砂方法提供了重要的科学依据。

考虑土中指数形式渗流定律以及土体的非线性固结特性，以超静孔隙水压力为变量在拉格朗日坐标系内建立了软土一维大变形固结问题的控制方程及其求解条件，并运用有限差分法获取其数值解答。在指数形式渗流定律退化为达西定律下，通过将差分解与已有的半解析解进行对比，验证了数值计算的可靠性。最后对指数形式渗流定律下软土一维非线性大变形固结性状进行计算分析，结果表明： 1时，软土的非线性大变形固结速率会随外载增大而减慢； 1时，软土的非线性大变形固结速率会随着外荷载的增加而加快；软土非线性大变形固结速率要比非线性小变形固结速率快，且差别会随荷载增大而加剧；此外，大变形固结理论的最终沉降值要小于小变形固结理论，且差别会随着荷载的增大而加剧。

通过36组二维有限元数值模拟，研究了不同参数（基坑与地铁车站距离D，基坑开挖深度 ）组合下临近既有地铁车站的基坑变形性状，并与邻近无车站时的基坑变形性状进行对比分析。研究结果表明：（1）当邻近存在地铁车站时，靠近车站一侧的地下连续墙最大侧移量减小，另一侧的地下连续墙最大侧移量增加；（2）当基坑开挖深度接近或超过地铁车站底板埋深时，车站对远离车站侧的基坑墙后地表沉降的影响显著，但不明显改变地表沉降影响范围和最大沉降值位置；（3）D较小时，随着 的增大，地铁车站的“遮拦效应”越来越显著。而当D逐渐增大时， 对地铁车站“遮拦效应”的影响逐渐减弱。（4）地铁车站的存在与否对基坑远离车站侧最大地表沉降和最大地下连续墙侧移的比值（δevm / δehm）几乎没有影响，并且，该值受D与 的影响较小。

沉积形成的水底黏性泥砂自重固结过程表现出显著非线性大变形固结特征，应采用大变形固结理论进行泥砂沉积固结计算。基于软黏土一维非线性大应变固结理论，应用有效应力、渗透系数与孔隙比间扩展幂次函数固结本构关系，由达西定律、有效应力原理、连续介质方程等建立大变形固结控制方程，根据固结单元孔隙水渗流、单元变形与泥砂沉积层固结沉降耦合关系形成黏性泥砂大变形自重固结数值模型。泥砂自重作为固结荷载，数值模型假定沉积泥砂各向同性且固结沉降应变、孔隙水渗流仅发生于竖直方向，为一维单向沉积固结过程；采用泥砂沉降柱试验确定泥砂非线性扩展幂次函数关系参数。模型应用中，划分竖向固结单元，由沉积泥砂固结本构关系确定各固结单元有效应力及超孔隙水应力，通过超孔隙水应力时间维度上的消散过程及各固结参数间的耦合关系计算泥砂固结沉降。数值模型计算结果表明，沉积黏性泥砂自重固结初期表现为有效应力调整过程，初始有效应力与孔隙比根据固结本构关系匹配调整为扩展幂次函数关系；沉积泥砂应变与应力固结度存在20%左右误差，泥砂固结沉降发展快于超孔隙水应力消散过程，证明沉积泥砂固结沉降变形的发展与超孔隙水应力消散并非同步耦合。计算模型应用于室内沉降柱试验模拟淤积黏性泥砂自重固结沉降预测中，模型输出与试验结果符合良好。

在对半挖半填路堤病害及成因分析的基础上，分析了加筋路堤格栅工作机制。通过现场试验，对采用格栅加筋法处理的路堤挖填交界区域进行了原位观测，观测了路堤填土完成时路面沉降、竖向土压力及格栅变形情况。通过建立有限元分析模型，对路堤填筑完成时格栅的拉力及位移进行了分析，并对不同路面荷载和格栅刚度条件下，格栅的拉力与位移进行了计算。结果表明：路堤挖填交界处铺设格栅后，路面局部差异沉降较小。填方区域格栅底部土压力与填土自重应力相当，格栅存在有效加筋长度，在挖填交界面附近产生较大变形和拉力。上层格栅比下层格栅沉降曲线平缓，下层格栅的拉力在交界区域会陡然增大。路面荷载对格栅拉力和位移有一定影响，随埋深增加影响减小，格栅的竖向位移随着荷载增大略有增大，格栅在挖填交界面附近拉力增大。随格栅刚度增大，其拉力也增大，而位移变化很小。

利用MTS电液伺服加载与控制系统对推移式滑坡物理模型后缘进行了分级推力加载，完成了推移式滑坡演化全过程的模拟。基于三维激光扫描技术对滑体表面的位移和变形进行了高精度、全方位、非连续性监测。采用多重分形基本理论对监测点云数据进行了系统分析，从试验的角度探讨了推移式滑坡演化过程中位移多重分形维数的变化特征。模型试验结果表明：推移式滑坡变形破坏以沿滑带发生的整体滑移为主，并表现出明显的演化阶段性特征，大致可划分为3个阶段：（1）后缘压缩阶段：滑坡模型表面变形体现为后缘土体的局部前移与隆起，整体变形小，多重分形维数成降维的特征，降维过程中未发生突变、有序性好；（2）匀速变形阶段：滑坡模型表面产生了明显的位移，变形不断向前和向两侧发展，前缘、中部滑体发生隆起现象，多重分形维数表现出先减后增的趋势；（3）加速变形阶段：滑坡模型表面体现出持续、快速、变化鲜明的整体变形特征，伴随出现滑坡模型中前部隆起带及横向、纵向的隆胀裂缝，多重分形维数成增维趋势。基于模型试验，利用FLAC3D进行了推移式滑坡演化过程的动态数值模拟，验证了滑坡演化的阶段性特征，揭示了推移式滑坡演化过程中稳定性系数非线性递减的规律。

土体干湿过程引发的岩土工程问题已逐渐受到重视。通常采用张力计量测80 kPa以内的土体吸力，并将其应用于边坡失稳等岩土工程问题的分析中。然而，传统张力计由于内部腔体体积过大且结构复杂，造成张力计难以饱和，吸力量测时反应时间长，并易发生汽化，严重影响其可靠性和灵敏性。为弥补传统张力计的设计缺陷，提出了一种装配式新型张力计。该张力计内腔结构简单且体积小。饱和前先拆分张力计再分别饱和其主要部件，最后重新装配。此设计简化了饱和程序并提高了效率。通过对比传统张力计和新型张力计的性能，证实了新型张力计具有更强的汽化持久性，其吸力量测的灵敏性和可靠性得到了显著的提高。标定试验表明，相比于传统张力计，新型张力计的灵敏性提高了90%。测量-80 kPa的孔隙水压力时，新型张力计的平衡时间为1.5 min，仅占传统张力计反应时间的10%。相同的测量条件下，传统张力计的测量误差为30%，而新型张力计的测量误差仅为0.7%。

现有边坡深部变形监测仪器易受雨水、泥石流、滚石等环境的影响，仪器布设较繁琐，且无法监测边坡深部滑移的中后期变形。基于磁场定位理论，采用磁性物质制作智能石头，在边坡深部布置智能石头，通过智能石头和全张量磁力梯度仪建立边坡深部大变形监测系统。基于磁场梯度张量缩并定位对智能石头进行三维定位，实现边坡深部的中后期大变形监测。针对全张量磁力梯度仪的精度和地球磁场梯度的影响，由三维磁感应强度和磁场梯度的分析，其有效监测距离为35 m；在磁场定位试验中，监测精度为0.06 m。可为磁测在边坡深部大变形监测的进一步研究和应用提供参考。