竖向排水体包括砂井和塑料排水板已广泛应用于加速软黏土地基的固结。不同形式的轴对称条件下含竖向排水体均质各向同性地基的固结解析解答也相继被提出，而各种解答均假定地基中附加应力在竖向排水体的深度范围内是均匀分布的。显然，当竖向排水体深度与地面堆载区宽度的比值相对较高，或竖向排水体的影响区域靠近地面堆载区的边缘时，这个假定并不适用。为此，在现有径竖向耦合固结等应变解的基础上，提出任意分布的地基附加应力条件下的解答，并分析附加应力分布形式和线性加载速率对地基固结的影响。结果表明，均匀分布的附加应力条件下的解答低估了地基的固结速率，而瞬时加载条件下的解答则高估了地基的固结速率。

基于数值流形方法数学覆盖与物理网格的相对独立性，考虑任一时刻体系中真实存在的各平衡力项对体系平衡的作用，提出用数值流形方法模拟岩土工程开挖卸荷的方法。相对于传统数值方法，数值流形方法在模拟开挖时不用计算开挖面上的释放荷载，不用为卸除的材料部分准备专门的单元，简单的数学网格可以适应任意的开挖过程，使其对开挖的模拟更加简便和有效，同时高阶的流形方法对开挖问题具有较高的求解精度。

以矩形基坑悬臂排桩支护结构为研究对象，通过分析现场实测数据和数值计算，归纳出了冠梁和支护桩的空间变形模式，建立了整个支护系统的能量表达式。利用最小势能原理，推导了基坑中部桩顶最大位移的解析解，分析了各主要支护参数对该位移的影响。研究结果表明，桩顶最大位移随坡顶超载和桩间距的增大基本呈线性增大趋势；当嵌固深度系数逐渐增大时，桩顶最大位移也逐渐增大，但趋势渐缓；基坑长度对其影响也较大，当基坑长度超过一定数值后，最大位移值趋于稳定。最后利用所得的研究成果对某基坑进行了验证，并与现场实测结果进行了对比，计算结果能够满足工程要求。

三维数值流形方法中，当数学覆盖取六面体体单元时流形单元总体位移函数中所包含的多项式并不是完全的，非完全的高次项非但对改善精度不起作用，而且还可能起相反的作用。为此，基于Wilson非协调元理论，推导了附加非协调位移基本项的流形元通用公式，通过内参静力凝聚处理，导出了消除单元内参后的单元应变矩阵、单元刚度矩阵，建立了非协调数值流形方法。数值试验表明，在规则数学网格覆盖下它们能够保证收敛，有较高的精度，从而证明所建方法的可行性。

通过实验和有限元计算，对在均匀荷载作用下新型冻结井高强钢筋混凝土弧形板井壁的变形特性、混凝土和钢筋应力的分布规律、极限承载力及其压碎区的位置进行了分析。研究结果表明，弧形构件的径向变形较小，可通过选择合适的可缩接头材料使该井壁结构起到“先柔后刚”的作用；弧形构件的内排钢筋总是比外排钢筋先屈服，并且钢筋发生屈服时对应荷载值一般为该构件极限承载力的60 %左右；构件的极限承载力随混凝土单轴抗压强度的增大而增大，混凝土的强度等级提高10 MPa，其极限承载力提高1.26 MPa；弧形构件的压碎区位于其端部附近，因此，在设计该种井壁结构时弧形构件的两端应该加强，可在弧形构件的两端采用钢纤维混凝土以提高整体结构的承载能力。

DX桩（挤扩灌注桩）具有良好的抗拔特性和广阔的工程应用前景。对DX桩与普通桩的抗拔承载特性进行了对比分析，探讨了DX桩的抗拔破坏模式，分析了DX桩的抗拔荷载传递机理及其主桩桩侧与支盘抗拔阻力沿深度的发挥特征。在此基础上，根据DX桩的构造特征，充分考虑主桩桩侧摩阻力和DX桩支盘或3n型分支周围土体摩阻力的影响，建立了极限状态下DX桩抗拔平衡方程，从而导得DX桩抗拔承载力计算公式；对公式中各计算参数的合理选取及相应的试验手段等进行了分析和讨论，给出了DX桩的抗拔设计计算方法与步骤。最后，对影响DX桩抗拔承载力的桩侧土体强度、支盘受荷面与水平面的夹角、支盘数量与间距以及成桩工艺等主要因素进行了定性的分析。

三维地层剖分算法是实现地层三维可视化与土方计算的重要基础。采用三棱柱体建模方法构造三维地层，分析任意平面切割三棱柱的不同情形，得出了针对三棱柱地层的剖分算法；提出了以切割面为分界面，将单个三棱柱剖分成多个小三棱柱的三角投影分割法——将三棱柱顶面、底面及切割截面按一定规则进行合理三角化划分，使划分后三角形在水平面上的投影相重合；将该3层三角形组合成以切割面为分界面的2层小三棱柱，从而完成剖分。土方计算中首先给出开挖体的边界控制方程，根据该控制方程所限定的内边界得到开挖区域，结合上述剖分算法，对该区域内所有小三棱柱体积求和，得到开挖土方量。将以上算法应用到广东省某重大水利工程中，实现了基坑模拟开挖及其土方计算。

沿水平方向从半无限体分层系统截取出有限厚度分层固体系统，截取边界设置为刚性边界。将固体系统分层细化，由刚度矩阵方法可得到表面波在该系统频散特性，利用瑞利波位移在底层衰减特性从表面振型波可筛选出瑞利振型波，这些瑞利振型波与某一频率范围半无限体分层系统瑞利振型波对应，其频率下限与截取厚度有关，截取厚度越大，频率下限越小。同时还分析了分层细化厚度、截取厚度与分析频率关系。

研究了黏土的未扰动和重塑土样在三轴排水剪切试验条件下的蠕变特性。既进行了初始加载过程中的蠕变试验，也做了卸载与重复加载过程中的蠕变试验。试验结果表明：(1) 在初始加载过程中，经过一定时间蠕变后黏土的强度有很大的提高；(2) 在卸载过程中，随应力值下降黏土的蠕变表现出由正蠕变、中性蠕变到负蠕变的逐渐转化；(3) 在重复加载过程中，随应力值增加黏土的蠕变表现出由负蠕变、中性蠕变到正蠕变的逐渐转化。

岩石的抗压强度远大于其抗拉强度，所以在单临空面岩体爆破中，工程技术人员关注的不仅是炮孔附近的塑性压剪损伤，更多的是临空面附近的拉裂损伤，临空面若是地表，可能会影响到施工的安全，甚至造成一定的经济损失。以往这类损伤问题的数值模拟中大多只偏向于一方面：或忽略压剪损伤，或不考虑拉裂损伤，故所得出的结论难以满足工程需要。基于合理的应力修正方式，把现有的岩石拉-压损伤本构以简明的方式嵌入到大型LS-DYNA软件中，对单临空面岩体中的柱形和球形药包爆破问题进行了数值模拟，计算结果表明该法能较好地预测岩体中爆破诱发的拉裂、压缩损伤的分布规律和演化趋势。

岩石材料的宏观力学特征是材料内部细观力学特性的综合反映。对于脆性岩石材料，其内部的非均匀性对材料的宏观破坏形式有着重要的影响。应用演化细胞自动机方法（ECA）对岩石的非均匀性进行了初步的探讨。该方法以位移、力、应力和应变等矢量和张量作为系统的基本变量，定量计算了反映岩石破坏过程中应力集中以及应力重新分布的过程。在宏观上则认为脆性岩石材料是一种非均匀性材料，并假定脆性岩石材料的非均匀性符合Weibull分布，坡度参数m是Weibull分布中的反映分布非均匀程度的重要参数。通过对符合Weibull分布中不同坡度参数的脆性岩石材料进行数值模拟试验，发现由Weibull分布中的坡度参数表示的非均匀性是影响脆性岩石材料破坏方式的重要因素，材料的坡度参数越小，材料越不均匀，其破坏形式则越具有随机性；材料的坡度参数越大，材料越趋于均匀，其破坏形式越具有规则性，即趋于弹性材料的破坏形式，这与试验结果是吻合的。

从建立应力平衡方程、水连续性方程入手，采用Galerkin方法将各控制方程分别在空间域和时间域进行离散，开发出了一个用于分析饱和-非饱和岩土介质中水-应力耦合弹塑性问题的二维有限元程序。然后就一个假定的处于渗流场中的饱和-非饱和土体使用预应力锚杆的支护效果问题进行了模拟计算。结果表明，在有地下水赋存的饱和-非饱和条件下，预应力锚杆的作用主要体现在减少了土体中的塑性区，而对位移的约束依部位而异，其对渗流场的影响不大。

大直径圆筒结构的倾覆稳定性是设计中考虑的一个重要问题。采用弹塑性有限元法，求解大圆筒结构在指定波浪条件下的荷载-位移关系曲线；通过荷载-位移关系的上限，确定结构的极限承载力；定义极限承载力与设计荷载的比值为结构的倾覆稳定安全系数，从而判断结构的倾覆稳定安全裕度。该方法避免了现行极限平衡分析方法确定土压力和转动中心的困难，可以考虑土与结构的相互作用和复杂的边界条件。通过对某工程实例的分析，初步验证了该方法的可行性。

在平面应变状态下，采用拉格朗日元法模拟了加载速度对断层-围岩系统形成时的应力水平、塑性区尺寸及剪切带图案、系统的最大承载能力以及快速回跳发生时的应力水平的影响。在数值计算中，采用了莫尔-库仑与拉破坏复合的破坏准则。峰后岩石的本构关系为线性应变软化。通常断层带-围岩系统形成之后系统的承载能力达到最大，之后系统的承载能力开始下降处于应变软化状态。当位于试样加载端上的单元的压缩应力-压缩位移曲线的峰后刚度足够大时，系统就会发生弹性回跳现象，即失稳破坏。随着加载速度的增加，断层带-围岩系统形成时的应力水平、断层带-围岩系统的最大承载能力、快速回跳发生时的应力水平及上述三者所对应的加载端部位移都增加，屈服单元数目增多，塑性区域不再保持平直，这都将大大增加系统的变形阻力。当加载速度较大时，较高的剪切应变率集中在断层带位置及断层带之外的弹性体的某些区域都是可能的。

提出了一种基于坡面网格全局搜索土坡临界滑动面的综合优化方法。该方法较好地结合了几何优化和数值优化长 处，原理简单，若辅以一定的经验分析，能较高效地得到土坡临界滑动面。通过2个实例计算表明，该方法计算搜索结果具有较好的稳定性和完备性，并且适用于一些复杂的工程土坡。

在静压桩贯入问题的研究中，常用无限土体中圆孔扩张法来模拟桩端对土体的扩张。实际上，压桩问题属于半无限问题，必须考虑从无限问题转化到半无限问题后地面边界处应力的差异。针对半无限问题中地表应力的修正，在现有研究的基础上引入了应力函数解答来求解弹性条件下半无限问题，很好地修正了地表应力，得到了相应的解答。与原有的解答相比，提出的解答能够更好地反映半无限的特性，为进一步分析压桩问题奠定了基础。

试验研究表明，岩土材料在加卸荷时表现出不同的变形破坏特性，卸荷时脆性增加。建议了一个可以描述材料脆性变化的脆性指数 ，并验证了B指标能较好地描述岩土材料在加卸荷时的脆性变化。应用二元介质模型，对岩样在卸载周围应力过程中的应力-应变关系进行了模拟，表明这一模型不但可以模拟岩样在低围压下的应变软化到高围压下的应变硬化现象，而且可以模拟岩样在卸载周围应力过程中的变形破坏过程，特别是对于表现为应变软化的岩样，可以反映出应力峰值前后卸围压时的变形破坏过程的差别。

三维地层模型是地下工程辅助分析的有效工具，而工程钻孔数据是建模主要的数据源。由于地质现象的复杂性和采样数据的稀疏性，仅仅利用零散的钻孔采样数据无法有效地控制最终建模结果的误差和精度。在分析三维地层建模误差来源的基础上，提出并实现了两种误差修正方法：地质剖面修正法和虚拟孔修正法。在建模过程中，基于实际勘察获取的资料和工作经验，结合对地质模型的理解，在特定位置处生成能反映地层局部变化特征的地质剖面或虚拟孔，然后将其与实际的钻孔数据一起约束到模型之中，构建出相对精细的三维地层模型，从而在三维空间中实现对地层模型的精确修正。

针对单层黏弹性地基Merchant模型，运用Laplace变换，求得频域内单层黏弹性地基的一维固结解。通过Laplace逆变换，计算了单层黏弹性地基在任意循环荷载下的有效应力及平均固结度。此外，结合工程实例，研究了Merchant模型各参数对循环荷载下黏弹性地基固结的影响。结果表明，在黏弹性地基的固结过程中，有效应力和沉降的发展速率是不一致的，黏壶的存在使地基固结初期的有效应力增长加快，而使固结后期的有效应力增长减慢，同时使变形的发展滞后于有效应力的发展。研究结果亦表明，循环荷载下土体的固结对独立弹簧模量的变化要比Kelvin体中弹簧模量的变化敏感。

以BP人工神经网络为工具，利用其强大的非线性映射能力，在综合分析土工合成材料耐久性影响因素的基础上将土工合成材料所处环境的温度、湿度、紫外线照射情况以及土工合成材料的老化时间作为网络的输入参数，以描述土工合成材料耐久性状态的强度和延伸率作为网络的输出，建立了神经网络模型。采用大量试验数据对网络进行了训练和检验，并对土工合成材料的耐久性进行了预测。结果表明，预测值和试验结果比较接近，该网络能较好地反映土工合成材料耐久性与其影响因素之间的非线性映射关系。

选用最易获得的标准贯入试验锤击数估算静力压入桩的沉桩阻力，提出了经验公式。对桩端阻力、桩侧阻力在土层中的变化等计算的细节问题进行了讨论，并编制了计算结果可视化的程序。2个工程实例的计算结果表明，用标贯锤击数估算静压桩沉桩阻力的方法是可行的，计算出的压桩力满足工程精度要求，可以方便的用于判断沉桩可能性、估算承载力、选择沉桩设备等。

聚苯乙烯轻质混合土是一种新型的填土材料，国内对其压缩变形特性的试验研究较少。在无侧限抗压强度试验基础上，分析了聚苯乙烯轻质混合土的破坏应变、变形系数与抗压强度的关系；依据单向固结压缩试验，分析了不同配比条件混合土的压缩变形特性，得到压缩屈服应力和压缩模量，可为工程应用提供参考依据

在现有预应力锚索地梁设计中一般直接沿用预应力锚索的锚固角确定方法，而工程中时有因锚索锚固角设计不合理导致结构工程失效的事例。鉴于此，研究了预应力锚索地梁中合理确定锚固角的方法，提出以锚索地梁和坡面岩体间不发生相对滑动为初判条件；以锚索提供最大抗滑力为设计目标，定义了预应力的利用率，并建议以初判条件和预应力利用率为主，兼顾经济和施工因素合理确定锚固角。最后以实际工程算例说明了该方法的具体应用。

采用为研究软岩洞室中自由式预应力锚索加固效应而进行的物理模型试验中的相关参数，在假设注浆体与岩石孔壁之间的摩阻力与其之间的相对位移存在比例关系，以及该摩阻力最大值与岩体力学性质，运用岩体与锚索单元网格自由剖分的方法，通过数值计算，对全长黏结式锚索在软岩洞室中的加固效应进行了研究，得到了洞壁开挖位移曲线以及锚柱表面摩阻力、锚柱轴力的分布曲线。研究结果表明，锚固洞室开挖位移大大减少；位于岩体活动区及稳定区的锚柱体上的摩阻力变化幅度不同；锚柱最大轴力点的位置是变化的等结论。

根据土的弹性模量和泊松比满足双曲线关系，给出了弹性模量和泊松比折减的基本原理。通过算例分析表明，调整泊松比对安全系数的求解是有影响的，而弹性模量的影响一般较小。算例亦表明，位移控制方法具有较高的稳定性和收敛性，在运用有限元强度折减方法求解边坡的安全系数时，建议采用位移控制方法来控制其收敛性。

采用现场调查、数值模拟与理论分析相结合的研究方法，对圆梁山隧道岩溶突水的机理及其防治技术进行了系统地研究，揭示了隧道岩溶突水是受水压、岩溶充填物与隧道围岩塑性区范围等影响的渐进破坏过程，总结了隧道岩溶突水机理，并针对圆梁山隧道揭示的溶洞情况，制定了岩溶突水的防治原则，实现了复杂岩溶条件下安全、高效的施工效果。

利用考虑剪胀性和应变软化性的K-G模型和目前应用较广泛的E-? 模型，对紫坪铺混凝土面板坝进行了二维有限元应力-应变对比计算分析，同时将分析结果与采用双屈服面弹塑性模型三维有限元计算结果以及已建其他工程观测资料比较，得到了坝体应力-应变规律，表明这种K-G模型计算所得的沉降和水平位移在正常范围内，尤其是水平位移的计算明显比邓肯-张E-? 模型计算结果合理，初步验证所建议模型的合理性。

根据连云港至徐州高速公路连云港段60多个断面的现场实测沉降资料，分析了在路堤荷载作用下连云港海相软土的沉降和固结规律。实测数据表明，在路堤荷载作用下连云港海相软土地基的沉降曲线符合双曲线形式，故可采用双曲线法预测最终沉降。由此可以分析在不同施工期的地基沉降和固结特性，得到不同地基处理条件下路堤填筑期和预压期地基平均固结度与施工时间的关系。分析亦表明，粉喷桩加固能加速地基的固结速率。最后，针对沉降和固结理论计算中计算参数的难以合理确定的局限性，对现场实测沉降数据采用数理统计方法，提出了适用于连云港地区海相软土路堤沉降和固结估算经验公式。

在各种不同监测距离和监测时段，采用GPS-RTK测量模式对大范围地面沉降进行了现场监测。通过对试验结果的分析研究，获取了GPS-RTK监测大范围地面沉降时距离和时间的长短对监测结果影响的一些重要技术参数，这对GPS- RTK测量模式应用于实际地面沉降监测以及GPS-RTK的测量立法具有重要参考意义。

基于龙东路-世纪公园站区间隧道现场实测资料，对由盾构施工引起的沉降槽的形状进行了深入研究。首先绘出埋深不同的沉降槽的实测形状；再利用数学拟合方法对沉降槽的形状、影响范围、宽度系数及最大沉降量出现的位置进行的研究，指出它们均与隧道的埋深有着密切的关系；最后，用统计学的方法给出隧道埋深与最大沉降量以及沉降槽宽度系数与隧道埋深之间的定量关系式。

依据地质条件与地形特点，对广州市小谷围岛地铁站基坑采用放坡土钉墙支护，部分地段采用超前钢管加强支护，盾构吊出井、调头井段采用钻孔灌注桩加内支撑支护方案。采用理正软件对不同设计剖面进行了理论计算分析。分析结果表明基坑安全可靠。依据有关规范制定了基坑施工监测方案，针对基坑工程施工监测结果进行了分析，可供同类工程借鉴。

在研究Sarma法原理及其应用的基础上，针对库区蓄水后边坡的特点对传统的Sarma法做了改进。巧妙地将浮力应用在改进中，并将改进成果应用到某水电站左岸边坡倾倒蠕变岩体的稳定性评价中，简化了计算过程，取得满意的结果。

隧道洞口段埋深浅，围岩松散，自稳能力较差，开挖后洞内及地表均出现多条裂缝。经方案比选，采用钢花管对洞顶及两侧部分的地表和隧道地基与拱脚部位进行注浆加固。在注浆加固施工的过程中，隧洞内也同时开挖，几种工序的施工扰动产生叠加，势必对隧道的稳定及安全产生影响。结合工程实践，对洞内开挖及地表注浆工况并结合隧道监测数据进行分析，得出一些初步结论。

阳江核电海工一期东平台防护堤设计和施工采用了控制加载爆炸挤淤置换法。该方法保证了东平台防护堤堤身的落底宽度与深度，成功地解决了水下宽平台的形成问题，并有效地减少了理坡工程量，是爆炸处理软基技术新方法在防波堤的设计和施工中成功应用的范例。

利用新近研制的大型现场室内两用直剪仪，对两种不同性质的砂样进行了剪切试验。在对干砂的直接剪切试验特性进行综述的基础上，从多方面对该大型直剪仪得出的干砂剪切试验数据进行了分析验证，结果表明该大型直剪仪得出的试验数据一致性好、可靠性较高，说明该大型直剪仪的基本剪切性能稳定，可进一步应用于相关岩土材料的试验研究。