在循环荷载作用下，孔隙饱和岩石呈现出闭合的应力-轴向（径向）应变滞后回线、轴向应变-径向应变滞后回线和X”形的瞬时弹性模量（杨氏模量和泊松比）等滞后非线性弹性特征，引入一种滞后非线性弹性材料的宏观模型 Preisach-Mayergoyz模型（PM模型）来描述岩石的这些特征。在PM模型中，孔隙饱和岩石的滞后非线性弹性特征由PM密度空间、施加的应力历史和岩石的滞后细观单元(HMU)的弹性特性所决定。在状态方程中，应变与关闭弹性单元数目占总单元数目的百分比成正比，而关闭弹性单元数目则与施加外力的历史有关，特别是在施加外力转向的时候。通过构造PM空间中不同的密度函数和设定HMU的弹性特性（平衡长度对）可以模拟性质不同的岩石，PM空间中不同的密度函数在一定程度上反映了岩石在循环荷载下的本构关系响应的不同性质。HMU中应变的响应与应力的路径有关，模型本身强调了施加于岩石的应力历史在决定岩石的弹性状态时的重要性，因此，可以用来模拟岩石的离散记忆，从这个意义上讲，孔隙饱和岩石的滞后特性是它具有离散记忆特性的原因。通过模拟，讨论了模型参数和岩石弹性模量之间的定量关系。

颗粒破碎的特征表明，颗粒破碎具有分形特征，是影响粒状材料变形与强度的主要因素，根据颗粒破碎的分形模型可以建立粒状材料的变形与强度理论。假定粒状材料是均匀的D维分形体，由此导出粒状材料的抗张强度公式，并用来估算颗粒在给定压力下的破碎几率。颗粒破碎增加了单位体积颗粒的表面积，即颗粒的比表面能量增加，根据颗粒破碎过程中的能量守恒导出粒状材料一维压缩变形的表达式。

针对湖北襄—荆高速公路膨胀土，在室内开展了弱膨胀土的压实特性、胀缩性状、力学特性试验研究，发现压实膨胀土的工程性状受含水率与压实度的影响，胀缩特性是膨胀土的固有特性，其大小取决于起始湿度和密度；击实膨胀土的最佳含水量和最大干密度随击实功变化而变化，压实功愈大，土的最大干密度也愈大，而对应的最佳含水量愈小；膨胀土的CBR值随其含水率的变化规律类似于击实曲线，但CBR峰值含水率大于最佳含水率，为深入认识膨胀土的工程特性提供了帮助。因此，利用弱膨胀土填筑路堤时，不仅要考虑经过击实后的土的性质，而且还要考虑在填方建成、条件改变后土的性能；膨胀土路堤填筑除考虑压实度与CBR值要求外，尚需考虑胀缩总率的影响。最后，推荐了弱膨胀土路堤结构型式，并提出了弱膨胀土用于路堤填筑的控制标准。

目前对于在循环荷载作用下的混黏土的粉土、粉砂的液化判别还存在着很多问题。根据动三轴试验的结果，对天津地区的混黏土的粉土、粉砂在循环荷载作用下的孔压累积及动变形特性进行了分析研究，对混黏土粉土、粉砂室内试验液化判别的孔压及应变标准进行了探讨。并将现场波速试验与室内试验判别液化的结果相比较。发现对于天津地区的混黏土粉土、粉砂，在循环荷载作用下，孔压达到围压的60 %～80 %，即趋于稳定，相应的全幅应变约为5 %。因此，这两项指标可作为液化的判别标准。

真空预压的沉降计算参数（压缩系数）是通过压缩试验得到的，但地基土在真空预压荷载作用下的受力状态与压缩试验中土样的受力状态是不同的，用压缩试验得到的压缩系数进行真空预压处理的沉降计算是不合理的。为了探讨这个问题，进行线弹性条件下的理论分析、模拟真空预压应力路径的全自动应力控制三轴（GDS）压缩试验、真空预压的现场监测等工作，初步讨论了弹性条件竖向荷载相同时等向与单向压缩量的比、模拟真空预压应力路径的压缩系数与单向压缩时的压缩系数的试验关系，真空预压现场监测和单向压缩量计算结果对比表明了上述分析的合理性。

利用块体理论和概率分析理论，建立了同时考虑节理面间距和延展性随机特性的情况下构成块体体积的理论公式，据此分析了节理间距、延展性随机特性与构成块体体积的关系，进而得到了具有实用价值的计算公式，该公式结合可动块体分析方法，可以有效地解决赤平投影难以计算小型结构面构成块体体积的问题。工程实例表明，该公式具有实用性和应用前景。

在结构-地基的动力相互作用分析所提出的众多方法中，无质量地基和黏性边界地基仍然是应用最为广泛的近似方法。针对当前结构-地基动力相互作用分析中地基模型处理中的一些问题，通过结构-地基动力相互作用分析公式的推导以及各变量物理意义的解释，详细阐明了当前考虑地基影响的动力分析中无质量地基和黏性边界地基的概念和应用范围，对当前部分研究中应用这两种地基中存在的问题进行了分析说明，为简化地基动力分析模型提供了思路。

现场测试结果表明：深层搅拌桩施工可以在周围土体中产生很高的超静孔隙水压力，其量值可能超过土体的静水劈裂压力。搅拌桩施工时和周围土体的相互作用可以用受剪的孔穴扩张过程来模拟。针对搅拌桩施工引起的周围土体的劈裂现象，提出了一种基于拉伸破坏原理的劈裂分析方法。分析结果表明：搅拌叶片的旋转对桩周围土体的劈裂起着很重要的作用。通过室内模型桩打设试验可以观测到搅拌桩周围土体的劈裂现象。分析现场搅拌桩施工时桩周土体中的孔隙水压力测试结果，表明现场施工可以引起劈裂。劈裂裂缝对于搅拌桩的性状有如下两方面的正面作用：其一，水泥浆体可以流入劈裂裂缝；其二，超静孔隙水压可以通过劈裂裂缝快速消散。这两者的作用加快了受扰动的周围土体的强度恢复。

利用间接边界元法，在频域内求解了层状弹性半空间中洞室对入射平面SV波的散射问题。通过自由场反应分析，求得假想洞室边界上各点位移和各单元应力响应。在洞室边界各个单元上施加虚拟分布荷载，求得位移和应力的格林函数。根据应力边界条件确定虚拟分布荷载，将自由场位移响应和虚拟分布荷载产生的位移响应叠加起来，即得到问题的解答。比较了层状半空间和均匀半空间中洞室对入射平面SV波的放大作用。结果表明，层状半空间情况有可能导致较大的地表位移幅值，尤其是对于较低频率入射波。

根据Gibson得到的固相坐标z下的非线性固结控制方程，运用Laplace变换求解了在任意荷载作用下的单层饱水欠固结地基一维非线性变形问题；通过Laplace逆变换，求得单层饱水欠固结地基在任意荷载作用下的一维非线性固结解。结合单层地基在几种常见荷载作用下固结变形的算例，对解进行了探讨，揭示了任意变荷载作用下单层饱和软粘土欠固结地基一维非线性固结的特性，得到了一些可用于指导工程实践的有益结论。

提出了一个改进的土结构性弹塑性损伤模型。该模型引入修正剑桥模型的屈服函数来描述损伤土特性，并建议了新的损伤演化规律。由于剑桥模型本身建立在大量重塑土试验的基础上，故能较精确地描述完全损伤土的特性；此外，其参数有较为完善的测定方法，且积累了丰富的经验值。该改进的模型能较好地应用于工程实践，并易于推广。

作用于挡土墙侧土压力的计算一直沿用经典的土压力理论，其土压力分布沿墙高呈直线分布，但实践证明它们与实际情况不符。在已有研究成果的基础上，为提高计算精度，假定挡土墙后土体潜在滑裂面为由对数螺线面和平面组合而成，根据挡土墙后土体薄层单元的极限平衡条件推导出土压力的计算公式。由于土压力计算值与滑裂面的位置有关，为寻找潜在最危险滑裂面，在简单遗传算法中引入复合形搜索法得到一种高效的复合形遗传算法，并将其用于墙后填土潜在最危险滑裂面搜索和相应主动土压力计算。最后，对室内模型挡墙和现场实际挡墙后填土土压力进行了分析计算，计算值与实测值吻合很好，这表明该方法不仅可行，而且可靠。

对广州南沙原状软土进行了一系列的固结试验，探讨了应力历史、加荷比、超载预压对软土次固结的影响。试验结果表明：软土的主次固结的划分与加荷比有关，加荷比对次固结系数C?也有影响；次固结系数主要受到先期固结压力pc的影响，当ppc时，次固结系数表现出不同的变化规律；经预压处理后土样的次固结系数与压缩指数Cc之比近似为一常数：C?/Cc≈0.03，试验成果所揭示的次固结特性对先期固结压力的依赖，为降低地基工后沉降提供了明确的思路。

考虑地震动的随机性，利用复反应分析技术，采用随机地震反应计算方法对某一特大型桥梁群桩基础与土动力相互作用效应进行了数值试验研究。将土与群桩体系视为一个整体进行有限元离散，采用等效线性化方法考虑土体的动力非线性性能。将桥墩-群桩-土相互作用体系与自由场随机地震反应进行比较，结果表明：相互作用效应的影响与桩土模量差异以及土体与群桩基础距离有关；软土层剪应变水平及分布发生了显著变化，群桩基础两侧附近土域剪应变呈现明显的弧形分布；地表及浅层土体最大地震加速度反应有所减小，但覆盖层中下部土体加速度反应峰值明显增大，增幅达5 %～30 %左右；此外，地震地面运动的频谱成分存在显著差别。桥梁桩基础抗震设计中应充分考虑桥梁结构-群桩-土相互作用效应。

研究了单轴压缩条件下轴向回跳及侧向回跳之间的关系。在应变软化阶段，试样的弹性轴向应变及弹性侧向轴向应变由虎克定律确定；试样的轴向塑性应变及侧向塑性轴向应变由梯度塑性理论确定，它们与应力水平、剪切带倾角及宽度、软化模量及试样的尺寸有关。根据轴向应力-应变曲线及侧向应力-应变曲线软化段斜率的正负，得到了轴向回跳及侧向回跳的条件。轴向回跳的原因是轴向弹性应变的恢复快于轴向塑性应变的增加。侧向回跳的原因是侧向弹性应变的恢复快于侧向塑性应变的增加。当剪切带倾角的正切小于泊松比与试样宽高比之积时，若侧向变形发生回跳，则轴向变形就发生回跳；反之，若轴向变形发生回跳，则侧向变形就发生回跳。对于常规岩样，若侧向发生回跳，则轴向必定是回跳的。在应变软化阶段，根据轴向应变及侧向应变是否发生回跳，轴向应变与侧向应变曲线被划分为4种类型：即轴向回跳及侧向回跳情形、轴向回跳及侧向回跳情形、轴向不回跳及侧向回跳情形及轴向回跳及侧向不回跳情形，并得到了各种类型的条件。

对辽西地区的风积土进行了冻结过程的水分迁移试验，获得了含水量随温度和时间的变化规律；基于连续介质力学和热力学理论，建立了冻结过程中水分迁移的动力学模型，并采用差分解法进行了数值模拟分析；借助于扫描电镜从微观上研究了冻结过程中试样内部土颗粒的排列变化，从而揭示风积土的水分迁移特征。研究结果表明：时间和温度决定了水分迁移的充分性，温度的变化随深度的增加而具有衰减性，并且在冻结峰面附近形成一个冻结含水量峰值；在靠近顶端的一定深度内，冻结后的含水量并没有持续增加，反而有减小的趋势；通过扫描图像可以看出，土颗粒的重新排列直接反映了水分迁移的状态。

为了提高模型预测的精度，根据灰色理论，建立超长桩承载力的非等步长灰色微分方程，得到了微分方程的精确解。基于优化理论，建立误差目标函数。利用最小二乘法，直接求得微分方程的系统参数，得到灰色优化模型。以此模型为基础划分n个状态，应用Markov原理，通过计算状态的一步转移概率矩阵，建立了灰色优化-马尔柯夫预测模型。使用该模型预测超长桩的承载力，预测值和试验值吻合较好，与GM(1,1)模型、灰色优化模型相比，预测精度进一步提高，为超长桩承载力的预测提供了新的方法。

采用细观力学研究了岩石损伤变形过程和渗流过程。在本构模型中增加了对剪胀变形机理和渗流对变形影响的内容，同时按照微裂纹发展过程建立了考虑微裂纹扩展、变形和渗透压影响的岩石各向异性渗流模型，使得模型能够更好地表述岩石的变形特性和渗流特性。所建立的模型能够考虑微裂纹闭合摩擦滑移、微裂纹发生自相似扩展和微裂纹发生弯折扩展等过程。

结合苏—沪高速公路疏桩复合地基处理工程，进行了自由带帽PTC管桩和双带帽PTC管桩复合地基的现场足尺试验研究。根据试验结果，研究了桩身-桩帽-桩间土的相互作用机理和承载特性，分析了桩帽、桩间土和桩端承载的滞后效应，以及桩帽、桩间土对桩身的消减作用。认为管桩复合地基的第1阶段桩身控制沉降，第2阶段土体控制沉降，探讨了桩帽-桩间土荷载分担比及应力比在不同沉降阶段的变化规律。最后，还提出了桩帽尺寸的设计方法以及取消碎石垫层的建议。

修正剑桥模型是土工计算中广泛应用的弹塑性模型，模型参数的取值是计算分析的重要内容之一，运用实测位移资料采用反分析方法可以有效地确定模型参数。通过有限元计算分析了模型中各参数的变化引起的钻孔灌注桩码头前沿的水平位移的改变，计算结果表明，影响水平位移的主要参数是与弹性模量有关的无量纲参数，与弹性模量有关的指数，泊松比和原始各向等压加荷试验常数，其中尤以与弹性模量有关的无量纲参数对计算结果的影响最为显著，这为反分析参数的选择提供了依据。

土拱效应是安全经济地发挥抗滑桩等非连续支挡结构的支护功能的重要前提，桩间距与成拱作用密切相关。利用合理拱轴线几何特征与受压破裂角方位，通过力学概念分析，将黏性土土拱计算的平衡条件和强度条件综合简化为以拱脚处拱圈轴向压应力表达的形式。继而从最少且最易获得的土工材料参数（内聚力c、内摩擦角?）出发，根据轴向压应力与矢跨比函数关系，利用摩尔-库仑强度准则，推导了拱曲线与桩间距上下限的简便计算式，再以此进一步探讨了考虑土拱效应三维稳定的桩间距校核，并以工程实例验证，以对土拱效应的估算提供简便清晰的计算方法。

在我国广泛分布的白垩系至第三系泥质粉砂岩是一种软质岩石，具有较大的地基潜力。按现行规范确定的承载力值往往偏低。在大量试验资料基础上，建立了旁压试验特征参数与岩石单轴抗压强度的相关方程，并同岩基载荷试验进行对比。实践证明，旁压试验是一种有效的原位测试方法，对确定同类地区软岩地基的承载力具有推荐价值和指导意义。

从推力桩桩间土拱形成的机理和力学特性入手，根据桩间土拱的静力平衡以及拱脚处土体本身的强度条件，建立了相应的计算模型。得到了工程设计中的桩间距、拱厚与土拱拱高之间的方程组。在该方程组之中只要确定其一，其余二者便可相应求解。如假定的是土拱厚与土拱拱高中的一个，则得出桩间距与桩间土体的抗剪强度参数成递增的关系。就基坑工程土压力分布的特点，对其处理方法提出了建议。以工程实例对推导的桩间距计算公式进行了验证，结果表明：实际设计值与计算结果基本一致。

土洞的产生和发展是岩溶塌陷的基础，临界土洞是土洞发展的最终阶段，以临界土洞为界，岩溶塌陷在时间和空间上划分为内部塌陷阶段和地表塌陷阶段。内部塌陷阶段是土洞在覆盖层土体内部的发育扩展阶段，土洞顶板土体的破坏形式类似于地下洞室洞顶围岩的破坏。根据地下洞室普氏平衡拱理论，建立覆盖层土体的天然平衡拱高度，即临界土洞的极限平衡高度公式，并以唐山市体育场岩溶塌陷为例，对该公式进行验证评价，计算所得塌陷的临界土洞高度与实际情况相符合，误差仅为4.3 %。

采用有限元强度“折减”的基本原理，给出了地基承载力确定的数值模拟方法，并讨论了剪胀性材料的地基承载力与材料剪胀角的变化关系。算例表明，地基承载力随剪胀角的增大而增大。因此，求解地基承载力时，需要考虑剪胀角的影响。

通过在预应力高强混凝土管桩(PHC桩)的桩顶、桩端及桩周各主要土层的分界面埋设应变计的静荷载试验，研究了PHC管桩的荷载传递机理，分析了轴力和桩侧摩阻力的变化规律。并以工程中PHC管桩的竖向抗压静载试验为基础，运用有限单元法对软土地区的PHC管桩桩-土相互作用进行模拟，在分析中采用弹塑性模型，引入了非线性接触面单元，并且考虑了土体的材料非线性。分析结果表明，计算值和实测值有一定的差别，但是变化趋势基本一致。

针对目前饱和软土中钻孔灌注桩竖向承载力时间效应研究不多的情况，结合现场试验对饱和软土钻孔灌注桩承载力时间效应机理进行了分析。结果表明：随着时间增长，桩周被扰动土的结构强度逐渐恢复，摩阻力逐渐增加，钻孔灌注桩竖向承载力呈现一定的时效性，但不宜扩大桩竖向承载力的时效作用，时间效应可对桩竖向极限承载力产生10 %以上的影响。

为了能够从能量的角度分析压密注浆的力学机理，并给出注浆压力的理论解，将整个注浆过程视为无限土体中的圆孔扩张问题，根据注浆过程中能耗区土体在注浆压力和静止土压力作用下的应力、应变和体变关系以及注浆扩孔过程中的能量和体变守恒原理，推导出压密注浆极限注浆压力的理论解答。计算和分析表明，理论解的计算结果与工程实际比较吻合，而且球形扩孔的注浆压力比柱形扩孔的注浆压力要小得多，初步证实了理论解的可靠性。

目前的滑坡预报模型只能利用一个关键监测点的监测数据，而不能同时利用多个监测点的监测信息。为了克服选取关键监测点的人为性以及充分利用滑坡多个监测点的信息，针对滑坡具有机动的特性，提出了利用多传感器目标跟踪融合技术来处理滑坡多个点的监测数据的方法，分析了其可行性，并用实例说明了提出的方法在实际应用中是有效的。

向家坝水电站进水口高边坡地质条件较好，坡形较合理，设计拟采用系统锚杆对其进行加固。由于系统锚杆作用的被动性和边坡岩体变形的非均匀性，使得不同位置的锚件的应力出现较大的差别。利用有三维弹黏塑性有限单元法对向家坝进水口边坡中系统锚杆的受力状况进行了模拟和分析，从计算结果可以清晰地看出：边坡岩体不同部位的锚杆受力与被锚岩体的位移变形有一定的关系，而且设计采用的逐步开挖逐步锚固的施工步骤，使得先期锚入的锚杆受力随着后期开挖锚固的进行而逐渐加大。其计算结果为优化设计提供了依据。

从数值方法的角度对大连路隧道联络通道冻结法施工冻结帷幕的变形与应力进行了分析与安全评价，详细讨论了帷幕中位移及应力的分布情况，并指出了帷幕最不利状态的分布位置在帷幕与已建隧道接触处，由于该处的冻结效果最差，所以施工中必须特别注意；对于上海地区类似工程来说，1.8 m厚的冻土帷幕是可以满足施工要求的，从而为今后联络通道数值分析及冻结法施工提供了一定的经验。

结合太湖某水上别墅群高承台桩基加固纠倾工程实例，分析了建筑物倾斜的原因，介绍贴桩加桩的桩基加固技术，提出了堆载静压与桩周扰动相结合的桩基迫降纠倾方法，实测资料表明：提出的桩基加固纠倾技术有效，证实了本工程在桩顶荷载分配及单桩沉降计算中，上部结构的刚性假定是符合工程实际的。

水泥土搅拌桩加固软土地基，其固化剂品种、掺量及施工工艺等都是影响桩身质量的重要因素。这里介绍了连云港海相软土地基水泥土搅拌桩法（湿法）加固的现场研究情况。试验结果表明，连云港海相软土地基宜选用矿渣水泥作固化剂，且掺入量不应小于21 %；采用变掺入量工艺（上多下少）有利于提高桩身上部的质量，改善桩的工作性能。研究结果对于类似工程软土地基的水泥土搅拌桩处理具有指导意义。

在深覆盖层地基上修建高土石坝，其防渗体系的可靠性是一项关键技术问题。针对瀑布沟水电站堆石坝的实际工程特点，应用自适应有限元方法，分析研究了大坝的稳定性和覆盖层中混凝土防渗墙与坝内黏土心墙接头部位的局部应力和变形情况，对比分析了不同接头形式的利弊，为设计部门推荐了合适的接头形式。

运用FLAC3D软件对武汉长江过江隧道江南明挖段深基坑进行了开挖与支护模拟。计算中采用摩尔-库仑弹塑性模型，基坑围护结构与土体之间的接触面运用接触单元。通过计算得出不同开挖阶段的地表沉降、基底隆起和墙后土体水平位移，为工程设计与施工提供参考。