裂隙岩体热-水-应力（THM）耦合是目前研究的热点和难点。首先总结了裂隙岩体多场耦合的机制、模型、方法及研究内容，并通过分析裂隙对THM耦合的重要控制作用，提出了在THM耦合中考虑裂隙网络扩展演化及模拟的关键问题，同时指出了研究的3个关键点：（1）建立考虑裂隙网络演化的耦合模型；（2）裂隙扩展的数值模拟方法；（3）THM耦合及岩体变形、失稳全过程的数值模拟算法。随后通过对模拟多场耦合和裂隙扩展数值方法的归类比较，重点论述了目前适用于模拟多场耦合下裂隙扩展模拟的各种数值方法（包括有限单元法、无单元法、单位分解法、离散单元法、岩石破裂过程分析方法和数值流形方法）的优缺点，并通过对比研究，推荐采用数值流形方法（NMM）来实现对关键问题的模拟研究。最后，对研究思路和难点进行了初步探讨。

从能量角度出发，分析了脆性岩石的整个变形破坏过程。列举出岩石破坏过程的各种能量类型并对其分类，通过分析机械能和热能在岩石破坏过程中的不同影响，提出了用能量法分析岩石破坏过程必须区分热能与机械能。根据循环加、卸载曲线讨论了在岩石变形破坏的不同阶段输入的机械能 与可释放应变能增量 以及耗散能增量 之间的关系及变化规律。分析了应力脆性跌落系数存在的不足，提出了一个新的表征岩石破坏的参量，即脆性岩石的能量跌落系数。对不同围压下大理岩和花岗岩破坏过程的应力-应变曲线分析计算，得到了能量跌落系数与围压的关系，以及损伤程度和泊松比对其影响。并通过与现有的应力脆性跌落系数进行对比，说明了本模型的合理性，并认为用其描述岩石的脆性程度在更广泛的围压条件下的适用性。

由于沉积等作用使得天然土材料内部颗粒排列表现为各向异性。土材料的各向异性使得材料内各平面滑动的内摩擦角不同。因此，在分析各向异性土的破坏问题中，除了考虑来自外部的应力分布以外，还需考虑土材料内部的强度分布。以横观各向同性土为例，阐述了同时考虑材料外部应力分布与材料内部强度分布下各向异性土的破坏机制。为说明，文中假定横观各向同性土内部各平面的内摩擦角正切值随空间方向而线性分布。外部加载进行时，横观各向同性土材料内部各处的应力不断变化，当其内部某处首次出现的应力达到该处的强度时，土材料发生破坏。进一步通过类比得出：区别于金属，各向同性土不是在最大剪应力面而是在最大剪压比面发生破坏；区别于各向同性土，各向异性土不是在最大剪压比面而是在最大剪压强比面发生破坏。

采用旋转挡土墙计算模型的变换法，将在地震和拟静力法条件下主动土压力的求解问题转化为在静力条件下主动土压力的求解问题。根据在静力条件下水平层分析法的主动土压力推导结果，直接获得在地震条件下主动土压力强度分布、土压力合力及其作用点位置的表达式，并运用图解法得到了临界破裂角的解析解。公式可考虑水平和垂直地震加速度、不同墙背倾角、墙背和坡面倾角与填料存在黏结力和外摩擦角、存在均布超载等诸多因素的影响，公式可以适用于在常用边界和地震条件下黏性土的主动土压力计算。旋转地震角法是将在地震和拟静力法条件下挡土墙计算模型旋转为在静力条件下挡土墙计算模型，但旋转挡土墙计算模型并不改变挡土墙和墙后填土的应力状态，按在静力条件下挡土墙主动土压力求解方法求解在地震和拟静力法条件下主动土压力，该方法大大简化了在地震和拟静力法条件下的主动土压力计算公式推导过程，统一了在拟静力法条件下的地震土压力求解，理论更加完善。

以往动力排水固结室内试验，通常冲击能量不够，很难激发软土某些工程响应，对应加固机制难以发现。通过可提供高冲击能的多向高能高速电磁力冲击智能控制试验系统，针对淤泥类超软土进行静动力排水固结模型试验，获得了淤泥孔压等响应特征：夯击瞬间（6 ms）上部孔压增长及下降时间非常短，且其重复性好；初始两遍夯击结束后中部孔压变化呈双峰型，其时间间隔随着夯击遍数增加而逐渐变大，最后不复存在；每遍夯击瞬时中部土压均出现急剧增长与快速减小，增长幅度随夯击遍数增加呈减小趋势，但每遍夯完后数天内土压值均大于夯前值；每遍夯击孔压消散后最终值都小于初始孔压，说明在一定的排水条件下，淤泥这类超软土地基确实可夯击；夯击后残余应力作用机制存在，且其对沉降起主要作用，而一定静力荷载的这种机制不明显；排水板插设扰动效应不可忽视，但该扰动效应随软土埋深增大而减少。

采用自主开发研制的软岩膨胀试验装置，对新生代煤系地层中泥质岩进行膨胀试验研究，分析了泥质岩膨胀各向异性以及循环胀缩特性，并结合SEM试验结果，探讨了膨胀各向异性和循环胀缩特性的形成机制。结果表明：泥质岩膨胀性随岩样端面与层理面夹角的增大而减小，具有明显的各向异性；泥质岩所含黏土矿物颗粒排列的择优取向导致了泥质岩吸水膨胀的各向异性，可通过膨胀各向异性系数进行定量描述；随着干湿循环次数的增加，泥质岩绝对膨胀率增加，趋于某一稳定值；相对膨胀率和相对收缩率降低，亦趋于某一稳定值；泥质岩循环胀缩特性是干湿循环过程中矿物颗粒排列方式改变和微裂隙萌生扩展的能量耗散共同作用的结果。

桩承式加筋路堤受力性状比较复杂，土拱效应对路堤的承载变形性状具有重要影响。通过三维土拱效应模型试验，研究桩-土相对位移、路堤高度、桩帽净间距和水平加筋体拉伸强度等因素对桩土应力比及路堤沉降的影响。结果表明：土拱效应发挥程度与桩-土相对位移密切相关，存在一个临界桩-土相对位移使得桩土应力比达到最大值，该临界桩-土相对位移约为6～8 mm。路堤高度与桩帽净间距之比越大，桩土应力比越大，路堤顶面差异沉降越小；桩帽宽度与桩帽净间距之比越大，桩土应力比越大，路堤顶面差异沉降越小。设置水平加筋体能有效提高桩土应力比并减小路堤顶面沉降；路堤越低，水平加筋体对桩土应力比的提高作用及对路面沉降的减小作用越明显；水平加筋体拉伸强度越高，这种作用越明显。桩承式加筋路堤三维土拱效应等沉面高度与桩帽净间距之比约为3.5。

废旧轮胎碎片颗粒与砂土混合用作路基或挡墙填料、建筑物基础隔震体系等具有质轻、土压力小、减震隔振效果好、耐久性优良、费用低廉的特点。通过室内数字化动三轴试验，重点对比研究了废旧轮胎颗粒含量及围压对混合土及纯砂土动强度、动弹性模量和等效阻尼比等主要动力特性参数的影响规律。结果表明，在相同围压和动剪应力比条件下，混合土动强度相对纯砂土略有降低（最大降低量约20 kPa，即约8%）；所有配比混合土动弹性模量均小于纯砂，且减小效果显著，最大减小量约22 MPa（即约60%）；混合土等效阻尼比先随轮胎颗粒含量的增大而增加，之后又随之减小，临界含量值介于30%～40%之间，混合土等效阻尼比相对纯砂土最大增加量约91%。结果证实，混合土剪切刚度有效降低，可以发挥减震隔振的优势。

在已有工作基础上建立了水力-力学耦合的非饱和土本构模型，在硬化方程中考虑饱和度的影响，同时在土水特征曲线中考虑了塑性体变的影响，从而使模型可以反映非饱和土中的毛细现象与土中弹塑性变形现象的耦合行为。采用隐式积分方法，建立了非饱和土耦合模型的数值模型，并推导了得到了水力-力学耦合的非饱和土的一致切线模量。利用该算法编制了本构模型计算的子程序，使其能向外输出切线刚度矩阵，用于有限元计算。为了验证该算法和程序的正确性，用所编制程序对不同路径下的土体行为进行了预测。通过预测结果与试验结果相对比，表明程序预测结果与试验数据相吻合，模型可以较好地模拟土体的水力-力学耦合行为特性。

利用人工材料浇注含二阶起伏体的模拟岩石节理试样，进行常法向荷载循环剪切试验，研究节理剪切力学特性在循环剪切过程中的劣化规律。试验结果表明：二阶起伏体对节理循环剪切力学特性有重要影响，剪切强度、剪切刚度、剪胀角随剪切循环次数增大而衰减，衰减趋势随着二阶起伏度的增大而加快；法向应力、二阶起伏度较大时，二阶起伏体对剪切力学特性的影响主要体现在第1轮剪切循环中，在随后的剪切循环中影响不明显；法向应力、二阶起伏度较小时，二阶起伏体的影响在前几轮循环剪切过程中均有较清晰的体现。基于Hertz接触力学理论，提出了节理面微凸体球面接触细观模型，揭示了节理循环剪切宏观试验现象的力学机制

针对沉箱加桩复合基础地震响应问题开展动力离心试验研究。采用砂质粉土作为地基土，上部结构简化为质点和柱体，基础类型包括单桩、沉箱、沉箱加桩复合基础，利用层状剪切模型箱消除边界反射，以上海人工中波为输入波，在50 g离心加速度场下进行水平地震试验。根据基础形式的不同进行3组试验，试验结果表明：对于刚度较小的土，地震波向上传播过程中具有加速度衰减的特征；沉箱底部加桩对于降低基础和结构地震响应有积极的效果，有利于增强其抗震能力；地表、基础、结构的地震响应频率特性各不相同，这取决于其各自不同的自振特性；土与基础、基础与结构之间均会发生地震相互作用，但只有与相互作用对象自振频率均较接近的地震频域分量才能引起明显的相互作用。

依托港珠澳大桥建设，通过5组不同组合的钢管复合桩模型试验，其中2组试件设有剪力环，开展了内置剪力环、泥皮和防腐涂层对钢管复合桩工作性能影响的研究，比较和分析试件的荷载-变形曲线、截面变形规律、钢管与剪力环变形等。试验结果表明，剪力环、泥皮和防腐涂层对钢管复合桩的工作性能具有一定的影响；泥皮和防腐涂层使钢管复合桩的黏结强度降低，而剪力环加强了钢管与核心混凝土的联结，钢管的受力及变形显著增加。在泥皮、防腐涂层和剪力环共同作用下，桩截面变形呈“倒v”或“m”型，不再满足经典力学的平截面变形假定。在泥皮、防腐涂层和剪力环间距 2D（D为桩径）的条件下，剪力环的嵌固作用可以完全克服泥皮和防腐涂层的不利影响。在试验结果研究的基础上，进一步探讨泥皮、防腐涂层和剪力环不同组合下钢管复合桩的刚度计算问题，并给出了在弹性阶段范围内钢管复合桩刚度计算公式，泥皮（厚度0.1 mm）和防腐涂层使其刚度降低，剪力环则使其增加。其研究结果可为钢管复合桩基工程设计提供重要的参考。

基于压力板仪对相同制样参数的4个环刀试样与12个三轴试样进行土-水特征曲线（SWCC）试验，研究影响试验的各种潜在因素以及相关的异常现象。试验结果表明：即便是相同条件制备的试样，其SWCC之间也会存在差异性，这种差异与土的颗粒级配不良有直接关系，而与平衡时间无关；蒸发效应在SWCC试验中持续存在，并在平衡后期成为失水的主要因素，因此，对平衡条件应适当修正；试样的侧面防护对试样的SWCC影响显著，特别对于大高径比试样，蒸发效应将因其侧面防护脱离而成为失水的主要因素，严重影响SWCC的试验结果；横向裂纹这一异常现象并未影响SWCC测量结果，但其产生机制却可能反应了轴平移技术的不足，值得进一步研究。根据上述研究结果和其他相关试验成果，对SWCC试验提出建议和改进方法。

碱渣回填到充满卤水的废弃盐腔后，颗粒会自由沉降到盐腔底部形成沉积层，进而在自重作用下固结。为了解盐腔内回填碱渣的沉降固结特性，以江苏淮安地区碱渣为对象，进行了沉降柱试验和固结试验。试验结果表明：（1）碱渣在卤水中的沉降过程可以分为3个阶段：絮凝阶段、沉降阶段和固结阶段。初始浓度对碱渣的沉降曲线和沉降速率有很大的影响。（2）碱渣颗粒分布、密度、含水率和孔隙比均呈现出分层特性，颗粒粒径、密度随深度的增加而增大，含水率、孔隙比随深度的增大而减小。（3）碱渣具有很高的压缩性，压缩系数a1-2为3.36 MPa-1。在压力范围小于100 kPa下，固结系数随固结压力的增加而显著减小。试验结果对了解盐腔内回填碱渣的沉降固结特性提供了参考，有利于指导回填施工工艺和碱渣的后期处理。

采用煤矿煤层顶板岩石作为加锚基体，用钢丝模拟锚杆，对由二者组成的加锚岩石进行了巴西劈裂、单轴压缩和压剪试验研究。结果表明，当加锚试件岩石基体出现塑性屈服裂纹开始扩展后，锚杆逐渐取代岩石基体成为外荷载的承载主体，试件的破坏特征由脆性向延性转变。加锚试件劈裂过程中，圆盘中心出现裂缝后，部分试件仍具有一定的承载能力，其抗拉强度提高了51.1%；另有部份试件则表现为迅速破坏并丧失承载能力，其抗拉强度提高了91.6%。单轴压缩试验中，加锚试件的破坏形式可分为两类：一类为裂纹平行锚杆轴向发展；另一类为裂纹垂直锚杆轴向发展，加锚试件的抗压强度提高了34.6%。加锚试件剪切过程中，其承载能力出现了明显的二次劣化现象，回归试验结果可得加锚试件的内摩擦角基本不变，而凝聚力提高了22.9%。

泥水盾构施工中，维持开挖面稳定的关键是要在开挖面及时形成微渗透的泥膜，才能将泥浆压力转化为有效应力来平衡开挖面的土压力。开挖面处的泥膜是动态泥膜，所以泥膜的形成时间是影响泥膜能否有效支护开挖面稳定的重要因素。利用自行设计的泥膜形成时间测量试验装置，在3种地层中，利用5种泥浆开展泥浆渗透成膜试验，研究泥膜的形成时间及相关规律。研究表明，在泥皮型渗透中泥膜的形成时间一般为10 s左右，泥浆性质及粒径对泥膜的形成时间有重要影响。讨论了国内外部分大型泥水盾构泥膜形成时间，发现泥膜从破坏到形成、再到破坏的时间间隔为5～20 s不等，因此，在实际施工中需要调整泥浆性质，使泥膜形成时间小于泥膜从破坏到再破坏的时间。

在能源地下储存及废弃物地下处置库的设计、施工、运行中，岩盐的强度和变形特征是极为重要的参数。正确地获得岩盐的强度参数对地下储存库的设计和安全运行具有重要意义。分别选定江苏金坛和湖北江汉岩样作为试验样本，通过三轴压缩试验获得岩盐短期强度和变形的力学参数，比较并总结了以德国为代表的欧美国家与国内试验方法及数据处理方式的异同。同时介绍了德国短期强度试验确定岩盐损伤起始点的方法及其不足，提出了更为精确地确定方法并确定了金坛岩盐损伤起始点。分析发现：对于大变形岩盐，国内测量的强度数据普遍偏高，应采用横截面积修正以及科学应变代替工程应变的度量方式。

分散性土是一种具有特殊工程性质的土，其典型的性质为抗渗性能差，耐冲蚀能力低，在纯水中具有很高的分散性。目前，人们对于分散性土的研究主要集中在鉴定、抗渗和改良等方面，而对其抗剪强度特性的研究很少。采用三轴CU试验研究不同初始条件下分散性土的抗剪强度特性。结果表明：分散性土的应力-应变曲线在小围压、低含水率和高干密度的状态下呈应变软化型，在围压较大、含水率较高的情况下呈弱硬化型或硬化型；黏聚力和内摩擦角均随含水率的增大而减小，并且干密度越大受水分影响越强烈；黏聚力随干密度的增大而增大，在低含水条件下，黏聚力的增幅较大，而在高含水条件下，黏聚力的增幅则较小；内摩擦角随干密度的增大有少量增大。

逾渗是一种分形模型，利用声发射点定位盐岩内部破坏网格来建立逾渗模型，可以分析三轴压缩条件下盐岩逾渗特征以及损伤演变发展。研究发现，各试样逾渗模型团簇（cluster）数与最大团簇占有率关系曲线斜率在70%应力峰值后基本相等，利用最大团簇沿试样轴向的延伸来描述裂缝的扩展规律，并通过最大团簇在轴向的延伸终点得到了各试样逾渗的临界破坏比率，它对于研究渗透陡增点非常重要。提出利用逾渗关联长度（关联长度? 代表处于同一团簇中的两个点的平均距离）确定试样损伤起始点，并通过计算逾渗模型破坏比率得到损伤变量，它和基于AE振铃计数以及AE能量计算得到的损伤变量结果相近。研究结果表明，逾渗可以形象地表述岩石内部破裂过程和损伤情况，为研究岩石破坏失效及裂缝衍生发展提供了新的思路。

在总结近代学者对植物根系固土作用机制研究的基础上，采用大盒直剪试验与物理模型，对重庆缙云山地区6种常见植物：马尾松、香樟、广东山胡椒、四川大头茶、白毛新木姜子、四川山矾根系的增强抗剪强度进行对比。通过自制的大盒直剪仪对植物实际固土效果进行了测定，该大直剪仪具有简单、经济、易行等特点。通过对多种植物根系进行抗拉试验和根土复合体受力分析，确定了植物根系的抗拉强度与植物根面积比率。利用Wu模型对6种植物的根系固土效能进行模型计算。结果表明，不同的植物根系类型对增强抗剪强度值的影响非常显著。在重庆缙云山地区的土壤质地情况下，Wu的根土复合体模型高估了根系增强土壤的抗剪强度约为90%。基于该结论，为使Wu模型计算的根系固土强度值较为准确，修订Wu模型中的k值为0.63。

盐溶液在地仗中毛细迁移引起的盐分迁移、富集已成为壁画病害发生的重要原因。研究不同湿度条件下盐溶液在模拟地仗中的毛细迁移过程对可溶盐再分布的影响。分析不同湿度条件下毛细上升高度随时间的变化关系，含水率和电导率随高度变化关系，毛细饱和后试样表面变化情况及可溶盐含量随试样高度的分布。试验结果表明，空气相对湿度越低，毛细上升过程中水分向空气中迁移越多，水分难以向上迁移。试样的含水率随高度呈递减趋势，而电导率随试样高度增加而增大。可溶盐在毛细水上升过程中发生结晶分异，毛细前锋以NaCl结晶富集为主，亚前锋以Na2SO4结晶富集为主。其研究结果可以为壁画盐害的防治提供基础科学依据。

针对预应力锚索锚固体的破坏形式，采用Hoek-Brown强度准则及其相关联的流动法则，分别考虑锚固体界面产生滑脱破坏与锚固体周围岩体发生整体破坏两种工况，根据塑性力学中的上限分析定理，推导出了锚索极限抗拔力的计算公式与锚固体的破裂机制，并分别讨论了锚固段灌浆压力、锚固段长度与岩体强度参数等对极限抗拔力与破裂面形状的影响。计算表明：一定范围内增大锚固段长度和采用压力灌浆是提高锚索极限抗拔力的有效措施；当锚固段周围岩体发生整体破坏时，随着岩体经验参数A、岩体抗拉强度、抗压强度与重度的增加，锚索极限抗拔力不断增大，而随着经验参数B的增加，锚索极限抗拔力则不断减小；锚固段周围岩体破裂面形状呈现出对称的“喇叭形”，这与现有文献中的研究成果相一致，而且岩体经验参数B是影响岩体破裂面形状的重要因素，它决定了岩体破裂面的曲率大小，当B=1时，岩体破裂曲面退化为圆锥面。

针对目前常规确定岩石力学参数的方法只能得出岩块的整体强度，不能反映古建筑石质构件风化层内力学参数逐渐变化，无法很好地满足石质古建筑稳定性、耐久性研究的不足，提出了综合运用现场穿透波CT测试、表面回弹测试和室内试验确定风化石质构件力学参数的方法。方法的实施主要包括：通过现场穿透波CT测试，获得纵波波速在石质构件深度剖面上的分布；现场选取与欲研究的石质构件类似的岩石做室内力学试验和波速测试，得出力学参数与波速的统计关系；上述两者结合得出力学参数在石质构件深度剖面上的分布，在此基础上分析风化层内力学参数随深度的变化关系；对不同风化分区代表性石构件进行风化深度研究和表面回弹测试，得出构件表面强度比与风化深度的关系。以义乌宋代古月桥为例，对其方法进行了系统的介绍，并对古月桥承载条石风化层内力学参数随深度的变化关系以及表面强度与风化深度的关系进行了研究。研究表明：义乌宋代古月桥承载条石风化层内的抗压强度比、弹性模量比随深度呈负指数关系变化；表面强度比与风化深度呈2次多项式关系。

研究单井点和单排井点真空降水条件下，地层中地下水水位和抽水流量，在重力场和真空压力场耦合作用下的变化过程，并进行比较分析。试验表明，对于单井点排水条件，随着真空负压力和抽水井深度的增大，水位的下降有一定增加，而离开抽水井点较远处的水位下降更为明显。单排井点布置条件下，随着抽水井深度和抽水井间距的增大，无论是抽水井点布置方向还是垂直于抽水井点布置方向的地下水位的下降深度将有明显增大，而沿抽水井布置方向的水位下降深度更为显著。此外，在多次反复降水条件下，后续降水过程中地下水位的下降速率将有增快的趋势。试验还表明，抽水井井口的负压力小于真空泵出水口处的负压力，损失量可达12.5%，因此，在进行真空降水设计时需要考虑出水管道的长度。

针对大连地铁香工街车站明挖施工邻接桥桩的问题，构建施工远程信息自动化监测体系，进行静力水准仪、电子测斜仪、电子轴力计等传感器布置，获得施工过程多元信息。基于Visual C#.Net平台自主开发了集成智能分析系统，引入支持向量机和差异进化算法，建立三维力学参数反分析和时间序列预测方法。该软件系统包括数据操作、反馈分析、数据报警和可视化输出的模块。将该方法系统应用于大连地铁香工街车站施工过程，进行多元信息采集，利用实际监测的信息数据，调用系统差异进化算法进行第2层和第3层岩石弹性参数搜索，反馈计算值与监测值的最大相对误差为8.23%，进而简化了倒换撑方案。然后通过对QCJ-13-01桥墩监测数据的DE-SVM非线性时间序列预测和超前报警，及时采取隔离桩措施，有效地控制了桥桩变形。该方法系统集自动化远程监测硬件技术和计算智能分析功能于一体，为类似复杂地下工程信息化施工提供先进有效的途径。

天然岩体在长期地质作用下会生成各种节理裂隙等不连续面，而地下工程结构的稳定性一般取决于这些不连续面的强度。在众多因素中，表面形态对岩石节理面剪切强度具有决定性影响。为了系统研究岩石节理面剪切强度的确定方法，把岩石节理面概化为一系列高度不同的微长方体凸起组成的粗糙表面结构，且微长方体凸起有剪胀破坏和非剪胀破坏两种模式。综合微长方体凸起破坏规律，应用概率密度函数描述节理面表面起伏分布的影响，建立了粗糙节理面随机强度模型，推导了节理面剪切强度理论公式，提出了节理面强度的随机评价方法。基于随机强度模型和评价方法编制Matlab计算程序计算自然粗糙节理面的剪切强度，并将计算结果与试验结果进行比较分析。研究表明：粗糙节理面随机强度模型综合了粗糙节理面表面形态和法向应力对节理剪切强度的影响机制，理论计算值与试验数据吻合良好，可以较好的评价粗糙节理的峰值剪切强度和残余剪切强度。该随机模型可作为进一步深入研究的重要基础，分析结构面的连续剪切过程，建立更完善的节理面强度模型。

隧道冻结工程中所形成的人工冻结壁为临时支护结构，隧道衬砌结构施工后，冻结壁要进入解冻期，由于冻结壁解冻过程中的地层融沉现象对隧道周边环境影响较大，因此，应建立合理的方法对地表融沉量进行预测，以便于实际施工中采取相应的融沉控制措施。为此，考虑冻结壁的自然解冻过程，基于随机介质理论，建立了隧道水平冻结施工期地表融沉的历时预测模型。并提出冻结壁自然解冻条件下瞬态温度场由平板解冻理论近似求解，基于平板解冻理论和一维情况下已融土层的稳定融沉量计算公式，确定了预测模型中解冻锋面半径和融缩区域内半径这2个关键参数的取值方法。将所建立的预测模型应用于隧道全断面水平冻结工程中，得到了地表融沉随解冻时间的变化规律。研究结果表明，地表融沉在解冻初期增长速度较快，而在解冻后期增长速度减缓，地表历时融沉量与崔托维奇通过试验得出的天然冻土历时融沉量变化规律相一致。

隧洞毫秒爆破开挖推进过程中，预留岩体在重复爆炸荷载作用下产生不可逆的损伤叠加。而现有的岩体爆破损伤数值模拟基本都是针对单孔装药和单段爆破，很少涉及实际工程中的重复爆炸。基于LS-DYNA程序的用户自定义材料接口，将统计损伤演化模型嵌入到弹塑性本构材料中，模拟圆形隧洞全断面毫秒爆破过程中重复爆炸荷载作用下的岩体累积损伤效应，并考虑地应力对岩体爆破损伤的影响。计算结果表明，围岩损伤范围和损伤程度随重复爆炸荷载次数而增加，在一个爆破进尺内，围岩损伤的临界峰值质点振动速度较单段爆破降低了12%；爆炸荷载作用下，围岩主要表现为拉损伤，围岩地应力对爆破张拉效应起到非常敏感的“抑制”作用，在2～10 MPa应力水平时，围岩爆破累积损伤范围随着应力增加而明显减小，围岩损伤的临界峰值质点振动速度增加24%～57%。

实测数据表明，松散土质斜坡和具有时效变形特征的岩质斜坡的滑坡变形往往具有蠕变特点，即从开始出现变形到最终失稳破坏一般需经历初始变形、等速变形和加速变形3个阶段。基于典型的滑坡累积位移-时间曲线特征，提出了采用位移速率比作为通用指标来判定滑坡上各点变形阶段的方法：多个连续时段均为等速变形即相邻位移速率比位于0～2之间时，认为进入等速变形阶段；当位移速率比大于2时，初步认为，其进入加速变形阶段。结合典型实例建立了位移速率比判定滑坡上各点变形阶段的判定标准：在滑坡位移速率比大于2之后，滑坡体进入加速变形阶段，对加速变形阶段可再作进一步细分：位移速率比为2～6时，为滑坡体的初加速阶段，为6～8时，滑坡体进入中加速阶段，大于8则为临滑阶段。基于地理信息系统（Geographic information system，简称GIS）平台，建立了滑坡变形空间评价的位移速率比方法，并对金坪子滑坡的空间变形状态进行了评价，验证了该方法的可行性和合理性。

根据岩石加载破坏过程中应力-应变和波速-应变曲线所反映的的波速变化特征，研究了岩石声波传播速度与其加载变形过程的相关性。研究表明：岩石破裂前波速及特征参数随着变形破坏阶段变化会有显著改变，特别是应力水平到达70%～80%之后，当加载破坏过程中岩石的裂隙大量增加后波速参数出现突变。这是由于在膨胀点附近岩石中微裂隙迅速丛集式增长，改变了岩石内部的微观结构，导致岩石波速降低。伴随着波速降低，波速走时急剧增大，离散度增大；S波和P波的振幅减小，但其振幅比急剧增大；S波、P的波Q值也会出现突变。通过对岩石加载过程中的波速变化与应力-应变曲线之间的关联性分析，利用波速信息变化可以实现对岩石脆性破裂前兆的识别。

基于上海地区19个工程共201组数据，通过黏土、粉质黏土和粉砂在上海地区土层中的分布，比贯入阻力Ps，室内固结快剪试验黏聚力cu和摩擦角?u，孔隙比e，塑性指数Ip沿土层深度的变化，分析得到3种土类的抗剪强度与比贯入阻力的相关关系，并总结了国内软土地区土体抗剪强度与静力触探比贯入阻力之间的相关关系。本文得到黏土的相关关系与以往的经验公式相近，同时给出了原位土层粉质黏土和粉砂的相关关系。区别不同土类使得相关关系可用性提高，在工程应用中更加合理。根据本文相关关系，通过静力触探比贯入阻力可以得到不同土层的抗剪强度值，进而应用于基坑稳定计算。本文研究的结果可以应用于海相沉积土的勘察和工程设计工作。

采用理论分析与实践、实测相结合的方法，对急倾斜煤层工作面下端头区沿空留巷技术理论及系统工艺问题进行探讨，弄清了充填体受力的影响因素，提出了急倾斜煤层巷旁充填工艺系统。研究表明，急倾斜煤层巷旁充填体承载受采空区矸石有效充填长度、煤层赋存倾角、充填体筑设宽度以及煤岩赋存厚度的影响，受顶底板锚索安设的影响较小；单轴压缩条件下矸石碎块的承载变形规律呈阶段特征，且每一阶段内的应力-应变近似呈线性关系；充填体的承载与变形随着距离工作面位置的不同具有阶段特征，距离工作面煤壁越远，充填体承载变形率越小；以七台河新强煤矿生产实际为背景，现场实践证明，急倾斜煤层矸石混凝土充填工艺系统实施方便、操作简单，沿空留巷整体效果较为明显。

岩石节理的非线性Maksimovic峰值抗剪强度准则，采用双曲线函数描述不同法向应力作用下剪胀角的变化，参数物理含义明确、适用的法向应力范围广且形式简洁。采用的参量“粗糙度角 ”反映节理的粗糙程度，但由至少3组直剪试验数据回归分析确定，因此，不能采用该准则估算节理的峰值抗剪强度。通过等价关系，由已有的峰值抗剪强度准则得到用三维形貌参数表示的“粗糙度角 ”，提出含三维形貌参数的Maksimovic峰值抗剪强度准则。采用不同形貌节理的直剪试验数据对准则进行了验证，结果表明，计算值与试验值吻合较好，验证了公式的正确性；同时，亦与经典的Barton准则进行了对比。可用该准则预估节理的峰值抗剪强度。

采用渗流力学、断裂力学理论结合Monte Carlo方法描述岩体裂纹的随机分布，研究高水压作用下岩体原生裂纹的变形和翼形裂纹的萌生、扩展、贯通的渗流-断裂耦合作用机制，建立高水压作用下岩体裂纹的渗流-断裂耦合数学模型，给出该数学模型的求解策略与方法，在Fortran95平台下开发高水压下岩体裂纹扩展的渗流-断裂耦合分析程序 HWFSC.for。高水压下岩体裂纹扩展的渗流-断裂耦合体现在岩体裂纹网络和渗流初始条件都随渗流时步变化。对高压注水岩体裂纹扩展过程进行渗流-断裂耦合分析。结果表明，高压注水条件下，岩体裂纹扩展存在起动水压力，当水压力大于起动水压力时，裂纹尖端开始萌生翼形裂纹，随着裂纹水压力的增加，翼形裂纹扩展，进而与其他裂纹搭接贯通，停止扩展。渗流-断裂耦合分析考虑了裂纹动、静水压力对裂纹产生的法向扩张效应及翼形裂纹的扩展而形成新的渗流通道两方面的影响，连通裂纹数随渗流的发展而增加。岩体裂纹的渗流-断裂耦合分析，能较真实地再现岩体裂纹的水力劈裂现象，描述岩体裂纹的扩展、贯通过程及与之相耦合的渗流响应。

针对目前水电站地下厂房工程中不同围岩分类方法存在评价结果不一致、围岩力学参数存在室内试验值与实际情况不吻合的现象，现推荐采用岩体精细化描述体系对围岩岩体结构进行定量化评价。将常用围岩分类方法（RMR、Q、RMi、GSI、BQ、HC）评价指标予以归纳分组，并通过各组内不同指标对比分析获得围岩分类方法中的基础评价指标。以大岗山水电站主厂房某区段为分析对象，采取现场岩体精细化地质素描与后期数据挖掘、拟合相结合方法，并依据评价指标间的关联关系，获得了基础、非基础评价指标的分布概型及对应参数，实现对该段围岩岩体精细化描述认知；基于精细化描述结果，应用Monte Carlo法生成符合各评价指标分布概型的大量随机数，而后参照各分类方法评价思路与评分流程，得到评价指标在各分类方法对应的大量随机评分值，通过归纳统计获得不同围岩分类方法评价结果的分布概型；基于各围岩分类方法评价结果与力学参数值之间的关联关系实现对力学参数概率特征分析。该分析方法与思路可为类似工程围岩质量及力学参数的精确确定提供一定借鉴，并可为实现围岩支护极限状态设计提供必要的原始参数支持。

目前基于构件设计的基坑设计理论使得很多支护体系缺乏必要的冗余度，并导致了众多基坑事故。将离散元方法引入到基坑垮塌模拟和冗余度研究中，提出了基于局部破坏的冗余度分析模拟方法。进而以探究支撑端部连接对支护结构冗余度的影响为例，对两种连接情况的基坑的破坏过程进行了模拟，对其中的连续破坏现象进行了分析，并将模拟结果与实际工程进行了对比。结果表明，支护体系冗余度的提高可以有效地抵抗连续破坏的发生，防止基坑在局部损伤情况下，由一种形式的破坏引发其他形式的破坏，由局部破坏导致整体崩溃。另外，模拟结果也验证了离散元法在基坑破坏模拟中的适用性与可行性，为类似地下工程的破坏模拟和基坑冗余度的深入研究提供了参考。

将数值计算区域用三角形单元进行离散，并为每个单元构建局部坐标系。局部坐标系的X轴为三角形单元某一条边的方向，局部坐标系的原点为该边的其中一个端点。在局部坐标系下，基于“格林公式”及达西定律推导了单元压力梯度及单元流速的解析表达式，给出了流经单元各棱及各节点的流量计算方法。形成了类似固体弹簧系统的渗流管道网络，建立了管道压差与流量的函数关系。将各单元局部坐标系下求得的流速及流量转换至整体坐标系，并在节点上进行凝聚。通过引入流体体积模量实现了节点渗透压力的显式求解，通过引入节点饱和度实现了非饱和问题的求解。基于局部坐标系的方法具有物理意义明确、求解过程简单等特点。通过在局部坐标系下构建管道压差与管道流量的对应关系，将有限元的渗透刚度矩阵简化为两个管道的渗透刚度值，从而节省了内存，提高了计算效率。4个数值算例的计算结果与理论解基本一致，表明了该方法在求解稳态、非稳态、饱和、非饱和渗流问题时的精度。

自钻式原位剪切旁压仪具有扰动小，能同时测出不同深度土的变形和强度参数，在精确测定土体参数方面具有广阔的应用前景。然而，目前受分析手段与研究水平的限制，对SBISP多级加载过程中周围土体的变形响应研究较少，而土体变形参数的确定与其变形机制是密切相关的。基于此，应用PFC3D颗粒流程序对不同固结荷载SBISP模型进行了仿真数值试验，试验结果表明：随着剪应力的逐级施加，中间区域颗粒的位移量不断增大，且位移矢量方向性更加显著，在第5级剪应力作用下，影响区域位移矢量形状呈现为倒锥形；而随着上覆固结压力的增大，探头周围试样的受影响范围逐渐变小；在探头作用下球颗粒的运动轨迹呈台阶状，台阶形态随距探杆中心距离增大而趋于平缓，球颗粒的Z向位移量亦随之呈负指数形式衰减；此外，剪应力与探头摩擦系数呈正相关关系，但当摩擦系数达到某一阈值时，剪应力-位移曲线不再变化。其研究成果对于深入开展SBISP试验多级加载过程中影响域内土体变形过程与变形模量之间关系研究具有重要启迪意义。

土工袋减振效果良好且造价低、施工简单，现研究与应用多基于现场重复试验，而少见有减振机制研究。根据土工袋的消能减振作用原理，利用离散单元法，建立土工袋减振过程中能量耗散方程；模拟单一竖向加载条件下各部分的能量耗散，从能量守恒角度对计算结果进行合理性分析，验证所建立的能量耗散方程与计算方法的正确性；然后利用经验计算模型，对土工袋单体进行1 000 N/s加载速率条件下3次循环加载时各部分能量耗散数值模拟，定量研究土工袋单体的减振效果。理论研究表明，土工袋袋子及袋内材料总消耗能量百分比随着加荷与卸荷的进行而呈“波浪状”增减趋势，占总能量的百分比在75%以上，可以起到较好的消能效果。