岩石裂纹起裂强度 和损伤强度 的研究对探讨岩石渐进破坏过程和脆性破坏机制，建立岩石的起裂强度和长期强度准则具有重要意义。鉴于此，系统总结了岩石起裂强度和损伤强度的4种计算方法，包括裂纹应变模型计算法，声发射参数取值法，侧向应变、体积应变曲线观察法和移动点回归法，并以大理岩和花岗岩在单轴压缩条件下为例，详细描述了用不同方法计算 和 时存在的问题。研究结果表明，裂纹应变模型法物理意义明确，可以方便和准确地确定岩石的 和 ；声发射撞击率可以定性或半定量了解岩石的渐进破坏和损伤过程，但无法准确定量确定 和 ；移动点回归法计算体积应变刚度时受取值点间隔影响较大，而且加载过程中不同阶段的特征并不明显，难以确定起裂强度值。研究结论可为加深对岩石裂纹起裂强度和损伤强度的重要意义的认识，了解两个强度值的计算方法并合理选取其计算方法提供有益的参考。

通过分析盐岩在三轴应力状态下的变形，说明了较高围压下盐岩的大变形特性，提出了三轴应力状态下，利用轴向荷载除以试件初始横截面面积得到应力-应变关系存在的问题，据此对工程应变和对数应变进行了分析和对比，阐明了这两种应变的适用条件，并开展了不同围压下的试验测试和对试验结果对比分析。研究揭示了应利用对数应变分析盐岩的大变形特性和对变形后的应力进行修正，得到了盐岩的工程应变和对数应变均可表示为围压的线性函数，围压为20 MPa时的轴向压缩变形量是5 MPa时的3.09倍。围压越高，对数应变修正得到的最大轴向应力与不修正的差值越大，用对数应变修正后的轴向应力低于不修正的结果，围压达到20 MPa时，前者仅为后者的63.85%。

建立了包括地层模型、桩基荷载模型、浅埋隧道开挖模型和支护模型以及桩基荷载、地层压力、地层沉降、支护应变量测装置的平面应变模型试验系统；通过模型试验，研究了不同水平、竖向相对位置处的既有桩基荷载对附近浅埋隧道开挖引起的地层压力重分布、地层沉降及隧道支护内力的影响特征。另外，采用FLAC3D软件，对模型试验及不同工况进行了数值模拟。结果表明：（1）与没有桩基荷载的自由地层中的隧道开挖试验相比较，地层中的既有桩基荷载会明显地改变邻近浅埋隧道开挖引起的地层压力重分布、地层沉降及隧道支护内力；（2）对于桩径和水平相对距离都相同，但桩长不同的桩基荷载，桩长与隧道埋深比值为1.0时，对隧道开挖效应影响最大，二者比值小于1.0时，其影响程度随着比值的减小而减小，二者比值大于1.0时，桩长的改变对隧道开挖效应影响较小；（3）对于桩径和桩长都相同的桩基荷载，对地层压力、地层沉降及支护内力的影响随桩基荷载与隧道的水平距离的减小而增大，桩基荷载距隧道的水平距离与隧道直径比值介于0.5～4.0时，桩基荷载对隧道开挖效应影响较大，隧道较危险，比值介于4.0～6.0时，影响较小，比值＞6.0时，影响可以忽略不计。

为了研究盐岩在低频循环荷载作用下的蠕变特性，采用恒轴压、循环围压的应力加载方式对盐岩开展了低频循环荷载蠕变试验。试验结果显示，当蠕变时间较短时，盐岩轴向蠕变曲线近似为平滑曲线，波动性不大；当时间增加到一定程度以后，盐岩变形随围压变化而发生明显的波动。总体来看，循环荷载下盐岩轴向蠕变曲线与Burgers模型蠕变曲线较为相似。将Burgers模型分解为Maxwell模型和Kelvin模型，忽略材料的疲劳效应，分别推导了恒轴压、循环围压应力加载方式下Maxwell模型和Kelvin模型的轴向蠕变方程，分析了荷载循环周期对模型蠕变性的影响规律；将循环荷载下Maxwell模型和Kelvin模型的轴向蠕变方程进行叠加，得到了循环荷载下Burgers模型的轴向蠕变方程，并利用盐岩蠕变试验结果对其合理性进行了验证。结果表明：拟合曲线和试验曲线吻合良好，该模型能够较好地反映盐岩在循环荷载作用下的蠕变特性和荷载变化对盐岩蠕变性的重要影响，特别是能够反映出不同荷载循环周期下盐岩变形随荷载变化而发生的明显的波动现象。

提出1种可计算任意排列、任意圆截面尺寸的多排空心管桩对平面SH波多重散射的理论求解方法。考虑第1重散射即为通常所谓的单重散射，对特定管桩第2重散射的入射波为在各管桩所受的第1重散射波之和，亦即第1重散射所激发的次生波源，以此类推至第m重散射。假设每重散射在桩-土边界以及管桩内部均满足弹性边界条件，将入射波、散射波及透射波采用波函数展开，并运用Graf加法定理移轴获得待定的各重散（透）射复系数，得到总散射及管桩内部透射波场的理论解。算例中讨论了散射重数、桩径与桩（排）间距之比、桩-土剪切模量之比、管桩内外径之比以及多排管桩的几何参数等对屏障隔离效果的影响，结果表明，管桩可取得比实心桩更好的屏蔽效果，同时对管桩非连续屏障的工程设计提供了有价值的理论参考依据。

为研究饱水度和围压对砂岩力学特性的影响，在不同围压和饱水度下开展三轴试验，获得了不同饱水度和围压下巴里坤砂岩的模量、峰值强度和残余强度，分析了饱水度和围压对砂岩模量、峰值强度和残余强度的影响规律，结果表明：（1）围压增加，砂岩的模量也增加，围压与模量之间近似为直线关系；饱水度增加，砂岩模量降低，单轴下饱和砂岩的模量降低50.9%；饱水度与砂岩模量之间近似服从直线或负指数函数关系。（2）饱水度增加，峰值强度下降；单轴条件下饱和砂岩的峰值强度下降了44.2%；饱水度与砂岩峰值强度之间近似服从自然对数关系。（3）强度退化指数可以较好地描述围压对残余强度的影响，巴里坤砂岩的强度退化指数与围压之间近似符合负指数关系；随着饱水度增加，砂岩的残余强度降低。（4）随着围压增加，饱水度对砂岩模量、峰值强度和残余强度的影响都减弱。（5）饱水度在60%以下时，饱水度变化对模量和峰值强度的影响显著，当饱水度超过60%后，模量和峰值强度仍随着饱水度增加而降低，但变化速率趋缓；对于残余强度，则饱水度在80%以下时影响显著。

软岩三轴加、卸载试验中的抗压强度参数取值是一个非常关键的问题，目前还没有比较确定的方法，通常根据经验或工程要求确定。基于此，结合一组砂质泥岩的三轴加、卸载试验进行了详细研究，试验结果表明：（1）当围压大于10 MPa时，不论是三轴加载试验还是卸载试验，砂质泥岩均表现出明显的应变硬化特性；（2）砂质泥岩在三轴压缩和三轴卸荷两种应力路径的力学响应差别明显，在卸荷条件下通常只存在一条完整的剪切破坏面，而压缩条件下岩样没有明显的控制破裂面，并且剪胀效应明显；（3）将半对数法引入到软岩三轴加、卸载试验数据分析中，可以比较方便地确定软岩三轴加、卸载试验的抗压强度；（4）基于三轴加、卸载试验过程中的应力、应变增量分析，将软岩变形破坏过程分为3个阶段：平滑阶段、规则跳跃阶段和急剧跳跃阶段，各阶段划分的意义明确，可以作为抗压强度确定时的重要参考，因此，在软岩三轴试验数据分析时，可以综合采用这两种方法。研究提出的抗压强度确定方法可操作性强，在其他软岩三轴试验数据分析中值得参考借鉴。

液氮温度极低，约在-195.56～-180.44 ℃之间，当与岩石接触时会对岩石孔隙结构产生损伤。根据这一特点，低温液氮有望作为压裂流体对储层进行压裂改造。为了研究液氮冻结对岩石孔隙结构损伤的影响，选取两种不同砂岩岩样，分别在不同初始含水饱和度条件下进行液氮冻结处理。对冻结前、后的岩样进行孔隙度以及核磁共振测试，得到岩样在冻结前、后的孔隙度、横向弛豫时间T2分布以及T2谱面积变化情况。试验结果表明：液氮冻结会对岩石的孔隙结构产生损伤，损伤程度受到岩性、孔隙度和岩石含水饱和度等因素影响；岩石含水饱和度越大，损伤就越严重，当岩石含水饱和度达到100%时，岩石表面产生了明显裂纹；岩石在液氮冻结下损伤形式主要是微孔隙的发育和扩展，微孔隙的增加会使岩石孔隙结构的连通性增强，甚至会产生新的大尺寸孔隙，从而对孔隙结构造成严重损伤。

实际工程中，岩体的应力变化状态非常复杂，并不只是简单的加载或者卸荷，如水利工程中的大坝，当坝基开挖时其力学条件主要表现为开挖方向的卸荷（其他方向有可能卸荷，也有可能加载），而坝体修筑以后，力学条件又主要表现为加载。因此，对卸荷损伤后的岩体再次加载时的力学性质进行研究具有十分重要的工程意义。通过三轴卸荷及卸荷损伤后加载破坏试验，研究了不同围压下，含断续预制节理岩体经过不同程度卸荷损伤后再次加载时的力学特性。研究结果表明：围压对于含断续节理岩体变形模量影响不明显，岩体弹性模量与围压没有明显关系，相同围压下节理岩体弹性模量和变形模量均显著低于完整岩体：节理岩样峰值应变随着围压的增大线性增大，二者之间有较好的相关性，相比于完整岩样，节理岩体峰值应变随围压增大增长更快：围压越低，卸荷对岩体强度的影响越大，随着围压增加，卸荷量不同造成岩样的损伤差异逐渐减小。

针对坡角为70°的黄土边坡，进行2.7 mm/min降雨强度下的室内坡面冲刷试验。根据边坡冲刷破坏的过程特征，将边坡侵蚀方式演变过程归纳为试验初期的片蚀、中期的细沟侵蚀、到后期的切沟侵蚀和坍塌。试验中坡顶处侵蚀强度大于其他部位，当坡面形成上下贯通的切沟之后，水流开始掏蚀沟槽底部土体，随着冲刷的持续，切沟两侧土体强度降低，坡顶土体发生坍塌。以此为基础利用三维颗粒流软件PFC3D对边坡降雨冲刷过程进行流-固耦合模拟，在模拟颗粒大变形的同时得到颗粒运动轨迹、孔隙率、流体单元内流速等重要参数，这些参数的定量变化过程反映了降雨过程中边坡遭受侵蚀程度及水流侵蚀能力的分布规律：坡顶处侵蚀最为强烈、水流侵蚀能力最强，且两者随高度降低呈减小趋势，与室内试验结果一致。

针对软板岩内部特殊的构造及其遇水膨胀的特点，以湖南省怀化芷江地区的板岩为例，选取14组岩样分别进行矿物成分、微观结构测试和侧向约束膨胀试验，研究软质板岩的膨胀特性及其微观机制。结果表明：软质板岩侧向约束膨胀率与吸水时间之间呈指数函数关系，在试验早期，侧向约束膨胀率随吸水时间的延长而增大，且增长速率较快，侧向约束膨胀率-吸水时间关系曲线较陡；在试验后期，侧向约束膨胀率趋于稳定，侧向约束膨胀率-吸水时间关系曲线由陡变缓。侧向约束膨胀率随着吸水率的增长呈乘幂函数关系增长，在试验早期增长较快，而后增长速率变小，直至最后趋于稳定。轴向膨胀率随轴向荷载的增加呈负对数函数减小，初期减小幅度较大，后期逐渐变低。结构面方向和试样轴向的夹角α在区间[0°，90°]之间变化时，极限侧向约束膨胀率随着夹角α的增大而减小。

天然气水合物的开采会带来一系列的岩土工程问题，为了保障相关工程设施的安全，有必要建立一个合理的水合物沉积物本构模型。通过深入分析水合物沉积物力学特点，从颗粒间的作用机制出发，认为水合物沉积物的力学响应是沉积物中土体颗粒间摩擦与水合物胶结二者共同作用的结果；考虑到摩擦与接触特性不同的力学机制，分别采用修正剑桥模型和弹性损伤模型对土体骨架及水合物胶结的应力-应变关系进行描述；通过假定水合物胶结的损伤演化规律，并认为在受力变形过程中二者的应变始终相等，初步建立了一个水合物沉积物的弹塑性损伤本构模型。不同水合物饱和度沉积物应力-应变曲线的模型预测结果与室内三轴排水试验结果吻合良好，表明了所建模型的可行性和合理性。

在总结诸多大型浸水现场试验成果的基础上，提出了一些关于湿陷性评价方法和剩余湿陷量合理控制等问题的新认识，目的是为了修正自重湿陷性黄土场地的自重湿陷量计算值与其实测值之间的差异，并减小地基处理深度。在获取自重湿陷量的计算值时，引进了一个深度修正系数?，使自重湿陷量和湿陷量的计算值接近实测值，这在一定程度上降低了较深部位黄土的剩余湿陷量。在获取湿陷量计算值时，提出了扩大湿陷系数阈值（0.015）的方案，并与深度修正系数? 联合使用，达到了扩大湿陷量的计算值和降低较深土层的剩余湿陷量的目的。提出了大厚度自重湿陷性黄土场地的湿陷临界深度的概念，通过若干资料将其初步确定为20～25 m之间，结合深度修正系数和扩大湿陷系数阈值方法，使用湿陷临界深度概念，可以更为有效地降低较深土层的剩余湿陷量。新的研究思路可为自重湿陷性黄土场地的类似工程和黄土规范的修订提供一定的参考。

地应力信息储存于开挖后的岩石中，变形率变化法（DRA）是基于岩石变形记忆效应测量地应力的方法，正确的机制是认识变形记忆效应与推广、改进DRA法的基础。传统推测的机制并不能解释低应力区存在变形记忆效应及失忆性等现象。首先进行火山沉积岩试样的物理试验，证明低应力区仍然存在变形记忆效应，记忆信息可同时采用侧向应变及轴向应变测量，两者精度一致。提出在低应力区，岩石变形记忆效应机制为微裂纹接触面及颗粒接触面的摩擦滑动。基于此机制，采用弹性元件、黏性元件和圣维南体构建相应的轴对称理论基本单元模型及多接触面理论模型。进行不同放置时间下的单轴循环压缩试验。结果表明，由轴对称理论模型可以得到低应力区岩石变形记忆效应、侧向DRA曲线与轴向DRA曲线准确度一致且在记忆信息处向上弯曲等、并对失忆性现象进行了初探。理论模型与物理试验结果一致，由此证明微裂纹接触面及颗粒接触面的摩擦滑动可以得到低应力区岩石变形记忆效应。同时，理论模型及物理试验结果为提高DRA法的测量准确度提供了依据。

开展原煤在热-力作用下煤热膨胀与吸附瓦斯解吸研究对于深入理解深部煤岩失稳破坏机制有重要意义。通过对四川白皎矿和徐州张双楼矿的原煤施加不同温度-应力条件，获取煤的热变形、解吸气体运移以及煤的力学性质的热响应。试验结果表明：白皎煤在低于35 ℃条件下表现为膨胀变形；在高于35 ℃恒温环境下，煤体变形表现为先膨胀后收缩趋势。张双楼煤在低于60 ℃条件下表现为先膨胀后会出现收缩；在高于60 ℃恒温环境下，煤样趋向整体膨胀。其结果说明，煤岩在热环境中的变形行为取决于煤基质的热膨胀与解吸收缩之间的竞争结果。煤吸热升温后孔隙中解吸气体数量增多，煤样在受载压缩变形过程中显现出复杂解吸气体排放特征，包括煤中原生孔隙裂隙压缩闭合排出气体，煤体内不均匀变形导致气体流动，煤体开裂导致气体回流。力学测试结果表明，煤样的单轴抗压强度以及弹性模量随着环境温度上升均表现出下降趋势。其结果为深入理解深部煤层在热-力耦合下渗透率与强度变化机制提供试验依据。

倾倒破坏是陡倾层状岩体边坡一类主要的变形破坏形式，地震作用下岩质边坡块体倾倒破坏分析具有重要的工程指导意义。基于块体极限平衡，针对岩块长细比较大的情况，推导出了地震作用下岩质边坡倾倒破坏的一般解析解。对于简单的反倾边坡，给出了地震作用下倾倒破坏的显式解析解，并推导了岩块间法向力、破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力计算公式。通过4个典型算例研究了地震作用对反倾边坡破坏模式、倾倒破坏时所允许的最大陡倾节理视倾角、破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力的影响，为反倾边坡的抗震支护设计提供了理论基础。最后，根据地震影响系数与破坏模式转变点和坡脚剩余下滑力的定量关系对比分析了解析法与传递系数法，结果显示，当岩块长细比大于20时，解析法具有足够的计算精度。

以重金属铅（Pb2+）污染土和淋洗剂乙二胺四乙酸（EDTA）为研究对象，通过批次试验研究了不同浓度EDTA的淋洗对Pb2+污染土的渗透特性、持水特性、压缩特性、抗剪强度等工程特性的影响，为淋洗修复后土壤的二次利用提供参数支持。基于矿物成分、孔隙结构等微观试验，揭示了土壤工程特性变化的内在机制。研究结果表明，当淋洗剂EDTA浓度从0增加到0.15 mol/L，经淋洗修复后的污染土壤pH值从7.94下降到5.12，渗透系数降低超过一个数量级，黏聚力降低50%以上，而内摩擦角增大，持水性能提高，孔隙比从0.81下降到了0.76。微观试验的结果表明，随着淋洗剂浓度的增大，土壤中的蒙脱石、钠长石和伊利石矿物含量减少，石英矿物含量增加，其中蒙脱石含量从7.87%下降到了0.07%，而石英矿物含量增加了11.09%；淋洗后土壤单位质量进汞量由0.22 ml/g降低到0.15 ml/g，土壤总孔隙体积减少。重金属污染土淋洗修复工程在考虑重金属去除率及经济性指标的同时，还应考虑淋洗剂对土壤工程特性的弱化。

膨润土缓冲材料热传导特性的研究，对于高放废物深地质处置系统的安全评价至关重要。基于串、并联原理，通过将土体孔隙划分为与固相基质并联和串联两部分，提出了考虑矿物成分、颗粒亲水性、孔隙率及饱和度等因素的非饱和膨润土有效热传导系数的4种预测形式，建立了基于4种形式线性组合的有效热传导特性预测模型。详细讨论了模型参数的确定方法，并讨论了孔隙率、饱和度和孔隙结构、颗粒亲水性等因素对土体有效热传导特性的影响。基于MX-80膨润土和高庙子膨润土热传导特性试验成果，对模型的预测性能进行了验证。结果表明，由于膨润土颗粒尺寸较小且具有亲水特性，孔隙内的空气与水宜采用并联描述。研究成果对于非饱和膨润土的导热性能以及工程屏障系统的THM耦合数值模拟研究具有一定的参考价值。

岩石的蠕变曲线通常可以分为衰减蠕变、稳态蠕变和加速蠕变3个阶段。经典的岩石蠕变模型通常包含牛顿黏壶而不是非牛顿黏壶，它们不能描述岩石整个蠕变过程。提出一种改进的岩石蠕变模型，该过程分为3步。首先，用非牛顿黏壶代替Kelvin模型中的牛顿黏壶，给出一种修正的Kelvin模型用来描述衰减蠕变和稳态蠕变。其次，用一种非定常、非牛顿黏壶和塑性体并联的黏塑性体，给出一种经验函数用来描述加速蠕变。再次，用描述瞬时弹性应变的虎克弹簧、修正的Kelvin模型和黏塑性体的串联，给出一种改进的岩石蠕变本构关系及相应的蠕变函数。黏塑性体关闭时，所得蠕变函数可以描述衰减蠕变和稳态蠕变。黏塑性体开启时，蠕变函数可以描述包含加速蠕变在内的3个阶段的岩石蠕变。用给出的蠕变函数拟合了不同应力下的蠕变试验数据，都给出了较好的描述，说明模型具有一定的合理性和适用性。

盾构隧道衬砌由于各种类型接头的存在而与整体式衬砌的力学特性存在较大差异。将盾构隧道衬砌结构看作由弹塑性铰链连接的刚性管片组成，考虑围岩介质的黏弹性，提出了爆炸地震波作用下盾构隧道动力分析的简化计算方法。采用该方法对南京地铁盾构段典型横断面进行了动力分析，研究了爆炸地震波入射角度、围岩介质特性及管片厚度对结构受力与变形的影响规律。分析结果表明：波入射角度对盾构隧道有很大影响，斜入射时结构的动力响应要大于垂直入射时结构的动力响应；围岩介质等级越高，围岩对隧道结构的约束越强，隧道的抗爆性能越好；管片厚度的增大会增大结构的内力，合理设置管片厚度有利于提高盾构隧道抗爆性能。

针对乌东德水电站左岸地下厂房区的角砾岩这一不良地质体的地质力学与稳定性问题，首先采用系统的工程现场调查、孔内电视观察和室内力学试验，揭示了角砾岩基本的物理力学特征以及特殊的方解石胶结方式、似熔融的接触特征和强度特征；进而通过三维数值模拟评估了开挖卸荷后主厂房顶拱角砾岩的基本力学特征，阐明其围岩支护设计的基本要求；左岸主厂房角砾岩实际开挖与支护实践的经验总结分析表明，洞室顶拱稳定性良好。从上述多角度研究表明，由于该类角砾岩经历成岩作用，具有较好的自稳性和承载能力，经合理加强支护后可以作为大型地下洞室顶拱的承载围岩，其力学特性认识和工程防治经验可为同类不良地质体的工程处置借鉴。

抗浮锚杆作为一种竖向锚固技术在我国许多地区广泛应用，锚杆作为抗浮结构的核心其性能受到极大关注。但因钢材易腐蚀，传统金属锚杆的耐久性受到质疑，特别是地铁等地下工程存在杂散电流，限制了金属抗浮锚杆的应用。玻璃纤维增强聚合物（GFRP）抗浮锚杆是一种由树脂基体和玻璃纤维复合而成的新材料，与金属锚杆相比，它具有耐腐蚀、抗拉强度高、自重轻等优良特性。通过植入式裸光纤传感测试技术对GFRP抗浮锚杆的界面应力分布、荷载传递规律及破坏机制进行了研究，论证了GFRP抗浮锚杆使用的适宜性。试验表明，GFRP抗浮锚杆破坏以杆体基体材料剪切破坏为主， 28 mm锚杆极限抗拔力为250 kN，能够满足工程需要；杆体轴力沿深度方向逐渐递减，并且超过一定长度后杆体不再受力。结果显示，中风化岩地区，当锚固段长度为3.95～6.95 m时，轴力影响深度范围约为3.7 m，说明GFRP抗浮锚杆同样存在临界锚固深度问题。锚杆界面剪应力呈不均匀分布，剪应力峰值随荷载的增加逐渐向下转移，同时0值点也向杆体深部转移。研究成果可为GFRP抗浮锚杆应用于工程实际提供依据。

在西部地区，一定数量的矿区处于泥化弱胶结软岩地层，此类软岩胶结性差、强度低、遇水泥化。矩形是采区巷道的常用型式，但其断面受力不均、稳定性差。在上述软岩地层中的矩形巷道承载力低、变形量大、变形持续时间长，给煤矿的安全生产带来极大困难。以内蒙古新上海一号煤矿皮带顺槽矩形巷道为背景，运用FLAC3D软件中的Cvisc黏弹塑性模型，对矩形巷道的变形破坏进行了数值模拟，并将模拟结果与现场监测结果对比分析。结果表明：巷道开挖支护后，受断面形状影响，矩形巷道四角出现压应力集中和顶板受拉区，巷道顶板下沉量大，底板底臌严重，两帮向巷道挤出；受围岩岩性影响，围岩进入塑性的时间快短、范围大，塑性区超出了支护体的作用范围，造成锚杆（索）的锚固效果难以完全发挥，围岩出现整体滑动的现象；巷道变形呈现出流变变形的特性，变形量随时间持续增加，持续的蠕变变形超出了支护体的可控范围，最终引起巷道的失稳破坏。

结合工程实例，介绍软土中压入式沉井的施工技术并研究其对周边环境的影响。对沉井压沉过程中周边土体及管线的监测数据进行分析，结果表明：压沉施工能有效控制沉井的几何姿态，保持下沉速度稳定，但具有一定的挤土效应；沉井下沉初期挤土效应占主导地位，开挖效应随下沉深度的增加逐渐显著；土体水平位移和地表沉降均随沉井下沉深度H的增加而增大；地表沉降呈三角形分布，影响范围约为1.7H；土体分层沉降中，淤泥质粉质黏土的单位沉降量最大；管线沉降可控制在毫米级。基于对无量纲化地表沉降数据的拟合分析，提出了分别采用指数函数和二折线表示的压入式沉井周边地表沉降经验公式，并用工程实例验证了其合理性。

水库运行期间库岸再造预测是工程地质领域的重要和热门研究课题之一。基于卡丘金法采用半经验性、半定量的模式，简化了水文地质条件的影响，并忽略了波浪对库岸的掏蚀作用等缺陷，针对土质岸坡，提出了基于浪蚀龛和土体临界高度的卡丘金修正法；建立了库岸再造稳定时限估算方法；并采用极限平衡法、卡丘金法和构建的土质岸坡再造预测方法对三峡库区奉节白马港岸坡进行了塌岸预测。计算结果表明，修正的卡丘金法的计算结果与其他两种预测方法相比偏小，但偏差在8.05 m以内，并通过现阶段库岸地质调查表明，预测结果比较符合实情。研究成果对库岸区域土地资源开发利用及防灾减灾具有积极意义。

以龙厦铁路象山特长隧道地质构造发育、埋深大于500 m段围岩压力及围岩变形的现场测试资料为依据，对大埋深隧道地质构造发育段围岩压力的特点、变形压力的形成机制等进行了研究。研究表明：大埋深隧道，结构面或褶曲、逆断层发育，但地下水不发育的地段，即使围岩强度较高，隧道开挖后仍可能出现较大的变形；围岩较大变形主要是由于在自重应力和残余构造应力作用下被挤密的结构面在隧道开挖后因侧向限制消除而张开、扩容引起的，受其影响，初期支护将受到较大的围岩变形压力。上述地段围岩压力具有下列特点：（1）地下水不发育区段的围岩压力比地下水发育区段的大；（2）隧道纵向发育向斜的区段，拱顶至拱腰段围岩压力最大，越趋向于向斜核部，拱顶围岩压力越大；（3）发育褶曲的断面，与褶曲轴线垂直方向的围岩压力较大；（4）发育逆断层的断面，与断层倾向相反侧的围岩压力较大，该侧断层面附近的围岩压力最大，对侧断层面附近的围岩压力最小；（5）下台阶的围岩压力比上台阶的小，两者的相对差随上、下台阶施工间隔时间的延长而增大。

高地应力条件下隧道或硐室钻爆开挖需考虑初始地应力动态卸荷效应，同时其最终损伤形态会受多个因素影响。采用三维有限差分软件FLAC3D讨论了爆破荷载与地应力动态卸荷复合作用下隧道围岩损伤分布，并重点研究了侧压力系数、岩体力学性质、卸荷速率对围岩损伤范围的影响，最后通过赣龙铁路梅花山隧道开挖损伤区检测结果进行了验证。研究表明，考虑动态卸荷效应的围岩损伤范围明显大于只考虑爆破荷载作用下的围岩损伤范围，在中高地应力条件下，初始地应力动态卸荷对围岩的损伤破坏作用不可忽视；随着侧压力系数逐渐增大，损伤区形态呈现明显的方向性，当侧压力系数为1时，损伤区沿开挖轮廓面分布较为均匀，侧压力系数不为1时，损伤区主要向小主应力方向集中；岩石力学性质越好，损伤范围越小；卸荷速率越快，围岩损伤范围越大，但影响并不十分显著。结果可为高地应力下隧道开挖稳定性分析和支护设计提供一定参考。

大红山铁矿采用无底柱分段崩落法开采形成了3个规模巨大的采空区，采空区上覆岩层移动与地表开裂塌陷将导致露天采场发生滚石地压灾害、井下采场产生空气冲击波次生地质灾害、地表与井下发生泥石流地质灾害等。针对上述问题，采取了多通道微震监测、非接触式岩移实时监测、基于手持式GPS仪的地表开裂范围监测和基于全站仪的地表沉降与水平移动监测的多种综合地压监测手段，对上覆岩层崩落高度、上覆岩层下沉变形量、地表开裂范围和地表沉降与水平移动等进行了监测，通过两年的监测获取了大量的监测数据，经分析表明，采空区上覆岩层崩落高度约在+1 090～+1 060 m，上覆岩层+1 090 m平巷内观测点累计沉降量为1 350 mm，地表开裂范围位于以岩移角为75°划定的地表岩移范围内，地表测点最大累计沉降与水平移动量为1 779与948 mm，上覆岩层与地表的变形移动活动处于稳定渐进可控的状态，目前不会发生上述地压地质灾害。

树坪滑坡自2003年三峡水库蓄水以来，就一直持续变形。为了对其稳定性及变形发展趋势进行评价和预测，有必要对其变形失稳机制进行深入研究。为此，采用现场地质调查和勘探的方法确定了滑坡的形态和性质；充分挖掘变形监测数据，详细分析了滑坡的变形特征。在此基础上，深入研究了变形失稳机制及影响因素，并对滑坡的稳定性进行了计算和预测。结果表明，滑坡区地形、岩性及地质构造等地质因素控制了树坪滑坡的形成和发展；库水位下降和大气降雨进一步激励了滑坡的变形。库水位下降，坡体内地下水位随之下降，但其速度远小于库水位下降速度，导致坡体内水力梯度和渗透力明显增大，从而使滑坡稳定性急剧下降，并且库水位下降速度越快，滑坡的位移速率也越大，是典型的水库下降型滑坡。在库水位下降过程中，若出现明显的降雨过程，更加剧了滑坡的变形，有产生大规模滑动的可能性，须采取防护治理措施。

针对目前桩基承载特性确定时未考虑桩-土体系渐进变形过程的现状，采用现场试验和理论分析等手段对考虑桩-土体系渐进破坏的单桩承载特性展开研究。首先，利用现场试验数据对侧阻和端阻的软化特性展开深入探讨，提出了侧阻和端阻软化模型，明确了模型中各参数取值方法，并验证了其合理性。同时，根据提出的侧阻和端阻软化模型，建立了一种可考虑桩-土体系渐进破坏的单桩承载特性的迭代算法。算例分析表明，计算获得的破坏性单桩承载特性与实测值有较好的一致性，且可反映侧阻和端阻的破坏特性。实际工程中，结合单桩承载特性分析算法，可根据单桩的实际受力特点灵活选用不同形式的侧阻和端阻荷载传递函数来分析不同桩顶荷载水平下的单桩受力特性。

对砂堆三棱柱的基底应力分布及应力凹陷现象进行了研究，基于固定主应力轴假设（FPA假设）将砂堆分为应力状态已知的I区和应力状态未知的II区，并假设了II区内的多种剪应力分布来求解II区内的应力状态，最后，将不同剪应力分布假设下砂堆中线上的静止土压力系数值与Kulhawy公式计算值对比，可得出如下结论：基底法向应力存在应力凹陷现象，自然休止角越大（砂堆越紧密），应力凹陷程度、应力凹陷范围越大；不同剪应力分布假设下，II区应力分布形态不同，法向应力极小值所在处也不同。剪应力二次方分布假设和三次方假设下砂堆基底应力分布最为合理、最为符合真实情形。

研究了全空间饱和土体中圆形衬砌隧道在径向简谐点荷载作用下的三维动力响应，将衬砌用无限长圆柱壳来模拟，土体用Biot饱和多孔介质模型来模拟，引入两类势函数来表示土骨架的位移和孔隙水压力，并利用修正Bessel方程来求解各势函数，结合边界条件，得到频率-波数域内衬砌和土骨架位移、孔隙水压力的解答，最后进行Fourier逆变换得到时间-空间域内的响应。通过算例分析了荷载振动频率和土体渗透性对土体和衬砌位移响应及土体孔压的影响。结果表明，饱和土体和弹性土体的位移响应具有明显区别。随着荷载频率的增大，土体和隧道位移幅值减小，土体孔压幅值增大；随着土体渗透性增大，土体位移及孔压幅值减小。

针对岩土参数取值所具有的随机性、模糊性与区间性特征，建议采用隶属函数表征参数取值，分别构造了岩土参数三角形分布、正态分布与拟正态分布隶属函数，并建立了采用隶属函数取值界限表示的不同截集水平岩土参数区间值确定方法，提出分别采用均值加减2.5倍标准差与3倍标准差确定岩土参数三角形分布与拟正态分布隶属函数取值界限，进而以此为基础采用模糊点估计分析方法对工程算例进行分析，结果表明，在截集水平个数为11时，模糊点估计方法所得边坡稳定模糊可靠性指标与蒙特卡洛法所得随机概率可靠性指标精度相当，截集水平个数为9时，评价结果偏安全，建议在工程分析时，截集水平取0.1～0.9间的9个，该方法计算过程直接简单，计算代价低，更具工程实用性。

结构-地基动力相互作用是结构地震响应分析及安全评估的一个非常重要课题。基于比例边界有限元法，提出了一种新颖的结构-地基动力相互作用的时域模型，即采用比例边界有限元子域模拟近场有限域部分，采用高阶透射边界模拟远场无限域部分。通过采用连分式展开和引入辅助变量，有限域的动力方程采用高阶的静力刚度矩阵和质量矩阵表示。高阶透射边界精确满足无限远处的辐射边界条件，具有全局精确、时间局部和收敛速度快等优点。它是基于改进的连分式法求解无限域动力刚度矩阵而建立的，在时域里表示为一阶常微分方程组。通过联立有限域和无限域的运动方程，建立了结构-地基相互作用的标准动力学方程，采用Newmark法可直接求解。3个算例结果表明，该算法在时域里比黏弹性边界更精确、有效。

以准确计算预压荷载作用下软土路基的工后沉降为目的，分析了不同预压法加固软土地基时土体的应力变化。提出了用弱化应力路径变化过程的弹黏塑性模型表示软黏土的应力-应变关系。结合经典比奥固结理论，推导了预压荷载作用下土体沉降计算的有限单元法。通过具体算例，验证了所提方法。结果表明：（1）不同预压方法的加固机制和应力路径均不相同。堆载预压法加固软基是一不等向的正压固结过程，真空预压法则是在负压作用下的等向固结过程；（2）弹黏塑性模型是不受瞬时施加应力的大小及具体应力路径变化过程影响的软土流变模型，运用于预压荷载作用下的软基时具有不考虑应力路径和不划分主次固结的优越性；（3）在比奥固结理论中，用弹黏塑性模型反映软土的物理方程时，可计算软基考虑了弹黏塑变形性质的固结沉降和工后沉降；（4）弹黏塑性模型的软土体黏性参数? /V和塑性参数? /V对竖向位移都有比较明显的影响。

为研究筋土界面特性及节点突起对格栅加筋性能的影响，采用三维离散元方法，通过副颗粒的引入从构造上对节点处突起进行了模拟，并对含节点突起的三向土工格栅拉拔过程进行了仿真分析，系统研究了筋-土界面剪胀效应，揭示了宏观强度发展与细观组构演化的内在关联，明确了节点突起对格栅工作性能的改善。研究结果表明，傅里叶系数曲线与拉拔力曲线偏离较大，综合考虑法向接触力幅值与各向异性程度的组构演化系数更能准确反映宏观强度的发展；节点突起调整了纵肋内力分布，允许筋-土间发生较大程度的相对位移，更有助于材料性能的充分发挥。研究成果可为从细观角度优化格栅加筋性能提供参考。

隧道围岩非线性体积膨胀影响施工安全，如何正确评价隧道围岩塑性区域内扩容机制非常重要。多数研究从理论上推导深埋圆形隧洞应变软化围岩应力-应变场时仅采用恒定或线性变化剪胀模型，针对此不足，提出了一种基于有限差分法的分析方法，能够合理地考虑围岩非线性剪胀效应及其应变软化特性。利用已有的研究成果，验证了该方法的合理性，并进一步探讨了不同质量石灰岩与支护压力下剪胀系数在围岩塑性区域内的影响因素，比较了恒定与非线性变化剪胀模型下围岩变形的不同。结果表明：对于地质强度指标(GSI)较小、质量较差的岩体，塑性区域内主要由围压控制剪胀效应程度；恒定与非线性变化剪胀模型下围岩洞壁变形差别显著。

盐岩地下储气库腔体以钻井水溶方式开采，溶腔形态可见性差、形态发展可控性难度高，针对畸形溶腔进行科学的稳定性评价是保证其安全运营的重要手段。将变权和相对差异函数理论引入到盐岩溶腔的安全评价中，建立适用于盐穴储气库畸形单腔的稳定性评价模型，首次以溶腔声纳测腔数据为基础，建立三维真实仿真模型并进行数值模拟，将数值模拟结果作为评价指标的评分依据，最后应用该方法对金坛储气库某腔体进行稳定性评价，并针对评价结果提出安全改善措施。研究结果表明，用变权方法对评价指标权重进行处理后得到的结果更加合理，通过将该方法与其他安全评价方法计算结果进行对比，证明了该模型在盐岩储气库畸形溶腔的稳定性评价中具有较好的适用性。

石油开采和非常规天然气开采等领域经常遇到页岩、砂岩等沉积岩，这类岩石材料往往具有正交各向异性特征。采用扩展有限元方法研究了正交各向异性岩体裂纹扩展问题，并基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem2D。将由复变函数法得到的裂纹尖端渐进位移场作为裂尖位移增强函数，用相互作用积分法计算混合模式应力强度因子，采用修改后的最大周向拉应力扩展准则确定裂纹扩展方向。与传统有限元方法的对比表明，扩展有限元方法达到相同计算精度需要的自由度少，节省计算机时。分别采用扩展有限元程序和传统有限元程序模拟了岩石试件4点弯曲试验，二者所得结果一致。数值试验表明：随着正交材料坐标系与空间坐标系夹角α的增大，裂纹扩展方向角? 按照周期为? 的近似正弦函数的规律变化；保持剪切模量和泊松比不变时，正弦函数的值域随着弹性模量比值E1 /E2的减小而缩小，但相位基本保持不变；研究沉积岩断裂力学问题时，岩石的正交各向异性特征不可忽略。

基坑存在多种失效模式，考虑失效模式之间的相关性，双界限法计算体系失效概率存在计算结果区间范围较大的弊端。利用均匀试验和非参数回归方法建立响应面，在响应面的基础上，对Monte Carlo模拟生成的随机参数进行插值，得到各个失效模式指标，结合Pearson相关系数检验两两失效模式之间的相关性，用条件概率方法计算基坑体系失效概率，提出了基于条件概率考虑多失效模式相关的基坑体系可靠度分析方法。在此基础上，通过1个典型算例进行对比分析，计算结果表明，该方法不仅计算简便，而且结果可靠，其结果可为基坑体系可靠度分析理论提供一条新的途径。