在一定的外界荷载作用下，岩石材料的强度会随时间不断降低，在工程上常表现为由于强度的弱化而导致岩体的突发性破坏行为以及岩体的长期强度等不同现象和问题。因此，岩石强度的时间效应研究对岩体工程施工安全和工程长期稳定性都具有重要的指导意义。在对大量试验结果分析的基础上，总结了岩石强度演化规律与内在机制，发现岩石强度的损失与岩石本身的固有强度、所受应力状态（屈服接近度）以及应力作用的持续时间有关，在此基础上，提出了以岩石凝聚力和内摩擦角随上述因素变化为核心的岩石强度时效性演化模型。通过对多组试验数据的模拟分析表明，提出的岩石强度时效性演化模型能很好地描述岩石强度的演化规律，可以较好地定量反映不同应力水平下岩石强度弱化过程，且物理意义明确，为岩石强度的时间效应研究开拓了一个新的思路和方法。

为了验证固化剂GX08加固杭州海湖相软土的效果及考察有机质对水泥固化的不利影响，对固化土的强度特性进行了试验研究。结果表明，有机质的添加会显著阻碍固化土强度的增长，而固化剂GX08能有效增强固化土的强度；固化土强度与有机质含量存在二次函数关系，与水泥掺量呈线性关系，与固化剂GX08掺量和龄期都以对数函数的形式相关；将总灰水比C/W用于固化土强度模型的建立，通过对试验数据的分析与整理，建立了同时考虑固化土中有机质含量、水泥掺量、固化剂掺量和龄期影响的固化土综合强度预测模型。最后对模型进行了推广使用，验证了模型的适用性。

抗剪和抗拉强度是结构性土体力学特性的两个方面。通过试验研究了结构性黄土原状土和重塑土的抗拉和抗剪强度。结合抗拉和抗剪强度的试验结果，建立了适用于结构性黄土的双曲线强度公式，进一步研究了相应的破坏应力的修正算法，并将应力比结构性参数引入到结构性黄土的双曲线强度公式中。研究结果表明，建立的结构性黄土双曲线强度可以克服在Mohr-Coulomb强度理论中夸大了的土体抗拉强度缺陷，可为结构性黄土地区的工程灾害评价提供更加切合实际的强度理论。

对-10℃的冻结红砂岩进行了单轴蠕变试验，应力水平依次为0.36、0.45和0.54，发现当应力水平为0.36和0.45时，红砂岩蠕变为稳定蠕变，当应力水平为0.54时，蠕变为不稳定蠕变。应力水平越高，蠕变达到稳定的时间越长。对蠕变曲线的导函数进行分析，发现红砂岩不稳定蠕变的加速阶段门槛值为13 h。通过对实测数据的拟合，得到了3个应力水平下红砂岩蠕变的经验方程。由开尔文体、改进麦克斯韦尔体和改进陈沅江体串联组成了理论模型，并得到了模型参数，理论曲线与实测曲线吻合较好，能够较好地反映冻结红砂岩的蠕变规律。试验结果为采用冻结法施工的矿井评价冻结壁的稳定性提供了相应的参考。

通过循环冻融和相似材料试验，研究了节理岩体在冻融条件下的损伤破坏机制及其相应的力学特性。通过对经历冻融循环后的试件损伤破坏模式的观察和单轴压缩试验，重点研究了节理倾角、节理贯通度、节理条数、节理充填物厚度、节理充填物类型、试件饱和度、冻融循环次数等对试件冻融损伤破坏模式、单轴抗压强度和弹性模量的影响。研究发现：节理存在及其物理力学性质对岩体的冻融损伤破坏模式及强度均有很大影响。节理倾角通过影响冻融裂纹的起裂位置进而影响其破坏模式和强度；随着贯通度的增加，试件表面裂纹由稀变密；随着节理条数增加，试件受冻融影响明显加剧；随着节理充填物厚度增加，试件冻融损伤程度先增加后减小；节理充填物类型对试件冻融损伤程度也有一定影响；随着试件饱和度的增加，试件冻融损伤程度先减小后增加；随着冻融循环次数的增加，节理试件表面因冻胀引起的裂纹逐渐增多、变宽，且其抗冻融特性较完整试件差。上述研究成果对寒区岩体工程建设及安全运营具有重要的参考价值。

岩体裂纹的水力劈裂是岩体开裂渗漏甚至施工涌水的重要影响因素之一，也是岩土工程界的研究热点。从断裂力学角度分析了爆破开挖对岩体含水裂纹扩展的扰动作用，结果表明，爆破开挖扰动下，岩体含水裂纹的扩展，与爆炸应力波强度及其入射角、地应力的大小与方向、孔隙水压大小、裂纹的倾角及断裂韧度等因素相关；爆炸应力波的作用，相当于增大了岩体裂纹中的孔隙水压力，每1 cm/s的峰值振动速度相当于增大100 kPa的孔隙水压力，爆破振动速度越大，所产生的爆破扰动荷载越大；岩体开挖引起的岩体裂纹近区地应力及其孔隙水压力的变化，对裂纹的失稳与扩展具有较复杂的影响，可改变裂纹的失稳扩展模式。

毛细水的存在将使尾矿坝坝体材料的物理力学特性发生较大变化，这种变化对尾矿坝的安全稳定势必产生影响，而国内外在此方面的研究工作却鲜有报道。为此，开展了某尾矿坝坝体材料现场取样、室内土工试验工作，并采用自制的毛细水带分层取样试验装置开展了长达6个月的毛细水上升测试工作，通过分层取样及土工试验，得到了毛细水带内尾矿砂的物理力学特性，进而系统地研究了毛细水带尾矿砂的含水率、重度、黏聚力、内摩擦角等物理力学指标随毛细水高度的变化特征。研究发现，毛细水带内尾矿砂的含水率和重度均随毛细高度而减小；黏聚力和内摩擦角的变化均随毛细高度和含水率呈先增大后减小的变化规律，其中内摩擦角的变化规律与以往相关研究所得结论并不完全相符，分析指出，这是由于毛细水和尾矿砂颗粒的表面特性所导致的；简要分析了抗剪强度随毛细高度的变化规律，发现其受毛细作用影响较大，呈先增大后减小的变化趋势。研究结果为坝体、边坡等工程的稳定性研究工作提供了一种新思路，为今后建立考虑毛细水作用下尾矿坝稳定性分析方法和理论奠定了基础。

原型监测表明面板堆石坝一般存在比较显著的流变现象。针对不同文献给出的堆石料三维剪切流变速率计算式存在差异，笔者以3参数指数流变模型为例对堆石料三维流变速率进行了研究。假设体积流变和剪切流变变化规律不同，首先推导了三维体积流变速率计算公式，然后依据Prandtl-Reuss流动法则可以由Mises屈服函数作为塑性势函数推导获得。为此，采用关联流动法则，同时假设塑性势函数为Mises屈服函数，导出了堆石料三维剪切流变速率计算式。通过将三维流变速率计算式退化为单轴流变速率计算式进行合理性分析，分析表明，本文导出的三维流变速率计算式理论上是严谨的，由此指出相关文献给出的流变速率计算式理论上不严谨。

通过室内模型试验，实测得到试验条件下，天然地基和刚性桩复合地基作用在不允许有位移的刚性挡土墙上的侧向土压力；通过与天然地基对比分析，获得了刚性桩复合地基的侧向土压力特性及分布规律。结果表明，刚性桩复合地基中桩的参与（包括桩的荷载深层传递作用、桩负摩擦区的影响和桩体对桩间土水平附加应力的“遮拦”作用等）使复合地基侧向土压力大小和分布规律明显区别于天然地基；在给定荷载水平下，刚性桩复合地基的侧向土压力值低于天然地基，侧向土压力影响范围较天然地基作用位置更深；在试验条件下，刚性挡土墙距离建筑物0.35～1.4 m范围内，当荷载水平达到地基承载力特征值时，刚性桩复合地基作用在刚性挡土墙上的总土压力和附加土压力约为天然地基的43.3%～80.1%和15.9%～59.8%。

采用岩石力学伺服试验机，对预制单裂隙模型试样进行冻融循环后的三轴压缩试验，基于冻融循环试验对裂隙岩体的冻融损伤劣化模式进行研究，探讨经历不同冻融循环次数后的裂隙岩样在三轴压缩条件下裂缝的贯通机制。试验发现：裂隙岩体的冻融损伤劣化模式有颗粒散落模式、龟裂模式和沿预制裂隙断裂模式3种；在三轴加载条件下，冻融裂隙岩样的贯通模式呈现拉贯通、剪贯通、压贯通和混合贯通4种；贯通模式和冻融循环次数、围压的大小以及裂隙倾角有关，随着冻融循环次数的增加和围压的升高，岩样表面的破裂线越来越多，导致裂纹的贯通模式由单一贯通转换为混合贯通，在围压为2、6 MPa时，岩样的破坏模式为拉-压贯通，而围压为4 MPa时，岩样主要呈现拉贯通，裂隙倾角为30°的岩样主要贯通模式为拉贯通，裂隙倾角为60°的岩样主要贯通模式为剪贯通。

以高液限土为填料的加筋挡墙广泛在南方地区应用，加筋挡墙土体吸力经常随气候变化而发生变化，直接影响筋土界面强度特性，考虑吸力变化的非饱和高液限黏土-土工织物界面强度特性亟待深入研究。利用ZFY-1A型非饱和土应变控制式直剪仪对非饱和高液限黏土-土工织物界面进行控制吸力的剪切试验，探讨吸力循环变化（干湿循环）对筋-土界面剪切特性的影响。研究表明，高液限黏土-土工织物界面的抗剪强度随着净法向应力的增加而增大；随着循环次数的增加，界面强度呈现先升高而后衰减的变化规律。经历3次干湿循环的界面强度低于未经历干湿循环的强度。随着循环次数的增加，界面强度总体上呈降低趋势。吸力增加的速率 随吸力循环次数的增加先增大后减小，有效界面摩擦角 、界面有效黏聚力 、界面综合摩擦系数 、综合摩擦系数比K与此类似。 含水率变化量的最大值随着净法向应力、循环次数的增加而增大。最大剪胀量 随循环次数的增加先增大后减小，随净法向应力的增大而减小。最后通过对数拟合，得出经历若干次基质吸力循环后的界面强度计算公式。

冰碛土是冰川行进融化过程中漂石、碎石、砂砾、粉土和黏土在毫无分选的条件下快速混杂堆积生成的一种特殊岩土材料，由其引发的工程问题日益受到岩土工程界关注。砾石颗粒细观组构是冰碛土独特沉积历史的反映，直接影响土体的岩土力学性质，但迫于原状冰碛土样极难取得，岩土工程领域迄今罕有研究。对此，采用人工精细切削的方式，成功取得了玉龙雪山西麓原状冰碛土样，并对取回的6块冰碛土原状样进行了CT扫描，首次获得了冰碛土内部真实细观组构图像。借助Matlab对CT图片进行二值化和消噪处理后，运用常规统计方法对冰碛土内砾石颗粒的面含石量、颗粒定向以及颗粒形状等剖面组构指标进行了描述。结果表明，垂直剖面之间的统计数据差异较小，但垂直剖面与水平剖面之间差异较大。

通过三维模型试验研究了列车动荷载作用下的土拱效应。试验结果表明，动荷载作用下土拱效应依然有效，随着填土的增高，土拱效应在增强，土工格栅的存在可以增强土拱效应的作用。但动荷载条件下动应力的分布与自重条件下的应力分布截然不同。动荷载作用下土拱效应会发生退化，表现为动荷载施加过程中先前由桩所承担的部分动应力会转移至桩间土；完成动荷载施加后，最初由桩承担的部分自重荷载也会转移至桩间土。填土高度和土工格栅对于动荷载作用下土拱的稳定性有很大的影响，但当高度达到一定值之后，填土高度的影响就可忽略，土工格栅的存在使得土拱效应的削弱程度减小了一半。

为评估涂抹区土体压缩和渗透系数变化对含竖向排水体地基固结的影响，采用等体积应变假设，考虑涂抹区土体的压缩变形及其水平向渗透系数沿径向分别呈线性和抛物线分布，并考虑井阻作用以及地基附加球应力沿深度任意分布，推导了随时间线性堆载预压条件下固结微分方程的显式解析解答，分析了涂抹区半径、水平向渗透系数的分布模式、以及体积压缩系数对地基整体平均固结度的影响。结果表明，涂抹区土体采用均匀折减的水平向渗透系数明显低估了地基的固结速率，而当涂抹区半径较大时，不考虑涂抹区土体的压缩变形将会高估地基的固结速率。在含竖向排水体地基固结问题的分析中，这些影响不可忽视。

超高层建筑的桩基础通常会打入到深度较大的承压含水砂土层中；在承压含水层的上方通常会进行超深基坑的开挖构建超高层建筑的地下室。为了保持超深基坑的基底稳定，需要在承压含水层中进行降水施工。由于深基坑存在大量的桩基础，基桩的存在会影响降水时地下水的渗流路径，继而影响土体的渗透性状。应用室内试验研究基桩对含水层渗流阻挡作用的机制。试验采用PVC管模拟基桩，将颗粒较均匀的砂土作为试验土体，通过室内渗流试验来研究基桩对地下水渗流的影响。试验结果表明，基桩对于地下水渗流有明显的阻挡效应：基桩的数量以及布置形式会对渗透效应产生较大的影响。考虑砂土体积置换率的有效介质理论可以用来分析矩形布置的基桩对渗透系数的影响，但对梅花形布置的基桩应用有效介质理论计算所得的渗透系数会有将近20%的偏差；其原因是梅花形布置的基桩，会使渗流路径增加。基于对渗流路径的分析，提出了考虑有梅花形布置的基桩存在时等效渗透系数计算的修正方法。

为解决钱塘江古海塘外倾问题，结合现场试验，分别对气泡混合轻质土（以下称为轻质土）、原状土和页岩陶粒等3种不同填筑材料下古海塘塘背土压力进行了观测，分析了土压力随时间的变化规律，以及土压力的分布规律和合力作用点的位置，并对3种不同填筑材料的减载效果进行了分析。结果表明：土压力呈中间大、两端小，在塘背中部存在着不同程度褶曲的非线性分布；土压力合力作用点在0.42~0.49倍墙高处，较理论计算的合力作用点位置有所上移；采用轻质土作为填料时，其产生的塘背土压力和倾覆力矩较原状土分别减少33.1%和41.4%，是一种有效的古海塘塘背土压力的减载材料。

土冻结过程中，冰胶结作用使周围土体颗粒与建（构）筑物基础联成一体，这种胶结力称为土与基础间的冻结强度，通常采用冻土沿物体（例如基础材料）表面的剪切强度来度量。因而，冻土与基础接触面的应力-应变关系及其强度特征是确定冻土区基础工程承载力、抗拔性能和分析构筑物与冻土相互作用的基础和关键。为了更好地服务于工程实际，通过大量的冻结粉土与混凝土基础接触面剪切试验，总结了冻土接触面的基本力学特征和受力变形规律。根据获取的剪应力-位移曲线和冻结粉土接触面强度变化规律，利用标准本构模型建模方法，建立了冻结粉土接触面应力-位移-温度本构方程。该模型可以较好地描述不同温度冻结粉土接触面应力-位移变化规律，并为冻土区构筑物受力和变形数值计算提供基础。

软土一般具有蠕变特性，蠕变在微观上表现为土颗粒与孔隙的变化。为了解长期变形内在机制，对天津滨海吹填软土原状土与重塑土进行了固结不排水三轴蠕变试验。在围压为75 kPa、偏应力为10 kPa情况下开展多组平行试验，选取蠕变过程中多个时间点的试样进行微观结构测试，提取了颗粒与孔隙变化参数，研究蠕变过程中微结构变化规律。研究结果表明：在文中所受荷载条件长期作用下，颗粒与孔隙定向性明显；平均孔径及平均孔隙体积呈逐渐减小趋势；结构性原状土比表面积逐渐增大，重塑土则呈减小趋势；结构性原状土颗粒与孔隙分数维呈减小趋势，但重塑土呈相反趋势。

针对取样于太平洋C-C矿区的深海稀软底质土，采用激光粒度分析、液塑限联合测定、氮吸附、固结和直剪等方法对其开展物理和力学性能研究，并通过X射线衍射法和电镜法分析其矿物组成成分和微观结构。研究结果表明：深海稀软底质土为以粉粒为主的黏质土，具有高液限、高塑性，高比表面积、高固结系数、低压缩模量、低抗剪强度等特性，极易造成集矿机的沉陷和打滑。该土样的矿物成分主要由蒙脱石、石英、长石、云母、绿泥石和蛇纹石组成，显微结构为以粉粒和微生物碎片为主的片状链接结构和以黏土矿物为主的蜂窝状絮凝结构相互填充而成。深海稀软底质模拟土的配置原则应以矿物成分、粒径、含水率、比表面积和剪切强度为主，且综合考虑液限、塑限和显微结构。研究结果将为深海集矿机行走特性研究及其优化设计提供重要依据。

在经典弹塑性理论框架下，认为岩石材料在应变软化过程中遵守摩尔-库仑强度准则，塑性变形服从非关联流动法则。对两组岩石在三轴试验中呈现的应变软化行为进行了分析，获取了峰值前后强度参数的大小。采用应变软化模拟方法，将应力-应变曲线峰后应变软化阶段简化为一系列应力跌落和塑性流动的脆塑性过程，在给定的强度参数演化规律基础上，得到了岩石的应力-应变曲线、侧向应变-轴向应变曲线、体应变-轴向应变曲线和塑性体应变-轴向塑性应变曲线。模拟得到的应力-应变曲线与试验结果吻合较好，其他曲线与相关试验测试规律基本一致。研究成果对确定岩石强度参数与认识岩石峰后强度演化规律有一定的指导意义。

自20世纪80年代起，国内就开展了关于岛礁钙质土岩土工程性质的研究工作，至今已经取得了大量的研究成果，但上述研究工作均是针对松散钙质土进行的，针对岛礁上广泛分布的胶结钙质土的研究工作尚未系统开展。而国外大量工程实践表明，胶结钙质土具有完全不同于松散钙质土的工程性状。针对天然胶结钙质土的空间各向异性，从微观角度研究影响其强度的主要参数，为今后的胶结钙质土的分类研究提供理论指导。文中采用多种试验研究方法，最后建立了天然胶结钙质土的密度、胶结度、孔隙度、颗粒大小等参数与强度间的对应关系，当前的研究结果表明，天然胶结钙质土的密度及胶结度与强度间存在良好的相关性。

基于相似理论，开展了4组桩网结构路基大比例动态模型试验，测试了循环荷载下桩网结构路基的动力响应指标，研究了降雨前、后加载力、加载频率以及循环加载次数对路基的动力响应、桩土荷载分担以及垫层格栅应变的影响。结果表明，降雨后路基动应力和动加速度均会增大，并且在基床内部增速较快，而路堤下部其增长基本趋于稳定；循环加载期间桩土应力比缓慢增大，其受降雨影响敏感，雨后降幅可达56.4%～79.5%；循环加载完成后垫层格栅应变增大，其横向分布特征基本保持不变；土拱形成后路基填高继续增加，路基宽度范围内4桩中心格栅应变增幅较大，峰值出现在边坡中心和路基中心附近，横向分布呈“W”型；两桩中心的格栅应变由路基中心向坡脚处呈“台阶”型递增，而路基宽度与边坡范围的格栅应变差距不断缩小。

采用预应力管桩（PHC）作为路基挡土墙基础，可发挥PHC桩质量保证率高、抗压性能好的优势，挡土墙承担水平荷载的要求也给PHC桩基础与基底的连接模式提出了问题。依托广东广清高速公路扩建工程进行现场试验，研究PHC桩基础分别采用有盖板的垫层式和无盖板的嵌入式承连挡土墙基底模式的作用机制。研究表明：垫层式与嵌入式连接的PHC基础桩间土均承担主要荷载，嵌入式连接外桩与桩间土应力比更大，是垫层式两倍左右，嵌入式内、外桩承载力发挥率差别更加明显；垫层式连接基础不能阻止墙体发生偏转，嵌入式连接通过桩体的约束作用控制墙体保持位置状态稳定；垫层式与嵌入式连接的挡墙受力主要表现为底板底面沿路基方向承受拉应力，在垂直路基方向底板底面未出现零压力区；两种连接模式墙体水平位移差别不大，桩间土是承担水平荷载的主体。

高填方暗道在西部沟壑地区得到越来越广泛的应用，但有关高填方暗道周边土压力分布的计算尚不十分清楚，需要进一步研究。通过对山西平朔东露天煤矿输煤暗道周边土压力现场测试资料分析，得出了高填方输煤暗道周边土压力分布和变化规律，对暗道周边的应力状态有了更为清晰地了解。试验结果表明，高填方暗道结构顶部存在竖向土压力集中现象，高填方暗道侧部竖向土压力分布呈现如下规律：当填土高度较低时，土压力随填土高度增加较快；当填土高度较大时变化缓慢。高填方暗道竖向土压力计算时，当填土高度较低时，宜采用土柱法；填土高度较大时宜选用顾安全公式法。与暗道结构相比，公路桥涵与地下埋管尺寸和刚度较大，建议计算侧向土压力系数采用静止土压力系数。

合理高效地进行路基填土压实质量检测对保证工程质量、提高施工效率具有重要意义。通过在室内开展精细的地基系数K30与变形模量Ev2、Ev1试验，对比分析了两种小型平板载荷试验的特点，重点讨论了变形稳定和等时间隔两种加载方式对试验效率和试验误差的影响规律，得到以下结论：K30较Ev2更能直接反映路基的压密程度，每级荷载的保持时间对试验结果有显著影响，满足1%沉降稳定控制标准需较长的试验历时；K30试验的沉降稳定控制标准由1%改为2%、或加载时间间隔为6 min，可缩短30%～50%试验时间，K30值误差在10%以内；提出了K30试验加载的荷载-时间控制法（P-t法），用于铁路路基砾石类填料压实质量的K30检测具有良好适应性。

以大量的实际工程为基础，基于Sarma极限平衡法和有限元强度折减法探讨层状岩质边坡在不同岩层倾角θ、边坡坡角β、结构面间距h条件下的安全系数与破坏面位置的变化规律，揭示复杂多层软弱夹层边坡岩体的破坏机制及稳定性特征。结果表明：不同θ条件下边坡岩体失稳机制和破坏面位置不同，随着θ的增大，破坏机制表现为滑移破坏→滑劈破坏→崩塌破坏→倾倒破坏→滑移破坏；当β、h一定时，直立层状边坡的稳定性略大于水平层状边坡，反倾向边坡的稳定性明显大于顺层边坡；β直接影响边坡岩体破坏特征，当β由30°增大至60°时，顺层边坡的安全系数约降低53%；反倾向层状边坡的安全系数约降低40%；h对边坡岩体破坏机制的影响较小，但对稳定性的影响较大，建议工程实践中加强密集结构面岩质边坡的监测和加固工作。

为解决厚煤层大断面切眼支护难题，选取某煤矿5206切眼为研究对象，采用UDEC模拟研究了切眼宽度为6～10 m的过程中，围岩主应力差、变形、裂隙场的响应特征，结果表明：顶、底、两帮主应力差分布形态均呈浅部逐渐升高、深部降低特征；随着切眼宽增加，顶板主应力差峰值呈先恒定后降低，底板主应力差呈先降低再恒定，而两帮主应力差逐渐升高的趋势；主应力差峰值向深部转移幅度：两帮>顶板>底板。顶板和两帮深部位移曲线呈指数关系向深部递减，而底板深部变形曲线有明显拐点，呈台阶式降低，表面最大位移呈顶板>两帮>底板；围岩裂隙场分3个区：裂隙贯通区、裂隙发育区、微裂隙区，半椭圆状分布，裂隙贯通程度呈中间大于两侧、浅部大于深部。认为：高性能锚杆可以更有效地限制裂隙滑移，双桁架锚索可锚固在顶板肩角无裂隙区和深部预应力叠加区，可有效加强支护顶板，抵消部分主应力差。基于此，提出了高强、高预紧力锚带网和双桁架锚索联合控制技术，支护完成后10 d自稳，顶板累计离层3 mm，顶底板相对移近量125 mm，两帮相对移近量94 mm。

将二氧化碳注入到深部咸水层中，形成复杂的多组分、多相流系统。二氧化碳在压力梯度、浓度差作用下不断扩散，逐步带走盐溶液中的水分，导致各组分的相态变化，盐结晶析出，阻塞了咸水层孔隙通道，从而降低了二氧化碳的注入效率，研究该干化效应的影响因素并为工程选址提供依据具有重要意义。采用二维径向模型建立多相流体的流动方程，并结合相对渗透率和毛细压力方程探讨二氧化碳注入速率、咸水层含盐量、毛细压力的特征参数对干化效应的影响，干化效应可用固体饱和度值进行定量描述。结果表明：二氧化碳运移分3个区域：干涸区、气液相混合区及液相咸水区，干化效应主要发生在井周的干涸区。在毛细作用下固体饱和度随注入速率的减小而增大，随咸水层含盐量增大而增大，随毛细作用增大而增大。因此，提高二氧化碳的注入速率，向咸水层中注水稀释含盐量或选择粒径较大的均质咸水层减小毛细作用，均可降低盐结晶对孔隙通道的阻塞，提高注入效率。

目前国内正在大规模兴建盐岩地下储库群，其规划设计阶段可优化因素较多，且各因素影响程度不同，选取椭球形腔体几何分布形式、矿柱宽度和夹层位置3个主要因素进行了综合优化研究，旨在分析3个因素的敏感性影响程度，并确立储库群最优形式。对3个因素分别设立3个水平，运用正交试验设计原理，确立了9组试验方案，进行了相关数值模拟试验。评价层状盐岩地下储库群时选用经改进的位移、应力试验指标，基于试验结果运用正交试验法中的极差分析和方差分析对3个因素进行详细分析。结果表明，3个因素中夹层位置影响最显著，矿柱宽度居次，椭球形腔体几何分布形式影响最弱；最优储库群形式为邻腔夹角60°的分布形式、2.0D矿柱宽度、夹层分布在腔体上部1/4H（H为腔体高度）位置。

国内采用岩石隧道掘进机（简称TBM）施工的隧洞呈现深埋、超长趋势，变形引起的TBM卡机事故屡见不鲜，为了减少这些事故，可以预先对变形引起的TBM风险事故进行综合评价，因此，在单元风险研究的基础上对综合风险计算及评价准则进行研究。采用概率理论推导了变形引起的TBM风险事故的综合风险概率的计算模型，根据推导的模型可以近似计算出5类后果等级事故发生的概率；采用TBM的卡机时间与纯掘进时间的比值作为分级指标，结合以往TBM施工的统计数据划分工期损失后果等级，再结合风险的概率分级，建立变形综合风险评价准则；采用研究的理论，对工程选取段TBM施工卡机风险进行了两种工况下的计算分析。计算结果表明，施工时若不采取任何措施TBM施工风险比较大，但采用合理的措施之后风险可控制在可接受的范围内。

传统加固土体的方法主要是通过在土中加入一定量的高性能掺合剂使之成为一种强度较高的复合土体，但这种方法需要较长的养护时间，且不经济。利用一种新型实用的生物酶固化技术，针对香港地区3种常见的海洋黏土、完全风化花岗岩和完全风化凝灰岩，开展了土体加固试验研究。试验结果表明，生物酶对海洋土的加固效果最好，强度增加最高可达20%，而生物酶对完全风化花岗岩的加固效果则不太理想，抗剪强度指标只有少许改变。此外，海洋土和完全风化凝灰岩的压缩性因为生物酶的作用反而有所增强。最后，从微观上分析了生物酶固土作用的本质，指出固土效果主要缘自于生物酶分子与土中的黏土矿物分子发生相互作用产生的胶结作用。

阐述了Hoek建议的非线性关系原理，以此提出了求取岩体抗剪强度的算法：考虑了岩体抗剪破坏时总体或平均水平，通过计算出不同正应力 下对应的剪应力 ，线性回归确定一定应力范围内线性化后的 、 值，解决了Hoek-Brown准则拟合算法不能求解一定正应力 条件下岩土的抗剪强度的问题。在对中缅油气管道（国内段）澜沧江跨域工程边坡岩体应用以及进一步对比研究，结果表明：采用文中算法给出的第1种确定正应力 的方法所得的 、 值与Hoek-Brown准则拟合算法所得的结果相差不大，究其原因是两种算法考虑的因素不太一样，导致围压 或正应力 大小有所差别；在实际工程正应力 较低的情况下，应采用文中算法给出的第2种确定正应力 的方法来获取的 、 值，这样所得的结果才与实际情况比较接近，克服了Hoek-Brown准则拟合算法对围压 依赖的问题。

沟床冲刷深度是泥石流灾害防治工程设计最重要的参数之一，但到目前为止，关于黏性泥石流沟床冲刷的研究较少，沟床冲刷深度还没有权威可信的计算方法，是泥石流防治工程设计急需解决的技术问题。详细分析了黏性泥石流及可能冲刷沟床运动过程中受力情况，推导出黏性泥石流沟床最大冲刷深度计算公式。公式表明黏性泥石流沟床冲刷深度随泥石流泥深、泥石流重度和沟床纵比降及沟床堆积土体黏性的增大而增大，随沟床堆积土体内摩擦角的增大而减小。与现有计算方法相比，公式基于严格理论推导，计算结果更为精确，可用于计算已发生泥石流地区的不同频率的泥石流的冲刷深度，并举例说明了计算公式的实用价值，其结果为泥石流防治工程设计提供技术支撑。

复杂基坑边坡具有明显的三维效应，目前计算方法尚不便准确计算其三维稳定性，不便于确定其空间失稳范围。在三维数值计算结果的基础上，选用Bezier双三次曲面对通过节点的位移等值面进行拟合，以位移等值面作为基坑边坡局部破坏面，据此计算出垂直破坏面的正应力和滑动方向的剪应力，提出新的点安全系数定义为该点抗剪强度与滑动方向上剪应力的比值，整体安全系数为等值面上点安全系数对面积的加权平均值。分析了某师范大学基坑边坡的稳定性，结果表明，点安全系数在剖面分布上呈中部小，内、外高的分布特征，小于1.06的区域从坡脚延伸至坡顶，揭示了滑动面的位置，最危险滑动面为15 mm的位移等值面。通过与刚体极限平衡法比较，验证了特定剖面上二者计算结果的一致性

将基于固结试验建立的Koppejan蠕变模型应力-应变-时间关系改进为增量形式，并泛化到三维应力空间，建立了改进的Koppejan蠕变模型。基于ABAQUS软件对改进模型进行二次开发，采用上海软黏土的长期固结试验结果对模型进行验证，结果表明，Koppejan模型能较好地描述上海软黏土的蠕变特性，且改进Koppejan模型的计算精度比经典Koppejan模型高，两种模型应用于淤泥质粉质黏土的计算效果均比粉质黏土好。将改进Koppejan蠕变本构模型应用于某高速铁路桥梁桩基长期变形的三维有限元分析，与现场实测沉降的对比表明，改进Koppejan模型能较好地应用于实际工程的长期变形计算，且计算效果较好。

饱和两相介质波动问题的时域显式有限元方法具有条件稳定性。这类方法的稳定性可通过方法中动力反应时域递推计算格式传递矩阵传递因子的数值进行评估，传递因子的数值越小，方法的稳定性越好。针对饱和两相介质波动问题的两种时域显式有限元方法，基于其动力反应时域递推计算格式的传递矩阵的性质，在两相介质体系物理参数取值不同的条件下，对两种方法稳定性性质的差异进行了对比研究。结果表明：渗透系数的取值对两种时域显式有限元方法稳定性性质的差异具有较为显著的影响。当渗透系数取值较大时，两种方法的稳定性性质没有明显的差异；当渗透系数的取值较小时，两种方法的稳定性性质将表现出明显的差异，方法1的稳定性要优于方法2。

考虑到行波效应对防波堤地震动力响应的影响，建立了基于弹塑性本构的防波堤-地基系统三维有限元模型。分析中考虑了结构间的动态接触作用，并采用基于接触负载均衡的显式并行计算方法，解决了大规模非线性有限元问题的求解困难。计算给出了不同视波速下行波效应对防波堤挡浪墙沉降、防波堤残余变形以及挡浪墙截面弯矩的影响程度及规律。结果表明：挡浪墙震后沉降随视波速增大而增大，并逐步逼近一致激励响应；行波效应对防波堤残余变形模式几乎没有影响，行波激励与一直激励下所得的残余变形模式基本一致，横波地震动输入下引起的震后残余变形要大于纵波输入下的残余变形；多数情况下，行波激励下的挡浪墙弯矩会比相应的一致激励下的响应大。分析方法及结果为防波堤三维整体抗震设计提供了参考。

刚性块体极限分析上限法常应用于岩土工程稳定性研究，然而应用时需假定刚性块体破坏模式并递推繁琐的几何关系。为此，提出一种适应性更广的基于非线性规划模型的刚体平动运动单元上限有限元法，并解决了其优化模型初始值的确定问题。通过引入有限单元思想，将计算区域离散成刚体单元，同时以单元速度和节点坐标作为决策变量，由上限定理建立非线性规划模型获得上限解。利用编制的上限有限元程序进行边坡和浅埋隧道稳定性算例验证，表明运动单元上限有限元法能调整速度间断线至较优方位，所得破坏模式特征鲜明，上限解精度高，可广泛应用于边坡、隧道等稳定性分析研究。

非连续变形分析(DDA)方法是一种新的用来分析块体系统运动和变形的非连续介质数值计算方法。研究的核心工作是致力于对现有DDA接触问题处理方法的改进。DDA主要采用罚函数法和Lagrange乘子法处理接触问题，合理设定罚参数很困难，此外，因开闭迭代而引起的刚度矩阵的不连续变化也会导致收敛方面的困难。为避免引入罚参数及传统意义上的开闭迭代，用混合线性互补模型(LCDDA)对DDA方法进行了重新描述。在此基础上，综合基于非光滑分析的Newton法的局部平方收敛和最速下降法的全局线性收敛的优势，提出求解LCDDA模型的有效算法。根据上述思想及理论研究成果编制了完整的计算程序，算例计算结果证明了方法的精度及可行性。

由于非饱和土的渗透系数是基质吸力的函数，使得控制方程带有强非线性的特征，进而使得控制方程的解析求解变得十分困难。同伦分析法对级数基函数和辅助线性算子的选择具有更大的自由性、灵活性，且收敛性的控制和调节更加容易实现，求解强非线性微分方程时在选择线性算子以及辅助参数上具有明显的优势。因此，针对非饱和土固结方程的非线性特征，对于处于地表浅层的非饱和土层，假设孔隙气压力为大气压力，在Richard经验公式与非饱和土一维固结理论的基础上，推导了非饱和一维固结无量纲控制方程；应用同伦分析法，通过选取适当的初始猜测解与辅助参数，将该非线性方程转换为线性的微分方程组并求解得到固结问题的级数解。此外，以压实高岭土为研究对象，在收集相关试验参数基础之上，将由同伦分析法求得的固结问题的近似解析解与有限差分法数值结果相对比，分析结果验证了解析解的正确性。

堆石料三维边界面模型结合了统一非线性强度准则，可以反映三维应力空间堆石料的应变硬化、软化以及体积收缩和剪胀等传统本构模型难以反映的力学特性。基于三维边界面模型的基本理论，通过FLAC3D提供的二次开发平台，在VC++环境下实现了三维边界面本构模型的二次开发，并给出基于FLAC3D程序的边界面本构模型开发的关键步骤、编程要点和调试方法。利用开发的本构模型，开展了三轴压缩试验的数值模拟计算，并与理论值进行了对比分析。结果表明，嵌入在FLAC3D中的三维边界面本构模型能够较好地反映设定试验条件下的材料性能，而且三维边界面本构模型模型参数简单，都可从常规三轴试验获得，从而验证了三维边界面模型二次开发程序的优越性与合理性。

压剪应力状态下，岩石类材料中常见两类裂纹：翼型张拉裂纹和次生压剪裂纹。基于扩展有限元方法（XFEM），提出了模拟压剪裂纹面作用机制的扩展有限元位移增强方案，并给出了扩展有限元法分叉裂纹处理方法，分别用最大周向拉应力准则和Mohr-Coulomb准则判断张拉裂纹和压剪裂纹的萌生和扩展。基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem 2D，通过两个算例对所提方案进行了验证，所得结果与有限元法（FEM）计算结果吻合很好。模拟了单轴压缩载荷下含预制闭合裂纹试件的裂纹分叉、扩展过程，与试验结果的对比表明，所提方案可以模拟和预测岩石类材料张拉、压剪交互分叉裂纹的萌生和扩展行为。

针对由河漫滩、阶地、波状起伏的丘陵地带和残丘等组成的典型复合地形场地，基于ABAQUS软件的显式有限元并行计算集群平台，考虑土体的非线性特征，采用黏弹性人工边界模拟切除的无限域对地震波动的影响，建立了大尺度复合地形真实场地的二维有限元模型，并将基岩地震动视为SH波，分析了不同地貌单元复合场地地震效应特征。结果表明：地形差异引起地表各测点峰值加速度(PGA)及峰值位移(PGD)不同；在相同地震波入射下，河漫滩区地表PGA大于Ⅰ级阶地区域，但其PGD明显小于Ⅰ级阶地区域，且河漫滩区的峰值位移差动较小；场地地表水平加速度反应谱呈双峰及多峰现象，加速度在0.4～1.2 Hz频段放大较多，且加速度反应谱特性与输入地震动相关；特定频段（0.5～1.75 Hz）地震动放大效应与聚集效应比较明显，频率小于0.2 Hz及大于2 Hz时，场地地震动放大特征不显著。低丘区的敏感频率段宽于河漫滩区；观测点的位置影响相应的水平加速度持时大小，局部地形变化将引起地震动持时差异，且持时和输入地震动特性相关。