裂隙是膨胀土的重要特征之一，长期以来，人们常常把分布于膨胀土大气影响深度范围内受干湿循环影响而产生的干缩裂隙与膨胀土地层中特有的原生裂隙混为一谈。在对膨胀土边坡失稳机制的研究中，也忽视了原生裂隙对边坡稳定的重要影响。为研究南水北调中线工程膨胀土地段渠道破坏机制，在河南省南阳市郊建设了一条长为2.05 km试验渠道，通过渠道开挖期间的地质勘察、现场观测和取样试验，以及对现场滑坡体的取样分析，研究了膨胀土裂隙及周边土体的物质成分、密度、含水率和强度特性，结合现场观测资料分析了裂隙与渠道滑坡的关系。研究表明，膨胀土地层中的原生裂隙有两种类型：光滑蜡状裂隙和有一定厚度充填黏土的裂隙。裂隙面上的物质成分与两侧土略有不同，且天然密度低、含水率高，强度远低于相邻土体的强度，一旦地层与边坡倾向一致，将产生沿裂隙面的滑动。

钙质砂是一种碳酸钙含量达50%以上的海洋生物成因的颗粒状材料。从微观结构上来看，钙质砂颗粒棱角度高、形状不规则、强度低、易破碎，且颗粒含有内孔隙。内孔隙的存在深刻影响着钙质砂的压缩、剪切和破碎等力学性能。利用激光技术对南沙群岛永暑礁环礁泻湖的未胶结钙质砂颗粒进行飞秒切割，通过光学显微镜探查并获取了颗粒的内孔隙图像，借助MATLAB图像处理软件，对钙质砂颗粒的内孔隙进行了定量分析。结果表明：较大颗粒钙质砂的内孔隙断面孔隙度相对较大，小孔隙数量较多，而大孔隙所占空间则较大；对于1 mm以上的钙质砂，缝隙状内孔隙含量远低于等轴或不等轴孔隙，等轴与不等轴内孔数量大致相等。

三峡水库运行后水位周期性涨落，导致边坡土体在天然条件下长期处于被库水饱和-失水-再饱和的交替过程。分析2005－2009年库区水位变化，以及边坡土体在库水涨落被饱水-失水的次数与时间长度，分时段采集三峡库区库岸石榴树包滑坡堆积土样，分析其化学和矿物成分，观察土体微观结构，探索天然饱水-失水过程中水-岩相互作用对库岸边坡土体的影响和力学效应作用规律。研究结果表明，天然饱水-失水过程对库岸不同高程土体的化学组成和物理结构影响显著，其中172 m高程比168 m高程处受饱水-失水过程的影响较大。饱水-失水作用后，土体中SiO2、Al2O3、Na2O成分的含量上升，CaO、烧失量含量下降，土体的结构由致密的斑块状结构逐渐变成散乱的絮凝状结构，对库岸土体的力学效应产生了巨大的影响。

露天边坡的稳定性是关乎矿山安全生产的重要因素之一。以安家岭露天煤矿29211工作面开采为例，采用相似材料模型试验研究方法，研究井工开采对露天矿边坡变形破裂过程的影响。试验结果表明：29211采面的推进使得上覆岩层发生垮落和下沉变形，形成“拱式”结构，对边坡产生较大的水平推力作用，导致边坡向临空面方向发生较大的水平位移，同时也造成了边坡不同程度的拉裂和沉降变形；当29211工作面推进至合理停采线2时，边坡岩体内出现局部裂缝，推进至设计停采线时，边坡岩体内裂缝已逐渐形成并贯通至坡底，因此，29211工作面推进至合理停采线2时为适宜停采位置；29211工作面开采完毕后工作面中部正上方沉降量最大，边坡岩体最大下沉量约为8 m，边坡体内裂缝逐渐贯通，有被挤出的趋势。研究结果对露天矿现场开采安全提供理论指导。

通过室内三轴试验研究美国中部密西西比河流域低塑性粉土的液化重固结后剪切强度。研究成果表明，正常固结低塑性粉土液化后不排水剪切强度Su随重固结度的增加而提高，而且呈现类固结现象。类似于未受震动的情况，液化完全重固结后不排水剪切强度比Su,OC/Su, NC与固结比OCR呈幂指数关系，只是幂指数相对于未受震动情况稍大。随着OCR的增加，完全重固结引起的不排水剪切强度变化?Su, recon先提高后降低，当OCR =3.42时，?Su, recon达到最大值。液化完全重固结后不排水剪切行为不具有准稳态现象，随着轴应变增加，应力逐渐增加直至达到临界状态。另外，液化完全重固结后不排水剪切应力-应变曲线可被有效固结应力? ′c归一化。最终提出了计算液化完全重固结后低塑性粉土不排水剪切强度的计算公式。

为了揭示污水对水泥土的影响规律，并尝试采用电阻率法作为描述强度和污染特征的手段，把粉质黏土和两种水泥（普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥）制作的水泥土试块分别浸泡在3种液体（自来水、生活污水、造纸厂污水）中模拟环境侵蚀。首先对比分析了污水对土体液塑限的影响，其次研究了龄期、水泥类型、污水类型等对水泥土抗压强度和电阻率的影响，考察了电阻率和抗压强度的关系。结果表明：污染后土样的液限、塑限均增大，塑性指数减小；水泥土抗压强度和电阻率均随龄期增加而增长；污水均降低了水泥土的抗压强度和电阻率，但是矿渣硅酸盐水泥土的抗压强度和电阻率均高于普通硅酸盐水泥土，说明在污水环境中，矿渣水泥对水泥土有一定的抗劣化能力；在不同的龄期、水泥类型、污水类型下，水泥土电阻率均与抗压强度呈现出一致的变化规律，二者线性相关。

对含交叉裂隙相似材料试件进行单轴压缩试验，用Abaqus对含交叉裂隙节理岩体进行应力分析，研究了含交叉裂隙节理岩体单轴压缩下的破坏机制。结果表明：交叉裂隙的主裂隙与加载方向呈30°、45°时，主裂隙是裂隙扩展及破坏的控制裂隙，此时含交叉裂隙岩体强度高于含单向裂隙岩体，是由于主裂隙裂尖最大环向应力σθmax低于单向裂隙；主裂隙与加载方向呈0°或90°时，次裂隙是控制裂隙；主裂隙与加载方向呈0°时，大部分次裂隙裂尖σθmax及裂尖最大应力强度因子KⅡmax高于单向裂隙，因此，此时大部分含交叉裂隙岩体强度低于含单向裂隙岩体；在主裂隙与加载方向呈90°工况组中，主、次裂隙夹角为45°时，次裂隙裂尖KⅡmax最大，所以此工况组中此时强度最低。

在甘肃和新疆7个戈壁碎石土场地完成了46个扩底掏挖基础抗拔现场试验，分析了基础抗拔荷载-位移曲线的阶段特征，应用L1-L2方法确定了所有基础抗拔承载力和位移。采用归一化荷载-位移双曲线模型对实测荷载-位移曲线进行拟合，得到了各试验基础归一化荷载-位移双曲线模型拟合参数取值及其统计规律，给出了同时考虑抗拔基础极限承载力计算理论模型误差和归一化荷载-位移双曲线模型不确定性时基础荷载和位移的计算方法。结果表明：戈壁碎石土扩底掏挖基础抗拔荷载-位移曲线呈初始弹性直线段、弹塑性曲线过渡段和直线破坏的3阶段变化规律，归一化荷载-位移双曲线模型可较好拟合基础实测荷载-位移曲线，归一化荷载-位移双曲线模型不确定性可转化为该双曲线模型拟合参数的不确定性，基于强度和变形统一的工程设计更有利于工程安全。

利用一种特殊颗粒材料-玻璃珠进行了一系列室内直剪试验，研究颗粒大小对颗粒材料力学行为的影响。试验一共考虑了3条近乎平行的级配曲线和4种颗粒摩擦情况：干燥状态、水浸润状态、水淹没状态和油浸润状态。试验结果表明，颗粒大小对颗粒材料的力学行为有显著影响，剪胀性随着粒径的增大而增强。为考虑颗粒大小对剪胀性的影响，提出了一种新的剪胀关系式。在该剪胀关系式中，剪胀系数为依赖于颗粒大小和颗粒摩擦等颗粒基本性质的变量。试验研究同时表明临界状态摩擦角随着颗粒大小的增加而增加。此外，从颗粒细观运动的角度提出了颗粒滑动的功能模型，推导出了功能方程，并以此揭示了颗粒大小对临界状态摩擦角影响的细观机制。

土-水特征曲线是指基质吸力与含水率或饱和度的关系曲线。土-水特征及其相关数学模型可用于非饱和土性质如渗透系数和抗剪强度模型的建立。通常，土-水特征曲线仅有脱湿曲线。笔者详细讨论了初始含水率、干密度、竖向应力及干湿循环对脱湿曲线的影响。采用滤纸法测试了厦门地区残积土的土-水特征曲线(SWCC)及滞回环。结果表明，初始含水率对SWCC影响较小，最优含水率干侧试样SWCC的进气值小，滞回环小；湿侧试样的进气值大，滞回环大；最优含水率试样的滞回环居中。初始干密度对SWCC有显著影响，低干密度试样SWCC进气值小，脱湿速率快；高干密度试样SWCC进气值高，脱湿速率低。滞回环的大小随着初始干密度的减小而增大。不同竖向应力下SWCC变化较大。随着竖向应力的增加，进气值增大，脱湿速率减小，滞回环减小并趋于稳定。第1次干湿循环对SWCC影响最大，随着循环次数的增加，进气值减小，滞回环减小并趋于稳定。由于残积砂质黏性土SWCC的过渡区和残余区不易区分，残余含水率难以确定，因此，提出5种剔除残余含水率参数的修正SWCC模型，计算分析得出，修正Gardner模型最适合厦门地区残积土的SWCC建模。

以天津海积软黏土为研究对象，对原状土及重塑土进行了不同固结压力、应力路径、加荷速率、排水条件下的三轴剪切试验，以应力比结构性参数与应变的关系来描述结构性衰减，研究了不同加荷模式下的结构损伤特性。结果表明，固结压力小于结构屈服应力时，剪切阶段的初始结构性和损伤速率基本不受固结压力影响，固结压力大于结构屈服应力时，初始结构性和损伤速率则随固结压力的增大而减小；在0<? <?/2、? <? <3?/2区间内，损伤速率随着应力路径方向角?的增加而增加，在?/2<? <?、3?/2<? <2?区间内，损伤速率随着? 的增加而减小，在每个?/2区间内，初始结构性随着? 的增加先减小后增大；初始结构性和结构损伤速率随着加荷速率的增大而增大；排水剪切时的初始结构性和结构损伤速率都要比不排水剪时大。

结合某黄土斜坡桥梁桩基工程，对同一坡度相近位置的两根桩基开展现场试验，研究其在不同竖向荷载工况下的桩身上、下坡面两侧的轴力、桩侧摩阻力及桩侧土压力的传递规律与分布特征。试验表明：桩基荷载传递具有明显的区域性，第1区域是从桩顶至约3倍桩径深度处，此区域上坡面桩侧轴力较下坡面相应位置小，且其轴力随深度递减幅度及侧摩阻力发挥程度均较下坡面桩侧大；第2区域是从约3倍桩径至10倍桩径深度处，桩身上坡面一侧竖向受力减小幅度小于桩基下坡面一侧，但此时下坡面桩侧摩阻力发挥幅度大于桩基上坡面一侧；第3区域是从约10倍桩径直至桩端，该区桩身两侧轴力差异不大，摩阻力发挥幅度相近，荷载平衡协调且向下传递稳定。针对斜坡桥梁桩基上、下坡面两侧所受土压力的不均匀性，对设计桩基竖向承载力进行了一定程度地折减，并对计算公式作了相应修正，研究结论可供类似工程参考、借鉴。

针对目前煤矿井下水力压裂钻孔封孔理论缺乏，封孔材料密封效果差、成本高，封孔长度不合理等问题，建立了水力压裂钻孔封孔力学模型，得出封孔材料能够承受的最大水压与封孔材料性质、封孔长度等参数之间的关系。综合分析了密封条件、抽采条件以及施工条件下压裂孔的合理封孔长度，并进行现场试验验证。结果表明：封孔材料性质和封孔长度是影响封孔材料能够承受最大水压的主要因素，封孔材料能够承受的最大水压随封孔材料强度、弹性模量以及封孔长度的增大而增大；当封孔长度达到某一定值后，封孔材料能够承受的最大水压随封孔长度的增大而趋于定值。以重庆松藻矿区为例，确定出穿层压裂孔的合理封孔长度为10 m，本煤层压裂孔的合理封孔长度为13 m，现场试验结果与理论分析基本一致。

以墙后填土为无黏性土的刚性挡土墙为研究对象，考虑墙后土体的土拱效应，修改了Shubhra Geol 抛物线形土拱表达式，推导了对应不同内摩擦角和墙-土摩擦角的挡土墙平动模式下的主动土压力系数。基于水平微分单元法，得到考虑土拱效应的主动土压力分布、合力大小和合力作用点高度的理论表达式，并与现有经典理论解及前人理论研究成果和模型试验数据进行对比分析，结果表明，主动土压力与墙-土接触面摩擦角、土体内摩擦角、土体重度和挡墙高度相关，土压力分布为非线性，与其他结果比较吻合，从而验证了该研究成果的正确性。

为研究地震作用下山岭隧道仰坡的动力响应特性及仰坡坡体和衬砌结构的相互作用，设计并完成了隧道洞口段大型振动台模型试验。试验结果表明，地震作用下仰坡的加速度反应存在显著的非线性放大效应和趋表效应；当输入地震波幅值超过0.6g时，土体的非线性反应明显增强，加速度放大系数显著降低，表现出放大效应饱和的特性，且沿坡体竖直向上，加速度分布逐渐表现出平均化的趋势；隧道洞口段仰坡水平向动力反应受隧道结构存在的影响较小，可简化为自然边坡进行分析；仰坡的动力失稳是影响衬砌结构安全性的重要因素，当输入地震波幅值较小时，竖直向地震作用下衬砌主要受力部位受力要大于水平向地震作用，当幅值较大时，水平向地震动对衬砌结构的影响则明显大于竖向地震动；均质仰坡的破坏部位主要位于仰坡坡肩至坡面上部，破坏过程表现为地震力诱发-坡肩土体拉裂张开-坡肩土体倾倒崩塌-崩塌的土体沿坡面滑落碰撞-形成碎屑流堆积于坡脚。模型试验的结果能为山岭隧道洞口段的理论分析、计算和设计提供指导和依据。

根据现场实际情况，采用有限元分析软件PLAXIS，对基坑在不同挖深差和挖深分界面位置不同条件下的非对称开挖进行了模拟。通过对实际工程进行模拟研究发现，随着挖深差的增加，基坑两侧的地表沉降均增加，开挖深部位的地表沉降和沉降影响范围均大于开挖较浅处；坑底隆起在界面处发生较大的差异变形，挖深差越大，界面处的差异变形越明显；随着开挖分界面向较浅侧移动，开挖深部位的隆起变形逐渐趋于稳定，隆起曲线变化趋势向挖深较浅侧增加。通过研究，可以了解不对称开挖基坑受力及变形的性状和不利因素，从而指导施工，控制不对称开挖的挖深差和界面位置，减少工程风险。

在动力作用下饱和桩周土排水会对基桩工程性质产生很大影响，研究桩-土动力作用的排水计算很有必要。通过连续介质力学方法，利用两相饱和介质Biot动力方程固相与流相频域格林函数解答，结合排水状态Lamb表象积分，得到集中力作用下饱和土圆柱基桩排水量计算公式。按该公式计算了江苏省金坛市开发区联合中策橡胶项目基地在打桩施工中基桩的理论排水量，并与现场实测排水量对比，发现计算与实际测试的排水量相对误差较小，实际工程桩测试的平均每击排水量期望值为4.82 L，与计算排水量相对误差为34%。可以认为，该方法用于动力作用下饱和土基桩排水计算是合适的。但由于计算是在桩-土弹性系统的假定下进行的，没有考虑土的非线性变形影响，有待于进一步研究，使其更加符合实际。

以福建某坝基固结灌浆工程实例为研究对象，采用单孔、跨孔声波测试及地震波测试技术对灌浆前、后岩体纵波波速进行检测。采用弹性理论计算动弹性模量，研究灌浆前、后变形参数的变化；对Hoek-Brown准则进行修正，用波速计算Hoek-Brown准则的强度参数，研究灌浆前、后强度参数的变化。研究结果表明，固结灌浆效果受岩体本身的可灌性控制，并受岩体结构影响。不同方向的固结灌浆效果是不同的，对于强风化岩体，垂直向固结效果优于水平向；对于具有缓倾结构面的中风化岩体，水平向固结效果优于垂直向。动弹性模量提高率与波速提高率呈二次函数关系。强风化岩的m（为Hoek-Brown常数）和s（为与岩体质量有关的常数）值提高率与波速提高率均呈一次函数关系，中风化岩则均呈三次函数关系。研究成果对灌浆设计和施工有重要的指导意义。

采用一次二阶矩法，考虑岩土参量变异系数的试验及历史数据，提出了基于综合变异系数的地基承载力简化可靠性与风险分析方法。利用提出的简化可靠性与风险分析方法，可在传统确定性分析的基础上，采用合理的变异系数，分别得到与地基承载力有关的可靠度、破坏概率和平均期望损失的最可能值及其变化范围，为提出优化的地基基础设计方案和工程决策奠定基础；相对于土重度和黏聚力，地基承载力可靠度对于内摩擦角的变化更加敏感；设计时可以综合考虑所需的安全系数、可靠度和破坏概率，确定合适的基础宽度或基底面积。当地基土的场地勘察统计结果的变异系数权重逐渐增加时，综合变异系数不断减小，其相应的地基承载力的可靠度逐渐增加，而相应的破坏概率逐渐减少。

深部高地应力岩巷开挖后围岩内出现分区破裂现象，采用传统的原设计方案巷道稳定性差。根据巷道围岩变形破坏的现场监测结果，经过理论分析和支护试验，提出了“提高法向约束、锚杆增韧止裂、协调耦合支护、应力内部转移、分区充填注浆、增强围岩强度”的锚注一体化综合控制方法理念。并提出了相对应的综合支护技术，即首先采用高预紧力超强锚杆及时支护围岩，锚杆的长度和数量分别由监测结果和分区支护能量判据确定；其次采用高强锚索让压梁支护巷道顶板，实现锚杆、锚索的协调耦合支护和围岩应力内部转移；最后采用中空分段螺旋式注浆技术进行滞后加固。最后针对监测巷道采用锚注一体化综合控制方法和技术进行了支护优化设计并进行现场支护试验，监测结果表明，优化支护的巷道稳定性良好。

现有锚杆锚固效果研究很少关注整体锚固围岩的自承载特性。巷道围岩切向应力?? 对围岩承载结构的力学变化反应灵敏，研究了锚杆长度和锚杆强度对切向应力?? 曲线变化的影响，可为研究锚杆锚固效果提供重要参考依据。整体锚固巷道围岩?? 曲线形状与锚固端所处弹塑性围岩位置有关，当锚固端在塑性区内，对?? 曲线的峰值位置和大小影响不大；随着锚固端向弹性区深入，?? 分布曲线形成内外两个峰值，锚固巷道围岩出现弹塑性交替的现象。同时，锚杆强度与围岩自承强度存在一定程度的匹配关系，相应地提出了通过锚固?? 曲线的双峰值来判别锚杆锚固效果的新方法，该方法能较好地解释软弱地层条件下取消系统锚杆布置的问题。

为了实现对固体密实充填开采地表沉陷进行科学地预计，需要根据其覆岩结构形态演化规律和岩层移动特征建立完备的沉陷预计模型及其参数体系。相似材料模拟和钻孔窥视表明，固体密实充填开采覆岩形态以完整层状结构的弯曲带为主，覆岩仅在近顶板附近发育一定高度的断裂带，不发生垮落现象。岩层移动特征类似纵向载荷作用下层合板的弯曲变形，通过力学简化，基于层合板理论建立了固体密实充填开采地表沉陷预计模型。研究表明，固体密实充填开采地表沉陷形态仍可用概率积分模型进行描述，并进一步探讨了基于“等价釆高”的固体密实充填开采地表沉陷预计模型参数体系。最后将本文建立的地表沉陷预计模型应用于某工程实例，取得了良好的效果。

边坡是一个具有明显不确定性、模糊性和时变性的系统，安全系数及可靠度理论在边坡稳定评价上各有优缺点。二元体系是基于确定性指标（安全系数）和不确定指标（可靠度）建立的边坡稳定综合评价指标体系，兼有二者的优点，具有重要的理论意义和实践价值。考虑到边坡材料指标具有区间分布及稳定边坡的安全系数不能小于其临界值的特点，对纯数学理论模型进行修正，提出了一种更加符合工程实际的边坡稳定二元评价体系，同时选取蒙特卡罗模拟法，将该二元评价体系融入GeoStudio软件，借助GeoStudio软件强大的计算能力，形成一套完整而高效的边坡稳定二元指标分析方法。采用该方法进行了降雨条件下花岗岩残坡积土边坡稳定性分析，得出了有益的结论，验证了该方法的可行和高效。

以实测的围岩蠕变变形资料为基础，基于现场监测所获得的蠕变本构模型，对某一矿区泥岩体的力学参数进行了弹塑性反演分析，得到的巷道围岩体基本力学参数分别为弹性模量E=2.0 GPa，凝聚力c=1.31 MPa，内摩擦角? =24º。待反演参数水平均值的极差结果显示，通过极差的大小可以判断岩土力学参数的敏感性，对蠕变的影响而言，凝聚力最敏感，其次是内摩擦角，弹性模量再次之。在此基础上，利用反演所得的围岩基本力学参数进行了正演，计算得到了各测点处对应的蠕变位移增量，与实测值相比吻合较好，表明反分析所获得的岩体材料参数综合反映了巷道围岩的力学特性。最后，对巷道围岩变形大小及塑性区范围进行了预测。

以成渝客运专线新红岩隧道为工程背景，测试了隧道近距下穿山坡楼房爆破时引起的地面振动。通过对隧道浅埋侧（隧道地表斜坡下部）和深埋侧（隧道地表斜坡上部）的地表振动数据分析，研究了地表的振动速度、振动主频及振动安全评价方法。结果表明：在浅埋隧道爆破的近区，入射纵波为主要载体，地表水平和竖直方向振动的主要成分可以认为是入射纵波在水平和竖直方向的投影，浅埋侧和深埋侧地表水平和竖直方向振速的大小取决于爆心距和入射纵波与竖直方向的夹角两个因素；隧道采用电子雷管进行单孔连续起爆，相比非电雷管爆破，可以有效降低地表振动强度，同时能够提高地表振动主频；地表振动主频方面，地表竖直方向振动主频普遍高于水平方向，而且浅埋侧地表竖直和水平方向主频大多高于深埋侧地表对应方向的主频；隧道近距下穿山坡楼房进行爆破施工时，建议在浅埋侧和深埋侧地表同时布置爆破振动监测测点，并根据浅埋侧和深埋侧地表测点的峰值振速、爆破振动主频与建筑物固有频率的关系对地表振动安全进行评价，以减少隧道施工爆破对地表环境和周围建筑物造成的振动破坏。

高速岩质滑坡启动弹冲加速机制是开展高速岩质滑坡全过程动力学研究的基础。系统阐述了高速岩质滑坡启动弹冲加速机制，着重分析了岩质滑坡启程中的滑带释能和锁固体释能加速效应。基于岩石循环加、卸载试验，探讨了岩石弹性应变能释放规律，并将得到的规律用于确定滑带可释放弹性应变能。鉴于目前确定滑坡启动弹冲速度所存在的诸多问题，重新推导了滑坡启动弹冲速度计算公式，并对鸡尾山滑坡启动弹冲规律进行了研究。研究表明，鸡尾山滑坡启动弹冲速度为 1.261 1 m/s，滑体初始动能主要源于滑带弹性应变能的释放。最后通过一个滑坡概化模型计算得到了岩质滑坡启动弹冲的极限速度范围为2.6～4.4 m/s。

围岩类别超前分类是隧道施工过程中必须开展的一项工作，其直接关系到后续的开挖及施工支护方案。为有效地进行隧道围岩类别超前分类，提出了基于数字钻进技术和量子遗传（QGA）-径向基函数（RBF）神经网络的围岩类别超前分类方法。以数字钻进技术为基础，从钻进参数中提取有用信息，构建围岩类别超前分类指标体系。采用量子计算原理对遗传算法进行改进，通过量子位编码和量子旋转门更新种群，以此来确定RBF神经网络的参数，建立了基于QGA-RBF神经网络的围岩类别超前识别系统。最后将该方法应用于青岛胶州湾海底隧道的围岩类别超前识别中，结果表明，该方法具有较高的准确性，其结果为围岩类别超前分类提供了一种新思路。

对于深基坑坑底以下的工程桩，受开挖效应影响，桩侧摩阻力分布与常规条件下差异较大。基于超长钻孔灌注桩的足尺试验和数值分析结果，研究了常规和基坑开挖条件下试桩不同侧摩阻力分布导致的沉降特性差异。研究结果表明，超长钻孔灌注桩在工作荷载下一般端阻比较小，桩侧摩阻力的分布形式直接决定了桩身压缩综合系数。无深基坑开挖影响时，规范推荐的桩身压缩综合系数计算超长桩桩身压缩量是可行的。但在深基坑开挖条件下，钻孔灌注桩桩身压缩综合系数取值可比现行规范基于不考虑基坑开挖效应的推荐值大20%，不考虑深基坑开挖影响可能导致桩顶沉降被低估。此外，在深开挖条件下，超长钻孔灌注桩的桩身压缩综合系数随桩身长径比l/d的增大而减小；而常规条件下，桩身压缩综合系数随桩身长径比l/d变化的规律不明显。

土钉-预加固桩复合支护技术已在基坑及边坡工程中取得了大量应用，但在黄土高边坡开挖中的应用相对较少。基于详细的现场监测数据并辅以有限元数值计算，分析了边坡开挖过程中支护体系受力及变形随时间和空间的变化规律。结果表明：预加固桩的水平位移随着时间的推移与开挖深度的增加呈增大趋势，并最终趋于稳定，同时，桩身剪力及弯矩亦随开挖的进行而不断增大；剪力最大值的位置不断下移，说明边坡的潜在滑动面有不断向下扩展的趋势。与深基坑支护桩的土压力分布相比，土钉-预加固桩复合支护体系中桩后土压力随开挖呈不断减小的趋势，但桩前土压力随着开挖深度的增加，有增有减。随着施工开挖深度的增加，土钉所测得的应力有着明显的增大，说明土钉对抑制坡体变形起到了一定作用。在预加固桩的影响下，桩上方坡体的最危险破裂面为圆弧状，其剪出口位于预加固桩桩顶处。开挖深度较浅时，土钉对整体稳定性的贡献较大，而随着开挖深度的变大，预加固桩的加固效果开始占主导地位。

从岩石强度理论出发，提出房柱式开采中矿柱安全留设尺寸的宽度折减法思想，通过不断折减矿柱宽度，研究矿柱由稳定状态向临界失稳状态演化过程，从而得到矿柱的临界宽度，引入矿柱安全系数，获得矿柱安全留设尺寸。采用宽度折减法对磨坊矿3#井房柱法开采矿柱安全留设尺寸进行研究，获得不同矿房跨度下矿柱的安全留设宽度。将宽度折减法得到的安全矿柱宽度与Lunder经验公式比较，研究发现，宽度折减法得到的安全矿柱宽度和Lunder经验公式的计算结果较为吻合且偏安全。结合磨坊矿3#井的开采条件和矿柱宽度折减法分析结果，确定矿房基本参数为：矿房跨度为13 m左右，矿柱宽度为5.0～5.5 m。通过对磨坊矿3#井采空区上覆岩层移动规律的监测，发现岩层相对稳定，地表沉降量控制在120～150 mm之间，用宽度折减法分析得到的矿房基本参数是合理的。

首次将高精度时空守恒元/解元方法推广到可压缩流体饱和孔隙介质中孔隙压力波传播的数值计算中。将孔隙度梯度从源（汇）项中分离，直接引入流通量，改进了理论模型。通过对孔隙介质激波问题的数值模拟，验证了方法的精度和有效性。在此基础上，提出了孔隙介质中二维黎曼问题，并揭示了孔隙压力波存在接触间断、激波、膨胀波、压缩波等复杂的结构特征。该成果对二氧化碳地质封存、二氧化碳提高石油采收率、页岩气压裂开采以及地震破裂过程的研究具有重要的理论与应用意义。

在常规的场地地震响应有效应力分析法中，通常只考虑Gmax随有效应力和孔隙比的变化，而最新的试验研究表明，Gmax在大应变幅振动下存在附加衰减。收集了不同类型土体在大幅振动下的298组Gmax数据，拟合并给出了对应于两种Gmax附加衰减模式的计算模型，通过编制可考虑Gmax附加衰减影响的一维场地地震响应有效应力分析程序，分别对典型场地和离心机振动台模型场地的地震响应进行分析对比。结果表明：Gmax附加衰减对场地加速度和剪应力响应均有较大影响，将加速场地液化进程和扩大场地最终液化范围；考虑Gmax附加衰减可较好地模拟动力离心模型试验场地动力响应；但在强震情况下，场地迅速液化，Gmax附加衰减对场地动力响应的影响反而减弱。

为了模拟岩体中裂纹的萌生、扩展，Munjiza提出了有限元法/离散元法(FEM/DEM)耦合分析方法。因为裂纹是沿单元边界进行扩展的，亦即裂纹扩展具有网格依赖性，为获得较好的裂纹扩展形态，需要划分密集的初始网格。为解决上述难题，基于FEM/DEM耦合分析方法，提出了基于局部单元动态劈裂的FEM/DEM自适应分析方法，以克服裂纹扩展形态对网格的依赖性。该方法在最初建模时无需划分很密的初始网格，随着荷载的施加，对裂纹尖端附近的局部单元进行动态劈裂，为裂纹的后续扩展提供了更多可能的扩展方向，使得裂纹扩展不必沿着初始网格的单元边界扩展，即可以沿着单元内部进行扩展，裂纹扩展形态更为平滑，与实际情况更为接近。同时相对原FEM/DEM耦合分析方法一开始就划分很密的网格而言，新方法可以划分较为稀疏的初始网格，计算成本降低。最后，通过巴西劈裂算例与原FEM/DEM耦合分析方法对比，分析表明，新方法在一定程度上克服了裂纹扩展形态对初始网格的依赖性。

基于细观力学，建立颗粒材料的宏观应力-应变与接触力、接触位移、枝矢量等细观量之间的关系。用改进的Voronoi-Delaunay法对颗粒材料进行几何和物理上划分，得到改进Bagi双胞元体系；以固体胞元为基础，运用牛顿第二定律和Gauss定理提出含有旋转矢量和重力的颗粒材料平均等效应力，避免了颗粒材料的准静态假设；在孔隙胞元区域内利用变形协调条件推导出含有孔隙面矢量等几何变量的颗粒材料平均等效应变。结合文献的二维颗粒材料宏观试验结果验证了双胞元平均等效应力-应变的正确性；在三维情形下，对比双胞元等效应变和最优拟合应变结果，同样验证了基于双胞元的颗粒材料应力-应变关系，因此，该颗粒材料应力-应变关系可以为数值模拟颗粒材料力学行为提供依据。

在有限元数值计算平台上，建立了一套基于后验误差评估和Delaunay三角剖分的网格自适应方案，针对饱和砂土静力受压和地震液化的特性进行模拟。验证了超收敛单元片回归（SPR）误差评估中原用于四边形单元的双线性回归函数在用于三角形单元网格时的适用性和可靠性；在饱和砂土动、静力算例中，网格自适应计算获得的变形、应变、超孔压比等的变化规律与常规有限元结果趋势一致。随着网格的再生成，参考点的位移和全域的平均相对误差逼近精确值。对于初始网格，讨论了合理的自适应程度并应用于地震液化的自适应数值模拟中，也对Delaunay三角剖分实施了一些改进。最终证明该自适应方案在提高计算效率的同时，亦可以保证计算所需的精准度。

采用细观数值模拟方法研究散粒体的锚固效应，基于随机模拟技术生成三维多面体颗粒及其在空间中的分布，在随机散粒体不连续变形模型的基础上将砾石锚固试验进行数值实现，分析加锚散粒体材料的宏观与细观力学性能，研究加锚密度及其与颗粒粒径的关系对散粒体力学性质的影响，并探讨锚杆在散粒体材料中的作用机制。分别建立不同锚杆间距和不同颗粒粒径的数值试样，数值模拟结果表明：散粒体锚固数值试验能够较好地反映不同加锚散粒体结构的变形规律与锚固效应；散粒体材料的宏观特性与其细观组构的演化密切相关；锚杆加固散粒体的作用机制为加锚散粒体内形成压缩区，挤压加固作用提高了散粒体间的接触作用力，散粒体结构的整体性得到加强并能承受一定荷载；不考虑锚杆长度的情况下，当锚杆间距小于3倍的散粒体平均粒径时，锚杆能够有效地加固散粒体形成稳定结构。

为研究浅埋输水隧道内部流体对隧道地震响应的影响，考虑黏弹性人工边界、土壤的非线性、隧道结构刚度有效率及流-固耦合作用，建立了双线隧道-土体-流体相互耦合作用的力学模型。通过刚度折减试验得到衬砌环环向、径向、轴向刚度，进而引入正交各向异性连续材料作为衬砌材料模型。采用基于任意拉格朗日-欧拉（ALE）描述法的流-固耦合方法，对上海某大直径双线输水隧道在流体作用下的地震响应进行了分析。通过与等效密度法对比，验证耦合模型对于处理输水隧道多物质非线性耦合抗震问题的可行性。计算结果表明，在水平方向地震激励下，无论一致激励或是非一致激励流体对隧道地震变形和内力都有较大影响，但对位移影响较小；对于不同隧道内水量，隧道弯矩均集中于衬砌隧道45°交叉斜线位置；相比于一致激励，非一致激励增强隧道地震位移和变形响应是明显的。

近几年，建立水利水电三维地质模型成为地质工作者分析工程地质现象和掌握岩土体结构规律的一种新的有用手段。在CATIA软件的基础上，利用Visual Basic.net编程开发了适用于水利水电行业的三维地质建模平台，系统介绍了该三维地质建模平台，该平台包括覆盖层、地质层、水文层、模型分析、模型剖切、有限元分析等基本模块，结合三维地质建模软件提出了地质模型的覆盖层建模流程；针对建模过程中一些关键技术问题做了详细的分析研究，如原始数据处理、曲面分割、曲面缝合等。同时，该软件可实现对已建好的三维地质模型进行质量检测与修复，以保证地质模型的可靠性，最后利用该建模平台建立了某水电站的三维地质模型，利用平台的切割功能实现模型的任意位置、任意角度的二维剖切，以满足工程设计的需要。

设计了一套静力触探模型箱试验装置，该装置可以在模型箱水平面内任意位置进行贯入试验，贯入速率在一定范围可控，贯入倾角可调节。将该装置用于TJ-1模拟月壤静力触探力学特性的研究，试验结果表明：地基表层模拟月壤发生刺入剪切破坏；贯入阻力随贯入深度的增加而增加；探杆周围同一深度处土体的水平土压力表现出轴对称特征，其值在探头靠近土压力盒过程中逐渐增大至最大值，后随探头远离土压力盒又逐渐减小至0，且不同深度土体水平土压力峰值随贯入深度增加而增大；贯入点正下方土体的垂直土压力随贯入深度的增加而增加，主要影响范围约为距探头200 mm处。基于以上试验研究，表明该模型箱的设计是合理的，且TJ-1模拟月壤力学特性的研究成果能够为将来涉及到TJ-1模拟月壤的航天试验提供必要的技术参考。

为了研究全球定位系统（GPS）精密单点定位（PPP）技术用于滑坡等地质灾害监测时可能达到的精度和可靠性等问题，结合某类滑坡的大型物理模型试验，在滑坡体上布设了若干GPS监测点进行连续实时动态监测，利用PPP技术对该滑坡从稳定、开始滑动直至产生破坏的全过程监测数据进行了处理与分析，并与GPS单历元差分定位、载波相位实时差分定位技术监测结果进行了对比。结果表明：GPS PPP技术监测结果的内符合精度约为10 mm，外符合精度约为40 mm，且GPS PPP技术具有一些差分GPS无法比拟的优势，如无需基准站支持、作业成本低、效率高、可直接获取监测点在国际地球参考框架下的绝对坐标等。该技术完全可用于滑坡等地质灾害的实时动态监测和预警。