对北山花岗岩进行4种不同速率卸载的岩爆试验，收集试验后产生的碎屑，进行粒径分布和基本尺寸量测，得到碎屑尺度特征。利用声发射系统采集试验过程中声发射信号，采用典型的时频分析手段，提取每一个声发射波形信号的主频值，绘制整个试验全局主频分布图，找到花岗岩岩爆主频分布带。试验结果表明：随着卸载速率的降低，碎屑总数量，块状、板状碎屑所占百分比均呈下降趋势。而声发射分布带主要位于中低频带内，且随着卸载速率降低逐渐上移，由密集变离散。根据声发射参数RA和AF特征值分布情况，结合核心密度定义，揭示裂纹类型演化过程。发现在卸载岩爆过程中产生了大量张拉裂纹和一定量的剪切裂纹，随着卸载速率的降低，声发射信号量减少，预示着岩石内部裂纹数量明显减少。以上室内试验结果对于认识不同卸载速率下岩爆机制具有重要意义，同时为工程实际中通过调整开挖速率降低岩爆风险的可行性提供了室内试验支持。

利用高压三轴渗透试验系统，对某矿区深部的粗砂和细砂进行了高围压条件下的渗透试验。研究了同一水力梯度下渗透系数与围压的关系；同一围压下渗透系数与渗透水力梯度的关系；同一水力梯度下，围压逐级加载的渗透系数与一次加载的渗透系数之间的差别。结果表明，粗砂和细砂在同一水力梯度下渗透系数均随围压的增大而逐渐减小，在同一围压下，渗透系数会随渗透水力梯度的增大而逐渐增大；同一水力梯度下，围压逐级加载下的渗透系数明显小于一次加载条件下的渗透系数。根据围压与渗透系数的关系拟合出了两种砂样渗透系数与围压关系的数学表达式。为探究高围压下渗透系数变化的原因，研究了砂样试验过程中的体积变化和试验前后的粒度成分变化。结果表明，围压的施加过程伴随着试样的体积减小，相应的孔隙度减小，渗透系数降低；高围压条件下，砂土颗粒被挤碎成细颗粒，使得砂土的细粒含量增多，孔隙度减小，导致了砂土渗透系数的降低。

土体降雨入渗特性是实施坡面泥石流和土体滑坡发育过程研究的重要因素。研制了人工降雨土柱入渗试验装置，实施了10、20、30、40、50、60 mm/h共6种降雨强度下强风化泥岩的入渗试验，最长降雨历时105 min。试验结果表明：可将土体入渗过程可分为无压入渗、有压入渗和饱和入渗3阶段，其中土体的入渗率在无压入渗阶段和饱和入渗阶段均随降雨历时增长近似为常数，在有压入渗阶段则快速降低；通过定义降雨作用下土体入渗锋，包括初始入渗锋和终止入渗锋，分析了入渗锋所处位置随降雨强度的变化关系，初始入渗锋和终止入渗锋之间的幅值随降雨强度的增大而变宽；提出了可表征重庆地区侏罗系强风化泥岩入渗过程的土体降雨入渗公式。研究成果对于构建重庆地区降雨诱发型滑坡及坡面泥石流的预测预报模型有积极意义。

地铁运营前下卧层土体存在不同程度固结，这会影响到运营期隧道周围土体中孔压的变化，进而产生不均匀沉降。通过GDS循环三轴试验系统对杭州饱和软黏土进行动力测试，研究了固结度、固结应力、循环应力比对孔压发展的影响。在现有研究成果的基础上建立了考虑初始固结程度的孔压模型。研究表明：循环荷载下饱和软黏土的孔压发展形态比应变发展形态更具规律性，固结程度愈高的土体孔压发展愈缓慢，并且随振动次数增加，在较低的孔压水平就可达到稳定。预测地铁长期荷载下土体的孔压和沉降时考虑孔压测试时的滞后现象会达到更好的效果，所得的孔压模型能够较好地模拟地铁运营荷载下孔压的发展。

基于目前煤与瓦斯突出模拟试验均为人为控制突出口打开的实际情况，自主研制了可改变轴压、围压和孔隙压，实现突出口自行打开的煤与瓦斯突出模拟仪。以典型高瓦斯矿井-阜新孙家湾矿为例，试验模拟了煤层开采深度分别为900、 1 100、1 300 m时，突出煤层临近工作面区域在地应力和瓦斯压力共同作用下诱导发生煤与瓦斯突出全过程。试验利用轴压、围压模拟地应力作用，孔隙压模拟瓦斯压力作用。经相似理论计算确定了3种开采深度下轴压和围压值、孔隙压逐级增加得到了突出时瓦斯压力，并拟合了关系曲线。研究结果表明：开采深度、轴压、围压、瓦斯压力与突出距离、突出强度间均呈幂指数增加规律。随深度增加，地应力与瓦斯压力对突出影响增量逐渐减小。瓦斯压力对突出影响作用存在3阶段特征，分别为急剧影响增加阶段、稳定影响增加阶段和缓慢影响增加阶段，确定了瓦斯压力对突出影响变化率最大值，即瓦斯压力变化异常区与稳定区分界点为0.75 MPa，对应开采深度为350 m，与前人理论分析结果基本吻合。由此可以推断，随深部开采，地应力与瓦斯压力共同作用下煤与瓦斯突出频度将增加，但强度和破坏程度增加率将趋于平缓。所得结论对该矿深部煤与瓦斯突出机制认识和预测防治具有参考意义。

为分析高速远程滑坡运动过程中碎屑流的裹气流态化特性，以汶川地震触发的谢家店子滑坡为原型，运用自行设计的流化床试验装置，开展了一系列高速远程滑坡碎屑流裹气流态化特性的试验研究。结果表明：(1) 对于颗粒粒径变化范围广(0.1～7 mm者均有)、颗粒形状极不规则、且底部细颗粒含量高的类滑坡碎屑，其床层压降随着供风量的增加并非呈线性增长趋势，而是表现出明显的气泡控制性特征，随堆积体内部气泡和气垫层位置的不同，堆积体各部位床层压降相差较大；(2) 当供风量较低时，碎屑堆积体整体稳定性较好，在堆积体表面仅可见有限气体逸散孔的分布；当供风量达到一定值后，堆积体内部流态化特性增强，可见砂质密云、气孔、纵向脊等一系列与高速远程滑坡实例中相类似现象的出现；(3) 对于滑坡类不规则颗粒，其间容易形成架桥现象，增强碎屑流整体稳定性，使气流不易扩散，在堆积体下方形成高压气垫层，产生空气擎托现象。

基于谢康和等应变条件砂井地基固结理论和Hansbo砂井固结理论，考虑底部抽真空预压法加固方法中真空作用面位于固结土层底部的实际边界条件，推导出忽略竖向渗流情况下的底部真空预压加固地基固结方程解析解答。根据超孔压固结方程形成过程以及其解析解表达式，分析其与一般负压径向固结解答的区别。通过室内模型试验实测数据与解析模型计算结果的对比表明，不同位置处孔压和固结度计算值与实测结果吻合较好，从而验证了该模型的合理性，同时运用该模型也可有效验证已有关于底部抽真空室内模拟及现场原位试验结果。底部抽真空轴对称固结解析解可为底部抽真空技术的实际工程应用提供基础性的理论支持，推动底部抽真空技术的大规模推广应用。

为探讨结构性土变形的微观机制，以湛江地区结构性黏土为研究对象，对原状土和压缩试验后土样进行压汞试验，分析不同固结压力下土的孔隙分布、孔径大小以及孔隙结构特征参数的变化规律，辅以SEM图像进行孔隙形态的定性分析，并从分形理论角度对此解释与验证。结果表明，湛江黏土各孔隙组对外力的敏感度与孔隙体积含量正相关。由于压汞过程存在瓶颈效应以及边-面-角的空间接触形式，其结果可能会夸大真实小孔隙的分布密度而低估大孔隙的分布密度。结构性对压缩过程中孔隙分布影响较大，当固结压力增大至结构屈服压力后，孔径为0.01～0.50 μm的孔隙组变化明显，孔隙的连通性变差，孔径分布向小孔径范围移动，孤立式孔隙增多，大、中孔隙的界限变得不明显。湛江黏土孔隙具有多重分形特征，据此确定微裂隙、粒间孔隙和孤立孔隙孔径的分界点为0.01 μm与0.50 μm，同时给出了湛江黏土的孔径界定标准。

保持开挖孔（槽）的稳定性是泥浆在地下连续墙、钻孔灌注桩及泥水盾构工法等工程中最重要的作用，是通过泥浆在地层表面形成泥皮，使得泥浆压力平衡地层的土水压力实现的。其中，泥皮的形成是泥浆在地层中的渗透问题。为了探讨泥浆在地层中的渗透规律，采用多组性质不同的泥浆在多种渗透性不同的地层中开展泥浆在地层中的渗透试验，系统地展示了泥浆在地层中不同的渗透现象。渗透完成后泥浆颗粒在地层表面的堆积形态可以分为：泥皮型、泥皮+渗透带型、无泥皮或渗透带3种类型，并且泥浆在地层中的渗透曲线的类型与泥浆颗粒在地层表面的堆积形态的类型有一定的对应关系。泥浆在地层中的渗透试验过程中渗透流量的大小，不仅可以反映泥浆的渗透类型，还可以作为判断是否形成泥皮的标准。

天然土体的初始各向异性通常可对其后继循环特性产生显著影响。现有考虑循环载荷作用的土体弹塑性模型，往往采用类似修正剑桥模型的椭圆形屈服面，已有研究表明，该椭圆形屈服面因其拉伸弹性区域偏大，针对天然K0固结状态的土体，其计算精度较差。基于新近提出的广义各向同性硬化准则，在边界面方程中引入初始各向异性张量，并采用空间滑动面破坏准则（SMP）的变换应力法，建立了能考虑饱和黏土初始各向异性的循环边界面塑性模型。分别针对等压和偏压固结的饱和黏土静、动三轴试验进行模拟，结果表明，该模型能合理反映土体的初始各向异性及其后继循环动力特性。

水压会刺激岩石裂纹的产生和加速岩石破裂，对岩石的变形破坏特征和破坏机制有重要影响。利用MTS815 Flex Test GT 岩石力学试验系统和PCI-Ⅱ声发射仪开展了砂岩在不同围压下的水-力耦合试验。结果表明：在整个岩石破裂过程中，声发射活动随加载时间、应力变化表现出不同的特征；声发射活动在岩石的峰后阶段随着水压的增大更为集中，强度也更高，而随着围压的增大其集中程度和强度都有所降低；在相同围压下，声发射累计振铃计数和累计能量随着水压的增大而增大，在相同水压下，声发射累计振铃计数和累计能量则随着围压增大而有所减少；随着水压的增大，岩石最终失稳破坏时刻的声发射三维定位图中裂纹数量增多，裂纹的集中程度也更高，在宏观破坏形态上表现出破坏角减小。这些成果揭示了水-力耦合作用下岩石的破坏机制由压制剪切向压制张裂变化，岩石破裂的脆性破坏特征增强。

通过室内试验，考察了去离子水及不同浓度总磷溶液对黏土物理力学性质的影响，并通过土体矿物成分含量及微观形貌分析，对总磷溶液与黏土作用机制进行了初步探讨。结果表明，总磷对土体物理力学性质影响明显：黏土塑性指数随着总磷溶液浓度的增大而减小，有效黏聚力先增大后减小，有效内摩擦角则随着溶液浓度的增大而增大；各浸泡条件下，黏土应力-应变关系曲线变化规律基本一致，均呈应变硬化现象，土体剪切峰值随总磷溶液浓度的增大先增大后减小；总磷溶液与土体间相互作用主要包括离子交换作用、胶结作用及微生物分解作用，并同时受到孔隙液介电常数及黏滞性的影响，这些作用通过改变黏土的矿物成分含量，使其微观形貌及孔隙特征发生明显变化，最终导致土体的宏观力学特性改变。

筋-土界面强度参数是加筋结构设计和稳定分析的关键技术指标。拉拔试验能较好模拟现场加筋行为而得到广泛的应用。基于拉拔和直剪试验研究了拉拔（剪切）速率对筋-土界面特性和吹填砂强度特性的影响规律及机制，同时探讨了不同填料界面、筋材类型的加筋效果。结果表明：随着拉拔（剪切）速率的增大，吹填砂-筋材-吹填砂界面的抗剪强度下降明显，而软土-筋材-吹填砂界面以及砂本身强度则变化不大。从强度指标来看，拉拔速率增大，筋-砂界面强度的降低主要表现为似黏聚力的降低，筋-软土界面抗剪强度的增加表现为内摩擦角增大，剪切速率对吹填砂则基本无影响。筋-土界面特性受拉拔速率和正应力的共同影响，与筋材类型和填料特性有关。筋-土界面内摩擦角小于填料摩擦角，但在一定正应力下低速剪切时（如<0.53 mm/min）可获得高于填料的抗剪强度。宜根据似黏聚力大小合理选择摩擦参数进行加筋结构的设计与评价。

垃圾填埋体不均匀沉降等容易引起压实黏土防渗层开裂，显著降低其防渗性能。将裂隙作为高渗透性的多孔介质材料，建立了含单一裂隙压实黏土层的饱和/非饱和渗流模型，数值研究了含裂隙黏土层中的优势渗流过程，对比分析了裂隙位置、深度、宽度和渗透系数对压实黏土层水分击穿时间和稳定渗漏量的影响。结果表明，含裂隙压实黏土层的渗流过程可分为3个阶段：初始阶段、击穿阶段和稳定阶段；底部裂隙对压实黏土层防渗性能的影响较小，而顶部裂隙和贯通裂隙的影响较大；水分击穿时间随裂隙深度增大而迅速缩短，为保证黏土层防渗性能，宜将裂隙深度控制在0.1倍土层厚度以内；水分击穿时间和稳定渗漏量随裂隙宽度、渗透系数的增大而分别缩短和增加，且当其达到一定值后逐渐趋于稳定；裂隙贯通后将显著降低压实黏土层的防渗性能，其稳定渗漏量随裂隙宽度和渗透系数的增大而呈线性增长。

核废物地质处置、地热开发、石油开采等工程领域都可能涉及稀疏裂隙岩体中的水流-传热过程。现有的裂隙岩体水流-传热理论模型和计算方法基本上都是以平行光滑壁面裂隙模型为基础的，没有考虑裂隙的壁面局部接触对水流、水-岩热交换以及岩体传热的影响。针对粗糙壁面裂隙水流过程，阐述了基于Stokes方程的Reynolds润滑方程及Hele-Shaw裂隙模型，采用MATLAB软件中的PDE工具求解，并与Walsh的等效水力开度公式进行对比；分析壁面局部接触裂隙水流-传热与填充裂隙水流-传热的相似性，提出了瞬时局部热平衡假设的适用条件，并在裂隙局部接触体传热满足Biot数条件的前提下，计算分析裂隙局部接触体与水流之间的局部热平衡时间及其影响因素；在裂隙局部接触体与水流之间满足瞬时热平衡假设的前提下，利用填充裂隙水流-传热的解析解，计算了壁面局部接触裂隙水及两侧岩石的温度分布，并分析了裂隙局部接触面积率、裂隙开度、裂隙水平均流速对岩石温度和裂隙水温度的影响特征，结果表明：（1）在设定条件下，由于裂隙局部接触体与裂隙水流之间的热交换，裂隙水流对其两侧岩石温度的影响范围随接触面积率的增大而减小，裂隙两侧岩石对裂隙水流温度的影响程度随接触面积率的增大而增大；（2）裂隙开度和裂隙水流速对岩石温度和裂隙水温度的影响方式的影响是一致的，即由于裂隙水流量随裂隙开度和裂隙水流速的增大而增大，裂隙水流对其两侧岩石温度的影响范围随裂隙开度和裂隙水流速的增大而增大，裂隙两侧岩石对裂隙水流温度的影响程度随裂隙开度和裂隙水流速的增大而减小。

基于一系列同一温度、不同初始含冰量和应变率条件下的高含冰冻结粉质砂土的单轴压缩试验，开展了高含冰量对冻结粉质砂土变形行为和强度特性的初步研究。结果表明：随着试样中初始含冰量的增加，冻结粉质砂土的塑性增强，当初始含冰量超过210.1%后，应力-应变曲线趋近于冰的特性，可用修正的Duncan-Chang双曲线模型较好地描述其单轴压缩应力-应变关系；当应变率为0.083×10-3 s-1和0.467×10-3 s-1时，其初始切线模量呈非线性增大，但当应变率为0.667×10-3 s-1时，初始切线模量增大到一最大值之后转而减小，并且影响程度与应变率大小有关；当初始含冰量从32.9%增加到304.0%，冻结粉质砂土强度也是先非线性增大，然后逐渐趋于稳定，两者可用对数函数关系很好地描述。其研究结果可为开展高含冰冻土区路基的稳定性评价提供基础。

利用空心圆柱扭剪仪对杭州软黏土进行了一系列不排水试验，包括对原状软黏土在不同主应力方向上的定向剪切试验和主应力轴旋转试验以及对重塑软黏土的主应力轴旋转试验，主要研究不同应力路径下软黏土非共轴角的发展特性以及中主应力系数b、初始剪应力水平和次生各向异性对其非共轴特性的影响。试验结果表明，软黏土的非共轴特性虽与砂土存在相似之处，但又不尽相同。原状软黏土在定向剪切条件下的非共轴角均较小，并且与加载方向有关，然而受剪应变发展的影响，试样接近破坏时的非共轴角并不为0°；主应力轴旋转条件下，无论原状还是重塑黏土其非共轴角均随主应力方向角? 增加而循环波动变化，且周期约为90°；非共轴角基本随中主应力系数b的增加而减小，但这种影响并不十分显著；剪应力水平对非共轴角的大小和发展趋势均存在一定的影响。对于重塑土的试验表明，软黏土的非共轴特性并不完全由土体的初始各向异性所决定，次生各向异性的影响也很大。

为了查明高储能岩体快速卸荷变形破坏机制，设计了锦屏大理岩岩爆试验，对岩爆试件的宏观破坏特征、声发射过程等进行研究。根据以往真三轴岩爆试验特征进行了全程和非全程试验，记录其过程及声发射特征。对比分析两者的宏观破坏特征，解释了岩爆试验的渐进破坏过程。试验结果表明：在大理岩岩爆试验中，岩石试件的宏观破坏是由表及里的；张性裂纹的出现要早于剪切裂纹，剪切裂纹搭接相邻的张性裂纹（或临空面）形成圈闭，圈闭内的岩石碎块出现剥离或以一定初速度弹射；剪切面上岩粉的存在意味着剪切裂纹萌生扩展过程伴随着大量弹性应变能的释放；与其他的岩爆分类和机制相比，岩爆渐进破坏观点能够较好地解释岩爆机制。

梁板式桩筏基础作为新型风机基础，前景广阔，适当优化结构，可节约成本。采用大型室内模型试验，研究了梁板式桩筏基础在不同筏板刚度情况下的受力变形特性，同时讨论了桩土荷载分担比的关系。研究表明，在工作荷载范围内，适当增大筏板刚度，桩平均轴力增加，外圈桩承担的荷载增大，内圈桩的轴力减小，环梁及肋梁弯矩减小，但继续增加刚度，对桩身轴力、环梁弯矩、肋梁弯矩的影响并不大；随着荷载的增大，土体承担的荷载比逐步增大，趋于稳值。随着梁板式基础刚度增加，基础内外差异沉降减少，但是达到一定刚度后再增加刚度对变形影响较小。梁板式基础刚度的变化会影响基底反力分布的均匀性，且存在一个最优刚度，使基础底部反力分布最为均匀，本次试验中12梁的梁板式基础基底反力比6梁和实体基础更均匀。桩基的分布和梁的分布存在相互影响，改变梁的分布会影响桩顶力，而桩基在梁底下又会使梁的应力产生重新分布。研究成果可为设计桩筏基础提供参考依据。

因为克里金插值方法考虑了样本的空间统计特征而被广泛应用于地层建模。但对于地层尖灭、缺失等不连续地层情况，常用的克里金方法（如普通克里金方法）通常给出较为平滑的地层厚度估计结果，在地层分布边缘的局部范围内与实际情况相差较大。针对不连续地层，提出一种采用指示克里金和普通克里金相结合的地层厚度估计方法。该方法首先采用指示克里金方法估计地层分布范围，然后采用普通克里金方法估计分布范围内的地层厚度，并根据估计标准差来评价地层厚度的不确定性。将提出的方法应用于上海长江隧道的地层建模，通过交叉验证，证明了该方法在地层分布边缘的局部范围内能明显改善地厚度估计结果，标准差降低了15%～18%，得到了比普通克里金和线性插值方法更接近真实情况的地层厚度估计值。

第I部分[1]提出了一个两相流-岩层流固耦合模型，为了应用该模型对超临界二氧化碳注入过程中岩层力学响应和流体运移进行评估，采用Comsol商业程序，提出了相应的数值分析方法。给出了模型参数的确定方法，并采用室内试验数据对模型进行了验证；通过现场的温度和压力条件以及岩层的Van Genuchten参数，确定了二氧化碳的密度和黏度。基于三轴压缩试验、有效应力系数试验和渗透性试验，对力学模型及耦合关系中的参数进行了验证。最后给出一个应用实例，该岩层位于地下680～700 m深度，宽度为100 m，分析了不同二氧化碳注入速率下注入压力的演化规律，得到了岩层中孔隙压力、竖向应变和损伤变量的分布，并对二氧化碳的运移规律也进行了分析。研究结果为超临界二氧化碳注入过程中岩层力学响应和流体运移的评估提供了理论基础。

樟树现代医药物流中心项目区周边采卤井引发的地面沉降是关系到项目区能否投入建设的关键问题。Mogi模型是基于半无限空间弹性理论的地面沉降预测模型，而盐矿采空区地表沉降变形的主要诱因是地下腔体体积的蠕变收缩，通过引入稳态蠕变阶段盐溶腔体积收缩解析解，对Mogi模型进行改进，并应用于项目区的地面沉降预测，利用沉降叠加的方法获得采卤井群诱发地面沉降发展趋势。结果显示：樟树医药物流中心周边卤井群蠕变引发的地面沉降及地面倾斜均在地基基础设计规范要求范围内；随着与井群距离的增大，项目区内地面倾斜呈现先增大后变小的趋势。同时，利用改进的Mogi模型得到的地面沉降和地面倾斜与相同条件下数值模拟沉降结果有着良好的相似，改进的Mogi模型为盐矿采空区及盐穴储气库的地面沉降分析提供了一种准确、快速的方法。

岩体完整性是进行巷道顶板稳定性分级的一个重要指标，当前分级方法均是从一维角度对岩体结构进行描述，不能全面刻画出三维空间上顶板围岩的完整性。针对这一缺陷，引入裂隙岩体块体化程度理论，以块体化程度代替常规标准中表征岩体完整性的岩体质量RQD值和节理间距两项子指标，开展裂隙岩体巷道顶板稳定性分级研究，创新形成了一种适用于裂隙岩体顶板稳定性分级的BT分级方法。以块体百分比和块体体积曲线为基本依据，构建出裂隙岩体巷道顶板围岩块体化程度的解算流程；运用AHP法对稳定性影响因素权重进行了排序，制定出稳定性分级方法与标准。以铜坑矿92号矿体裂隙岩体试验区巷道顶板结构面调查数据和岩石力学参数为基础，运用传统分级方法RMR法和BT法分别对各试验区巷道顶板稳定性进行评价，对两种分级结果进行比较分析，结果表明：与传统的RMR法相比，BT法在稳定性描述、分级准确性和安全管理指导作用等方面更为优越，更能够客观真实地反映出裂隙岩体巷道顶板稳定性。研究成果可为复杂裂隙岩体条件下的巷道顶板安全分级与管理提供更为可靠的科学依据。

为研究沟谷多级折射高速远程滑坡超前冲击气浪的特征，以牛圈沟滑坡三维地形形态为原型，采用CFD软件，引入Voellmy准则定义运动阻力，在反演碎屑流运动全过程的同时，对其冲击气浪的流场特征进行了数值模拟，分析其形成的动力学机制。结果表明：(1) 牛圈沟滑坡从启动到停止历时为119 s，最大速度出现在滑体内部靠近前缘处，峰值分别为14 s的52 m/s、27 s的55 m/s和50 s的49 m/s。(2) 气浪速度的最大值50 s时为38 m/s，其压强的最大值达657 Pa，相当于11级暴风。(3) 当碎屑流前方出现高大的障壁时，来不及扩散的高压气流产生极为明显的压强梯度；当其前方遇跌坎或翻越山脊冲向山坡下方在其速度瞬间增大的同时，强烈压缩前方空气并导致其压强值局部出现陡增。

三河口水利枢纽是引汉济渭工程两大水源工程之一，边坡岩体变形特性是主要的岩石力学问题，为此用刚性承压板法和钻孔变形试验，针对坝肩边坡不同岩性、不同风化程度岩体开展了大量原位试验。综合分析92个点刚性承压板变形试验成果，获得了不同岩体变形参数范围，重点讨论了不同变形曲线类型、各因素对试验成果的影响。介绍了钻孔变形试验方法及原理，分析了坝肩边坡岩体钻孔变形试验成果，最后对两种方法的变形试验进行对比，并综合评价了边坡岩体的变形特性。结果表明，该工程坝肩边坡岩体具有较高的变形参数，变形曲线大部分为直线型，岩体变形特性与岩体类别密切相关，两种试验方法所得岩体变形参数总体趋势一致。

目前，针对珊瑚礁的钻探勘察工作十分有限，获取完整的珊瑚礁地质信息则更加困难，而开展珊瑚礁的研究对我国海洋资源的开发和利用具有重要意义。结合西沙琛航岛地质调查，应用数字钻孔摄像技术，获得大量第一手地质资料，由于传统的岩体完整性指数（RMDI）法并不完全适用于珊瑚礁岩体的评价，考虑到珊瑚礁岩体的孔洞尺寸效应，提出珊瑚礁孔密度的概念，并建立孔密度函数和块度函数，从而改变传统RMDI法中的? 值，重新构建珊瑚礁岩体完整性密度函数（DIDF），最终确定珊瑚礁RMDI值，对珊瑚礁岩体的完整性进行评价，并应用于南海西沙群岛琛航岛数字钻孔摄像工程地质勘测中CK1孔的完整性评价，与其他评价结果一致，结果表明：高精度的钻孔图像能为珊瑚礁岩体完整性评价提供可靠的结果；孔密度函数能反映钻孔壁孔洞对珊瑚礁岩体影响程度的轴向分布状况；DIDF能反映钻孔孔壁珊瑚礁岩体完整程度的轴向分布状况；RMDI法用于评价珊瑚礁岩体完整性是可行的，能实现全孔或局部孔段的珊瑚礁岩体完整性评价。

盾构近距离穿越大型立交桥超长桩基础会对桩基础及上部桥梁结构产生不利影响。通过对盾构近距离侧穿超长桩基础过程进行数值模拟，研究了不同深度处盾构掘进对超长桩承载性状、变形和内力的影响。研究表明：盾构近距侧穿超长桩会导致桩身出现较大变形及内力，且隧道轴线与超长桩处于不同相对位置时会对桩的特性产生不同影响。其他条件不变时，盾构从桩身上部的近距离穿越，将引起桩身最大的横向水平位移；盾构从桩身中部近距离穿越则将引起桩身产生沿盾构掘进方向的最大的水平位移；盾构从桩端附近穿越时将引起桩身产生最大的竖向位移；盾构从桩身中下部穿越时将引起桩身产生最大的附加轴力。桩身侧阻在隧道轴线附近呈“S”型，同时桩身轴力最大值也出现在隧道轴线附近。盾构导致桩身产生纵向和横向变形延伸至桥面高度的变形量相当可观。当盾构穿越高架桥梁基础时应该严格控制桩顶水平位移。

重大建设项目对施工过程中岩土体稳定性提出了更高的要求，常以一种动态设计施工模式来应对工程体的各类突发状况与病害。流变损伤模型既能反映岩土体在施工过程中变形的时效发展，又能反映其力学性质的时效劣化，继而能较准确地掌握工程体动态稳定性。基于以上考虑，为体现卸载边坡工程在卸载回弹阶段的瞬时塑性特征和时效演化阶段的黏塑性特征，因此，在流变模型中引入加载塑性元件和黏塑性元件，建立了复合黏弹塑（弹-黏-黏弹-黏塑-塑）模型，室内岩石压缩（卸载）蠕变试验证明了该流变模型的合理性，并对其参数进行辨识。在此基础上，从几何研究方法出发，引入反映节理分布的初始损伤张量及一种等效的依据黏塑性偏应变推导出的损伤演化方程，最终建立了一种新型的节理岩体等效流变损伤模型。将此模型用于川东红层某软硬岩互层型路堑边坡的卸载分析，结果表明：随不同的开挖阶段，易损部位（软岩集中段、软岩深埋段、软硬交接硬岩段）在瞬时卸载回弹阶段的塑性损伤和时效演化阶段的黏塑性损伤逐渐积累，边坡浅表部逐渐出现卸载损伤（松弛）带，在损伤累积中边坡各部位蠕变速率呈不同程度的增长。计算结果较好地反映了边坡变形、损伤发展与动态稳定性特征，其研究结果对于指导支护时机及相应的信息化施工具有一定的意义。

位于采煤影响区的高压线、输气输油管道、河道等设施对地表动态移动极为敏感。以甘肃某煤矿在金沙河下开采为背景，通过现场地表移动监测，获得薄冲积层条件下综放开采地表动态移动变形规律。研究表明：薄冲积层下综放开采地表具有下沉移动起始期很短、活跃期较长等特点。地表移动活跃期位于工作面前方110 m至工作面后方400 m范围内，历时185 d，期间地表点下沉量可达到该点总下沉量的90.7%；地表移动剧烈期在工作面后方50 m至150 m范围内，但剧烈扰动时间相对较短，历时约60 d。基于测点下沉曲线为S型分布、下沉速度曲线类似为正态分布特点，建立了考虑开采时间和工作面推进速度因素的地表下沉及下沉速度动态模型，并追踪刻画出地表测点往复式下沉与水平运动的轨迹。薄冲积层下开采，地表裂缝更易平行于工作面走向方向发育，并且随工作面的推进，地表裂缝具有前移和密集区向工作面外侧小范围扩大的时空特征。

离岸深水全直桩码头结构长期承受波浪力、撞击力等动荷载作用，仅从静力角度分析不能满足工程设计要求。为研究离岸深水全直桩码头结构动力简化计算方法，利用ABAQUS软件建立了全直桩码头的嵌固点模型和结构-地基相互作用的三维弹塑性有限元模型。基于所建立的有限元模型，采用模态分析法研究了上述码头结构的自振特性。分析表明，结构基本周期较长，与波浪力、撞击力荷载周期接近，结构动力响应突出。进一步计算发现，全直桩码头结构在波浪力、撞击力荷载作用下的动力响应有限元计算结果与采用单自由度系统位移动力放大系数理论公式计算结果吻合较好，由此提出全直桩码头结构动力响应可按单自由度系统位移动力放大系数理论公式进行简化计算。在此基础上，结合规范中的m法、p-y曲线法、NL法提出了上述码头结构动力简化计算方法，通过与动力有限元计算结果对比，验证了所建立简化计算方法的正确性。

基于能耗分析理论，假定黏聚力和内摩擦角按不同折减系数进行强度折减，采用不同边坡综合安全系数定义方式，根据虚功原理推导了各自综合安全系数的目标函数表达式。采用序列二次规划法和内点法编制了非线性规划迭代程序，对综合安全系数目标函数进行优化求解。依据算例结果探讨了双强度折减技术评价方法对边坡安全系数计算的影响规律。研究结果表明，边坡稳定性影响因素众多，抗剪强度参数c与φ的折减系数之间不存在惟一确定的函数关系，现有预先假定黏聚力和内摩擦角按某一比例进行强度折减的处理方法尚难以完全合理解释；通过强度折减的最短路径来定义边坡综合安全系数的方法物理意义更为明确。研究结论可为工程技术人员加深采用强度折减技术进行边坡稳定性分析的认识提供有益参考。

通过分析顺层岩质边坡中的水力作用，建立了出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞两种情况下顺层岩质边坡的水力学模型；推导出了用无量纲参数（Q、P、S）形式表达的边坡稳定性安全系数Fs的表达式；绘制了边坡后缘张裂隙充满水后几何要素岩层倾角?、张裂缝高度Z/边坡高度H与无量纲参数（Q、P、S）的关系曲线，能为分析不同的边坡几何要素、水深、不同抗剪强度对边坡稳定性的影响提供方便。选取宜巴高速公路典型顺层岩质边坡进行研究，结果表明：对于出流缝未被堵塞的情况，水力作用使边坡稳定性安全系数降低程度为33.33%，是触发顺层岩质边坡滑移破坏的主要因素；出流缝被堵塞情况下边坡稳定性安全系数要比出流缝未被堵塞情况下约降低0.458。其研究成果对顺层岩质边坡工程设计和施工优化具有重要指导意义。

岩石单轴抗压强度是工程勘察中最基本的岩体力学参数之一，已广泛应用于岩石地基设计、隧洞围岩分类、岩体质量分级、土石开挖分级和岩石地基验收中。重庆市区约70%面积坐落于侏罗系中统沙溪庙组地层之上，研究沙溪庙组地层岩石单轴抗压强度具有十分重要的意义。从工程勘察的实践出发，通过对重庆市沙溪庙组岩石抗压强度的统计和对软化系数的研究，建立了饱和抗压强度与天然抗压强度之间的经验公式。通过对计算值和试验值的大量对比，结果显示，计算值的可靠性高，可替代试验值，应用前景广阔。

采空区稳定性的问题由来已久，但目前对采空区的整体稳定性评价结论几乎仍停留在定性层面上，特别是对于条件复杂的大规模地下矿山采空区，若能将其量化则在很大程度上将会对矿山安全提供一定的保障。针对大规模采空区稳定性的难题，在数值模拟的基础上引入采空区破坏概率的概念试图解决这一问题。在FLAC3D后处理的过程中，结合统计学中概率的基本原理，利用Excel的风险分析插件@Risk对FLAC3D网格单元的计算结果进行统计分析，并以95%的置信区间为准，从主应力、剪切破坏判据Fs以及弹性应变能等方面深入研究分析采空区的破坏概率，进而将采空区稳定性问题得以量化，同时得出了大量岩石网格单元主应力和弹性应变能分布服从韦布尔分布(Weibull)和对数正态分布(lognorm)的规律。量化不仅解决了空区稳定性的问题，也将为数值模拟开拓更为广阔的应用空间。

针对动力场天然无限地基的数值模拟与地震波输入问题进行了一些有意义的研究，评述了现有动力计算常用无限元的优缺点，详细阐述了ABAQUS无限元理论体系框架，并加以改进，提出一种考虑外域地震动影响的ABAQUS动力无限元人工边界。采用等效边界力的叠加原理，对入射波和散射波分开处理，视入射波和散射波在边界上互不影响，将输入地震动转化为作用于有限元无限元交界面上的等效应力的方法来解决外源波的入射问题。算例验证结果表明：内源振动和固定边界会出现失真和扰动现象，同时该计算结果与黏弹性边界的计算结果对比可知，该方法对外行散射波的过滤作用优于黏弹性边界。因此，改进的ABAQUS动力无限元人工边界理论方法有效且具有一定的稳定性。

预应力锚索作为岩土工程的一种主要加固技术已得到日益广泛的应用，但现有的计算方法难以反映岩体、砂浆、钢绞线相互之间的滑移变形等实际情况，计算结果难以体现实际的加固效果。通过研究接触面的特性引入损伤软化概念，建立了包含钢绞线、砂浆、接触面的损伤软化精细有限元模型，并与现场试验进行了对比分析。该模型优点是精细地描述了钢绞线、砂浆和接触面等结构的力学行为，可以反映接触面力学材料损伤软化的过程，更加精确地反映了锚固段的力学变化过程。试验结果对比显示，两者随着荷载不断加大，锚固段接触面上的剪应力峰值由端口往里转移。当端口处于弹性阶段，峰值在端口，呈指数衰减模式；当端口处出现损伤软化，峰值往里转移。计算分析反映的锚固段应力变化规律与试验基本一致。

临界滑动面搜索一直是边坡稳定性分析中十分重要的课题，由于极限平衡法具有理论简单，易于被工程师掌握的优点，因此，仍在工程应用中占主导地位。剩余推力法是国内学者提出的一种简单实用且有较高精度极限平衡法，已被纳入国家规范。针对目前剩余推力法条间力假设简单，只考虑了力的平衡而忽略力矩平衡的缺点，通过Spencer法迭代构造了严格剩余推力法边坡临界滑动面搜索优化的模型，并结合蚁群算法搜索出了最大的剩余推力相应的临界滑动面。该模型具有精度高，收敛快的特点。最后给出的两个算例与传统的蚁群算法直接搜索安全系数最小得到的结果做了比较，表明了本文方法的正确性。

弹性地基梁法常用于研究土和结构的相互作用，对于均布荷载和边界条件简单的弹地基梁，采用理论解即可方便地进行计算。侧向荷载作用下桩体、嵌入式挡墙一般根据弹性地基梁理论进行分析，并假定基床系数随深度增加。对于基床系数呈线性分布或呈均匀分布但边界条件复杂的弹性地基梁理论求解困难，通常采用有限差分法或有限单元法近似求解。采用有限单元法计算线性分布基床系数弹性地基梁时，若单元划分数量不够，就存在计算精度不足的问题。采用加权余量法推导了更为精确的2节点5次位移函数和相应的单刚矩阵，得出了线性分布荷载作用下挠度的5次多项式近似解，从而实现只需划分很少的单元数，节点位移及单元内位移的分布即可达到较高的计算精度，极大地提高了计算效率，单元内力的分布可直接由位移函数导出，简化了后处理计算程序。

土的蠕变是指土在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。研究土的蠕变性质对于确定土的长期强度有重要意义，土的蠕变研究也是近几年的研究热点。然而，土的蠕变试验周期特别长，因此简便、易行又有一定可信度的蠕变试验仪器，对于土蠕变性质的研究有较大的推动意义。直剪蠕变试验是研究确定土的蠕变性质的一种最简单、最直观的试验方法。但由于该试验只是控制剪切力不变，剪切过程中，试样受剪面积逐渐减小，剪应力持续增大，整个过程并不是蠕变。通过在传统仪器上附加一个简单装置，利用液体的浮力来控制试验剪切力，从而使得试样在剪切过程中的剪应力不变。在对仪器进行相应改进后，做了对比试验，检验该装置对剪应力的控制效果，试验结果表明，该简易装置可在一定程度上控制剪应力。