针对已有突变理论仅对单块板裂岩体进行分析的局限性，提出将板裂化岩体作为整体进行研究，考虑了劈裂岩体间的水平应力，改进了突变理论模型在岩爆分析中的应用，并分别计算对比了单块岩板及板裂岩板组合在准静力及动力扰动两种条件下的岩爆倾向性。研究结果表明，准静力条件下单块岩板突变特征值?变化趋势平缓，而组合岩体由于等效抗弯刚度较大，? 急剧增大；准静力条件下岩板组合的岩爆深度明显大于单块岩板时，岩爆深度达到0.76 m；随岩板厚度增加，突变特征值?逐渐增大，不再满足岩爆的充分条件，施加竖向扰动应力即可重新满足突变条件，所需外界扰动应力由几兆帕增大至几十兆帕。

通过框筒结构体系下变桩长CFG桩复合地基模型试验，实测得到了其基底反力及变形特征并进行了分析，得出了以下结论：（1）采用长桩强化核心筒区、短桩相对弱化外框架柱区，核心筒与外框柱中间区域采用中等长度桩，在使用荷载水平下，基础中轴线纵向挠曲为0.25‰，基础对角线纵向挠曲为0.21‰。（2）在使用荷载水平下，核心筒区桩顶应力明显高于外框架柱区，核心筒区桩顶应力相对均匀，角桩最大，边中桩次之，中心桩最小；核心筒区桩间土应力与外框架柱区相差不大，整体上桩间土应力分布较为均匀，3个分区的桩间土承载力均可充分发挥。（3）在使用荷载水平下，核心筒区基底反力最高，分布较为均匀，呈线性分布；核心筒区至外框柱区基底反力逐步衰减；外框柱区域基底反力最低，分布较为均匀，基本呈线性分布；基底反力总体上呈盆形分布，基底反力分布与复合模量相关性明显，大致成线性关系。

文献检索表明：目前国内外还没有一个能较准确地计算牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式扩散参数（如半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度等）的理论公式，导致理论远滞后于工程应用。以牛顿流体流变方程及渗流运动方程为基础，研究了牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度的理论计算公式；分析了牛顿流体的流变性、注浆压力、地下水压力及配置流体的水体温度对牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度的影响；并设计注浆试验对其进行验证。结果表明：由牛顿流体柱-半球面渗透注浆形式半球体部分扩散半径与柱体部分扩散高度的理论公式计算得到的半球体部分扩散半径和柱体部分扩散高度理论值与注浆试验实测值间虽有30%左右的差异，但它们都处于可接受误差范围内。因此，研究成果可为实际注浆施工提供理论支撑与指导作用。

厚填土场地地基自身固结变形对桩基产生的负侧摩阻力不可忽视。依托实际工程现场监测资料，对厚填土场地的桩基负侧摩阻力的分布规律进行分析，提出了简化的负侧摩阻力沿轴向线性分布理论计算图及负侧摩阻力系数计算方法。通过与监测资料进行的对比分析，得到本工程填土场地基桩的负侧摩阻力系数为0.09～0.15，验证了所提出的计算方法的合理性，为以后类似场地地基桩基的合理设计提供参考依据和工程借鉴。

基坑的平面形状、尺寸以及围护结构的入土深度都会影响基坑的抗隆起稳定性，但现行规范推荐的抗隆起稳定安全系数算法均不能反映这些因素的综合影响。为解决这一问题，区分不同情况，对基坑底隆起破坏可能的模式做了必要的分类，分别给出了不同破坏模式情况下抗隆起稳定安全系数的计算方法。基于此方法，基坑围护结构的强度、刚度和入土深度都会影响基坑的抗隆起稳定性。计算分析表明，无论是对于排水情况还是不排水情况，狭窄基坑都具有更好的稳定性，而围护结构的入土深度可提高基坑的稳定性。改造后的基坑安全系数使传统算法可以考虑更多因素，为狭窄基坑缩小围护结构入土深度提供了一个理论手段。

黄土高填方成为岩土工程领域新的研究课题，研究前景非常可观。针对延安新区黄土高填方工程做了大量的室内压缩固结试验和增湿变形试验，讨论了压实黄土的变形特性，构造了压实黄土应力-应变关系的最佳拟合模型，并且利用试验数据对百米高填方在不同压实度条件下的压缩固结变形量及增湿变形量进行了预测，分析了各种变形量所占的比例。结果表明，（1）压实黄土在侧限条件下的应力-应变关系可以用Gunary模型拟合；（2）压实黄土在低压实度时低压下产生湿陷变形，高压不产生，中等压实度时低压下不产生湿陷性变形，但高压产生；随着压实度的继续增大，低压及高压下均不产生压实黄土的湿陷性变形；（3）在最优含水率条件下，利用试验数据对百米高填方在不同压实度下的工后沉降量进行预测，可指导现场施工并检验施工质量；（4）压实黄土压实度越高，总变形量越小，遇水增湿变形量占总变形量的比例越大，压缩固结变形量占总变形量的比例越小。

由于库水位升降及降雨等原因，岩体经常处于干湿交替状态，对岩体工程的长期稳定性不利。以三峡库区泥质砂岩为研究对象，进行了酸性环境干湿循环交替作用后的常规单轴与三轴压缩试验研究，获得了泥质砂岩在酸性溶液浸泡干湿循环后的相关力学参数。相对于没有经过干湿循环作用的干燥试件，经过不同次数的干湿循环作用后，泥质砂岩的弹性模量、单轴抗压强度、黏聚力与内摩擦角都有不同程度的降低。各个力学指标的总体变化趋势是在第一次饱水之后有大幅度的降低，此后随着干湿循环次数的增加其降低的幅度逐渐减小。同时，酸性溶液的pH值对力学指标的影响很大，存在对泥质砂岩力学性能影响较大的一个临界pH值，低于此值酸性溶液对泥质砂岩力学性能影响显著增大，高于此值酸性溶液对其力学性能影响较小。

土的蠕变性质受到许多因素的影响，在不同的应力条件下土会呈现出不同的性状。天津滨海吹填软土同样具有一般软土的蠕变特性，以其为研究对象，利用土体三轴流变试验机进行了三轴不固结不排水蠕变试验和单轴压缩蠕变试验，并选取了10个时间节点取样进行微型十字板剪切试验，研究抗剪强度变化规律。试验结果表明，单轴压缩蠕变和三轴蠕变历时曲线都具有非线性的特征，随应力水平的提高，单轴压缩蠕变的应力-应变等时曲线向应力轴靠拢，三轴蠕变的应力-应变等时曲线向应变轴靠拢；线性蠕变变形的情况下黏滞系数主要与时间有关，非线性的情况下与时间和应力水平都相关；在三轴蠕变状态下压缩模量随时间增长而减小，长期强度随时间先降低再趋于稳定；单轴压缩时压缩模量随时间增长而提高，长期强度随时间先增长后稳定。最后经过推导得出了不同应力状态下的长期强度随时间、偏应力的函数关系式。

为了高效和准确地确定堆石料的非线性本构模型参数，提出了基于响应面方法的参数反演方法。采用有限元方法数值模拟了堆石坝的分层填筑过程。建立了堆石坝变形观测点沉降的响应面函数，确定了多项式响应面函数的系数。根据堆石坝竣工期变形观测数据和确定的响应面函数，采用优化方法反演确定了堆石料本构模型参数。工程实际应用结果表明，该方法具有较高的计算效率，预测的堆石坝沉降变形与现场观测值吻合较好。

为全面考虑路堤荷载下搅拌桩复合地基的桩土非等应变特性，将路堤、桩体、桩间土及下卧土层整体考虑，在总结前人试验结果基础上提出简化的桩土应力比和桩土差异沉降两阶段模型，改进了现有的桩顶平面处的桩土应力比计算方法。根据实际的应力状态计算桩侧摩阻力，计算桩土荷载分担，进而得到桩体和桩间土沉降。通过各子系统界面处的位移和应力边界条件考虑其相互作用，得到了路堤荷载下搅拌桩复合地基总沉降计算模型。对比淮盐高速公路试验段搅拌桩复合地基的实测沉降、文中模型以及传统复合模量法计算结果，验证了该模型的正确性，结果表明模型计算沉降与实测数据吻合，较常规的复合模量法计算结果更接近实测值。

基于砂土与土工格栅、土工织物界面的室内大型直剪试验，分析了两种不同界面的力学性能。试验结果表明，峰值、残余剪切应力与界面剪胀性曲线存在一定的联系，即峰值强度通常会发生在界面相对减缩过程结束和残余剪切强度发生在界面的相对剪胀过程结束。加载过程中由于土工合成材料的逐步磨损、褶皱或者断裂导致了筋土界面强度出现较为明显的强度软化现象，在界面抗剪强度的研究中不可忽略。在试验基础上提出一种能够描述筋土界面力学性能的组合本构模型，该模型包含4个关系式：(1) 峰值、残余强度包络线；(2) 强度峰值前的双曲线模型；(3) 强度峰值后的位移软化模型；(4) 反映剪胀特性的界面剪胀模型。该组合模型的预测结果与直剪试验结果吻合较好，表明所用模型是合理的。

页岩气是一种重要的非常规天然气资源，正在改变世界能源、经济和政治格局。渗透率是评价页岩气藏商业开采可行性的重要参数之一，由于页岩的致密性，页岩气的流动机理不同于常规气藏，因此，页岩储层渗透率测试和页岩气流动模型已成为当前国际研究的热点课题之一。在对页岩气开采技术简单介绍的基础上，综述了页岩储层渗透率测试的试验和理论研究现状，分析了气体吸附对页岩渗透率的影响。阐述了页岩气流动模型的最新进展，分析了双重孔隙模型描述气体迁移的准确性，提出了描述均匀储层中页岩气解吸-扩散-渗流多级运移模型。评述了页岩气开采的温室效应和对地下水的影响，并简单介绍了适合页岩气开采的新技术即无水压裂开采技术，即采用CO2对页岩气藏分段压裂，同时将CO2埋存于废弃井中。最后，对页岩储层渗透率测试和页岩气流动模型研究的新发展以及无水压裂技术进行了展望。

高喷插芯组合桩（简称JPP桩）是一种新型复合材料桩，实现了刚性桩的效果、柔性桩的成本，在基坑支护等工程中得到应用，但其水平承载性能的研究落后于工程实践。为了研究不同组合形式的JPP桩水平承载特性，利用自主研制的桩基模型试验加载系统进行了4种不同组合形式下JPP桩水平载荷试验，研究结果表明：分段组合II的水平承载能力最高，上组合与分段组合I相近，下组合的水平承载能力最低，表明越多的分段组合呈现出整体承受水平荷载的能力。桩身最大弯矩出现在距离桩顶以下3~4倍芯桩桩径处，该部位相对薄弱，易发生破坏。地面下一定深度范围内的土体特性将直接影响着桩的水平承载能力。

通过直剪试验和三轴试验，研究了超固结状态和正常固结状态土强度指标的差异性。抗剪强度指标在大于和小于前期固结压力的压力段明显不同，试验资料整理时应分别确定抗剪强度指标。剪切前，试样在其自重固结压力（重塑土为预固结压力）下作预处理，比较了在垂直压力或围压小于前期固结压力和大于前期固结压力两个压力段的强度指标，前者不固结不排水剪黏聚力c小于后者，内摩擦角φ大于后者；固结不排水剪黏聚力c大于后者，内摩擦角φ小于后者。重塑土强度试验模拟的应力历史很难真实反映实际工况土体的强度特性，室内试验应尽量使用原状土进行抗剪强度测试。室内试验确定土的抗剪强度指标时，应先确定地基土的前期固结压力、K0状态参数，按工程实际应力状态确定。

通过相似配比试验，研制不同砂胶比的低强度相似材料，分析了砂胶比和胶结材料中水泥含量对其物理和力学性质的影响及其变化规律。根据上横山多层页岩矿床赋存条件和相似模拟试验要求，确定了3个可行的、有效的相似材料配比，结合相似模拟条件构筑了多层页岩矿床相似材料模型。试验结果表明，相同砂胶比的低强度相似材料的密度、抗压强度、弹性模量和泊松比均随胶结材料中水泥含量的增加而增大；密度、孔隙率、弹性模量和泊松比在低砂胶比条件下具有更小的波动性。进一步研究发现，选择的低强度页岩相似材料实际相似常数与设计相似常数误差≤1.77%；利用数值模拟回采矿床矿柱的变形特征与相似模拟试验基本相似，应变变化幅度≤8.76%，试验模型在多层页岩矿床模型试验研究上具有一定的合理性。研究结果为有效的进行多层页岩矿床地下开采研究提供科学依据和试验基础。

基于层状体系解析刚度矩阵理论解，结合5节点Gauss-Legendre求积公式，提出了层状地基中顶管施工正面附加推力、掘进机与土体之间摩擦力以及共同作用力引起的附加荷载计算方法，分析了顶管推进引起的土体竖向附加荷载分布规律，也研究了地基等效均质性、土层力学参数、计算点间距以及顶管埋深等因素对顶管施工诱发附加荷载的影响效应。研究结果表明，掘进摩擦力引起的附加荷载在掘进面前方迅速达到压应力峰值，其量值大小和影响范围均要大于正面附加推力，是顶管施工引起临近地层附加荷载的主要影响因素。此外，层状地基土体参数的改变会对顶管施工扰动地层的附加荷载产生一定影响，地基等效均质性、计算点间距以及顶管埋深等因素对附加荷载大小及分布均存在显著影响。成果可为合理制定顶管开挖对周围土工环境的保护措施提供一定理论依据，也可为其他盾构隧道工程提供一定的理论参考。

探索了一种由土壤基本物性指标、气象数据预测非饱和土表层蒸发过程的方法。通过土壤基本物理性质（颗粒分布、土粒相对密度、干密度）预测出土-水特征曲线（SWCC），进而得到土壤气相对湿度与含水率的关系，采用Penman-Wilson模型预测出了非饱和土表面的蒸发曲线。通过该方法，只需实地采取土样，获取其基本物理性质，由任意时刻土壤的含水率及气象数据就能预测出该时刻土表的蒸发速率。采用自制的自动蒸发测量系统进行浅层土蒸发试验，得到了蒸发曲线，与预测结果进行比较发现预测蒸发过程与实测结果一样皆由临界含水率和风干含水率将其分为3个阶段：稳定阶段、减速阶段和残余阶段，且蒸发量吻合，证明了所提出方法的准确性和实用性，对工程界估计土表蒸发量，确定水流量边界有重要意义。

基于土钉抗拔力学模型的解析解，结合现场土钉抗拉试验工程实测数据，分析了水泥注浆体弹性模量Eg及钉土剪切变形系数K的变化对土钉受拉力学特性的影响。结果表明，随着Eg的增大，最大荷载下钉头位移逐渐减小，浅部钉土间相对位移和剪力有所减小，而深部则有所增大。Eg越大，钉土间相对位移和剪力沿钉身的变化越小，各部分侧阻分布趋于均匀。随着K的增大，最大荷载下土钉沿钉长各处的相对位移均减小，且减小比率逐渐降低，注浆对土钉的影响逐渐趋弱。相同变化率下K对土钉荷载-位移曲线的影响要大于Eg，而对钉土间剪力的影响则不及Eg的影响大。

采用棕榈作为加筋材料对上海黏土进行直剪慢剪试验，通过改变筋材的加筋率及尺寸研究棕榈对上海黏土强度特性的影响。试验表明，（1）与素土相比，加筋土的抗剪强度和黏聚力明显提高，但内摩擦角的变化较小；（2）加筋土的最优加筋率为0.6%；（3）棕榈尺寸为6 mm×12 mm的抗剪强度优于6 mm×6 mm和6 mm×18 mm的抗剪强度；（4）垂直压力为100 kPa时，应力-应变曲线呈应变软化型，随着垂直压力的增加，应力-应变曲线呈应变硬化型；（5）与素土相比，加筋土残余强度降低幅度减小，土体的抗变形能力提高，同时分析了加筋的抗剪强度作用机制，阐述了棕榈加筋材料在黏土中的作用，棕榈可作为加固上海黏土的一种有效方法。

为获得浅覆土下矩形冻结加固体的温度场分布及冻胀变形规律，以广州地铁6号线穿越3号线的冻结工程为原型，根据相似理论，设计进行了水平冻结的模型试验。结果表明，在地表散热的影响下浅埋冻结工程中紧邻地表的冻结区域降温速度较慢，形成的冻结壁是整个加固体的薄弱环节；冻结过程中冻结壁向内发展较快，其平均发展速度是向外发展速度的1.5倍左右；形成封闭的冻结壁前，采用较高的盐水温度进行冻结，可有效地控制土体的冻胀变形，冻结壁封闭后，降低盐水温度，冻胀变形会明显增加；冻胀过程中产生的冻胀力对上部土层有压密作用，使土层的冻胀变形随着埋深的变浅而减小；对于浅埋矩形地下冻结工程，上部覆土和冻结加固体之间相互影响作用明显，上部土层的散热会影响冻结加固体内温度场的分布规律，而下部冻土的冻胀作用也会压密上部土层。

针对岩体结构面力学参数的重要性，以大量工程实例为依据，以统计误差分析相关理论为基础，研究最小二乘法与M-估计法在分析结构面抗剪强度参数时的适用性。研究结果表明，在难以判断粗差的数量和比例时，很难对两种线性回归方法的优劣进行规律性的比较。考虑到数据是具有工程特性的，为更准确地处理实验数据，在以上两种方法的基础上提出了一种新的实验数据处理方法，并应用于计算李家河水库的抗剪强度参数。

在非牛顿流体黏滞阻尼元件的基础上提出了分数阶非线性黏壶元件。基于分数阶导数的定义，得到了该元件的理论表达式，其表达式与Abel黏壶的表达式相一致，进一步比较发现该元件能反映蠕变曲线的非线性加速特征。通过引入该元件建立了新的非线性蠕变本构模型。基于蠕变试验数据，对该模型进行了拟合分析。结果表明，非线性蠕变本构模型与试验数据吻合的较好，并且能很好地反映全过程蠕变曲线的特征，尤其是非线性加速蠕变阶段。

深锥浓密机是膏体技术中尾矿浓缩工艺的关键设备，深锥浓密机底流质量分数与泥层压力密切相关，孔隙比是表征底流质量分数的重要物理参数，但是孔隙比随泥层压力的变化规律并不清晰。针对这一问题，首先，提出了尾矿可浓缩性能表征的物理概念——有效孔隙比，即孔隙比减去饱和孔隙比；其次，采用某矿全尾砂进行了动态压密试验，结果表明，当泥层高度为31～200 mm，对应泥层压强为2 477～4 410 Pa，获得的底流质量分数范围为73.26%～78.30%，该质量分数范围对应的有效孔隙比为0.433～0.191。回归有效孔隙比与泥层压强数学关系得知，二者遵循幂函数Allometric模型；最后，提出了膏体动态压密数学模型，并根据模型曲线，将膏体动态压密分为3个区域：（1）线性压缩区，孔隙比随泥层压强增大而基本呈线性关系，孔隙比变化幅度较大；（2）衰减压缩区，随着压强继续增大，孔隙比下降幅度变缓，膏体趋于饱和；（3）恒定压缩区，该区域膏体达到饱和状态，孔隙比随着压强增大而基本恒定。该研究揭示了尾矿浓缩过程中孔隙比随泥层压强的变化规律，为浓密机设计及运行提供理论依据。

土-膨润土系竖向隔离墙广泛应用于工业污染场地和地下水修复工程。通过坍落度和一维压缩固结试验研究添加沸石对黏性土-膨润土竖向隔离墙材料的工作性，以及压缩和渗透特性。黏性土选用高岭土，沸石-高岭土-膨润土试样中沸石掺量为2%～40%。试验结果与以往沸石-砂-膨润土竖向隔离墙材料以及击实沸石-膨润土混合土研究结果进行对比，明确沸石掺量和粒径对压缩和渗透特性的作用规律。试验结果显示，满足隔离墙材料施工要求的含水率范围随沸石掺量增加而增大，并处于液限的0.96～1.18倍。添加细颗粒沸石对试样的压缩指数和渗透系数影响较小，渗透系数小于10-9 m/s。相反，添加粗颗粒沸石将导致微孔隙尺寸增大，并形成水能够通过的沸石网架结构，将显著增大渗透系数。试样渗透系数能够通过考虑孔隙比和液限的经验公式进行良好的预测。

桩基础研究的核心问题是桩承载力和桩-土相互作用，包括桩周土的变形和饱和土中孔隙水压力的变化。通过离心模型试验的方法，利用竖向压桩设备把桩压入土体，研究饱和及非饱和粉质黏土中单桩的竖向承载力，以及加载过程中桩周土体的变形和孔隙水压力的变化。粉质黏土饱和后，桩基的承载特性表现出软化的特点，且桩基的承载能力比非饱和粉质黏土中的桩基小，非饱和粉质黏土的压桩试验中桩基没有出现明显的极限承载力。桩基的加载特性与桩周土的变形响应具有显著的相关性，桩的加载过程对桩周土体变形的影响有一定范围，超过这个范围，土体的变形可以忽略不计。饱和粉质黏土中桩基的加载对桩周土体孔压的变化也有一定的影响范围，与桩周土体的变形范围体现出类似的规律。距离桩较近时，桩周土的变形较大；距离桩越远，土体的变形受到桩的影响越小。

为研究深大复杂基坑桩锚支护结构内力演化规律和受荷特性，以总面积约为16×104 m2、最大开挖深度为26 m的基坑工程为依托，在支护桩和锚杆钢筋上预埋钢筋计，分别对基坑开挖过程中和桩头侧向加载、不同工况锚杆拉拔过程中桩的内力和锚杆内力进行监测。结果表明：（1）随着基坑的开挖，悬臂阶段3根支护桩外侧桩身应力呈拉-压-拉变化，内侧桩身应力呈压-拉变化；同一测点钢筋应力逐渐增大，最大值位置略微下移，应力零点出现的位置随桩长的不同而不同。单支点阶段随着基坑暴露时间的增加，外露桩身应力增大，桩身钢筋应力峰值出现在开挖面附近区域，嵌固段桩身应力变化复杂且应力零点比悬臂阶段出现的早。两支点阶段桩身钢筋应力变化更复杂，主要受基坑开挖时间和预应力锚杆的张拉锁定等因素的影响。（2）支护桩、锚杆支护结构设计需考虑其最大允许变形量；满足锚固长度临界值要求后，自由段越长，锚固效果越好，锚固段越短越经济。（3）在未施加拉力和不同拉力作用过程中，锚杆受力发生重分布，与以往土质或岩质基坑认识不同。（4）锚杆侧摩阻力中性点和潜在滑移面的出现与移动是一致的，可用于确定基坑潜在滑移面位置和锚杆临界长度。

外水压力是隧洞衬砌承受的主要荷载之一，也是控制其建设与运行或检修过程中衬砌结构安全的关键因素。目前外水压力的取值仍然以经验公式为主，存在很大的局限性和不准确性。首先分析对比了衬砌外水压力的折减系数法、理论解析方法和数值分析方法几种取值方法，然后进行了不同渗透环境和衬砌支护条件下的衬砌外水压力计算。结果表明，随着围岩渗透性和衬砌厚度的增大，衬砌外表面的水压力越大；对于渗流数值计算，模型范围应取距离隧洞中心不小于30倍洞径；考虑渗流场的时间效应，开挖完成10 d后隧洞的渗流场趋于稳定，衬砌支护20 d后衬砌外侧水压力分布趋于稳定。

煤的力学性质是制定钻完井与煤层气开发方案和工程措施的重要依据，也是影响煤层气储层改造效果的重要因素。煤内部含有大量的内生裂隙、构造裂隙和微孔隙，在不同应力条件下其力学参数具有显著差异。目前关于煤在不同应力条件下的有效力学参数变化规律及其内在原因的研究成果还较为欠缺，通过三轴压缩试验，可对不同应力状态下中阶煤有效弹性力学性质进行研究。研究表明，不同应力作用下煤的变形受孔隙、裂隙影响显著；在弹性变形阶段，随着围压的增加，中阶煤的有效弹性模量及有效泊松比有增加趋势，煤的有效弹性模量及有效泊松比与围压间呈非线性关系，且当围压增大到一定程度后有效弹性模量及有效泊松比趋于恒定。对应力状态影响煤有效弹性力学性质进行分析，给出了基于三轴压缩试验的含张裂缝中阶煤有效弹性模量及有效泊松比经验公式，同时对公式的适用性进行了分析。

通过定义砂岩试样压缩破坏过程的4个阶段模量，对高温（25℃～1 000℃）后砂岩压缩破坏的应力-应变全过程进行定量研究。分析砂岩高温后的模量特征和超声特性，并基于压缩模量定义高温作用后砂岩试样的热损伤因子，对不同温度作用后的砂岩试样进行损伤分析，发现高温后砂岩压缩破坏具有明显的阶段性特征；4个阶段的阶段模量随温度的变化规律各有不同；压密模量与纵波波速具有很强的相关性；基于压密模量定义的高温后砂岩试样热损伤因子避开了基于纵波波速定义方法，未考虑温度对密度和泊松比影响的缺陷，更具科学性；25～200 ℃温度区间内砂岩试样热损伤对温度最敏感。研究成果对高温环境岩石工程具有一定的指导意义。

隧道穿越引起的地层位移可能造成地下管线变形过大或断裂等事故，引起工程界的高度关注。基于假定的地下管线竖向位移分布模式，通过能量方法建立变分控制方程，提出了求解隧道穿越地下管线竖向位移的能量变分解法，运用叠加原理将单线隧道解答延拓至双线隧道中。与离心机试验和工程实例的对比，验证了方法的正确性。通过参数计算，分析了管材弹性模量、管线埋深、地层损失率等相关因素对地下管线竖向位移的影响规律，研究结论具有工程参考价值。

砂井联合水泥土桩复合地基是一种新型的复合地基加固技术，既可以加快软土地基固结时间，又可以增强软土地基的强度。针对该组合型复合地基的布桩特点，该类复合地基可以简化成以水泥土搅拌桩为中心的轴对称固结模型，并假定孔隙水沿径向渗流到砂井体内的流量等同于砂井体内排出的水量，考虑砂井的涂抹效应，推导出该类型下砂井联合水泥土搅拌桩复合地基固结方程。根据实际工程荷载多数单级施加和地基附加应力呈梯形分布的特点，得出了砂井联合水泥土桩复合地基固结解析解。通过对单级荷载情况下的复合地基固结解析解的退化，得出了瞬时施加荷载下的解析解。最后分别针对井径比、加荷历时、桩-土模量比、砂井渗透系数等影响因素，对复合地基固结性状进行了分析。该解答对提高此类复合地基的设计和计算水平有一定的理论指导意义。

二维渗流与变形耦合控制方程是基于流体质量守恒、Darcy定律及膨胀土弹性本构方程得出的。结合云桂高速铁路低矮路堤下膨胀土地基现场浸水试验，并采用考虑耦合和不考虑耦合两种数值模拟方法，分析了低矮路堤下膨胀土地基的膨胀变形特性。研究结果表明，耦合情况下地基表面膨胀变形呈双曲线变化，非耦合情况下地基表面膨胀变形随时间的增加而逐渐增大，对同一时间而言，未考虑耦合效应数值模拟得到的膨胀变形落后于考虑耦合影响的膨胀变形；耦合与非耦合情况下地基的相对膨胀率沿深度方向呈衰减变化。数值计算结果与现场试验结果比较表明，不考虑耦合影响的数值模拟方法难以描述人工浸水条件下膨胀土地基的膨胀变形规律，而考虑耦合影响的数值模拟方法与现场实测值吻合较好。

原位载荷试验是确定复合地基竖向承载力最可靠的方法。许多工程实例表明，当载荷试验加载不充分，无法通过极限荷载判断地基承载力特征值时，应根据《建筑地基处理技术规范》方法确定复合地基承载力特征值，但该值有时会偏小，这样的结果会导致设计人员采用的复合地基承载力特征值偏低，设计过分保守，由此造成技术投入加大，工程造价增加的不良结果。通过某工程同场地、同条件的一组素混凝土桩复合地基原位载荷试验数据与一组天然地基原位载荷试验数据对比，研究原位载荷试验测定复合地基承载力特征值方法的不足，讨论产生缺陷的原因。补充完善了《规范》通过载荷试验确定复合地基承载力确定方法，以期更好地促进复合地基技术及原位载荷试验的推广应用。

桩侧极限摩阻力是砂土中单桩抗拔极限承载力的主要组成部分，作为计算桩侧极限摩阻力的关键参数——土侧压力系数K的取值合理与否直接影响到单桩抗拔极限承载力计算的准确度。首先，基于密砂和松砂中的桩在上拔破坏时桩侧土压力分别呈被动和主动状态，同时考虑桩侧摩阻力和桩身表面粗糙度的影响，分别推导了不同相对密实度砂土中的土侧压力系数。然后，利用所得到的土侧压力系数并考虑桩侧单位摩阻力发挥的临界深度，按沿桩-土界面发生圆柱状剪切破坏模式建立了砂土中单桩抗拔极限承载力的计算方法。最后，利用该方法对已有的抗拔桩试验结果进行分析和比较，结果表明计算值与实测值吻合较好。

基于目前在抗滑桩理论研究方面多将滑床层状地层等效成均质体，在多层地基横向受荷桩挠曲微分方程的基础上，推导出考虑滑床不同地基系数的弹性抗滑桩嵌固段变位、内力和应力计算的公式。用Matlab软件编写了抗滑桩变位、内力和应力计算与图形处理程序，有效提高了抗滑桩变位、内力和应力分析效率和计算精度。工程实例表明，考虑滑床不同地基系数计算方法对比等效法，滑面处位移、滑面处转角、剪力最大值、弯矩最大值分别增大25.76%、18.04%、14.90%和4.16%，而滑动面处桩侧应力较等效法减小44.91%。该研究成果对滑坡为不同岩性的岩体进行抗滑桩设计具有指导意义。

隧道近接下穿3层倾斜采空区施工容易引起围岩松动范围叠加、增大，地层的非对称移动易使隧道结构受非对称荷载作用。采取室内模型试验模拟公路隧道下穿3层煤层采空区的开挖过程，通过埋设土压力盒、电阻应变片、地中位移计，测量隧道开挖过程中初期支护受力和地层位移。试验结果表明，一定范围倾角越小，隧道测试断面开挖过程中的采空区地层的沉降速率越大，时程曲线越陡，后期沉降值较大，扰动程度随地层与隧道距离的增加先增大后减小；一定倾角的采空区会使离采空区较远一侧的仰拱处土压力明显增大，结构设计时应予以加强；在15°～30°范围内，倾角对围岩压力的分布形态、量值影响不大，对钢拱架内力影响较大，倾角越大，初期支护偏心距越大。对于Ⅳ级围岩，双车道隧道近接（2 m）3层采空区地层施工时，建议先进行超前支护，再采用台阶法开挖，进尺不大于1 m，钢拱架间距不大于0.5 m。

以桩的长径比l/d、桩间距与桩径之比s/d、注浆加固体厚度h为因素，以单桩极限承载力Qu与某一荷载下的桩顶沉降Sp为评价指标，设计L9(34)正交试验方案，采用有限元法进行了桩端后注浆对单桩承载性状的作用效应研究，得出各因素作用效应的重要性次序和作用规律。研究表明，无论对桩基承载力还是对桩基沉降，桩间距与桩径之比都是最重要的影响因素，s/d较大时采用桩端后注浆来提高桩基承载力，减小桩基沉降，效果更显著；桩端后注浆使桩的端阻增大，承载性状改变，由摩擦桩逐渐过度为端承摩擦桩、摩擦端承桩或端承桩。

为探索在干-湿循环条件下，宽级配砾质土作为垃圾填埋场复合防渗系统中土工织物黏土垫和土工膜（GCLs/GM）防渗衬垫的保护层时其水力特性的变化规律，采用压力膜仪测试了土样干-湿循环作用下的土-水特征曲线参数，并借助van Genuchte方程和Fredlund 3参数方程拟合了0～3次干-湿循环的压实宽级配砾质土样的4条脱湿土-水特征曲线。结果显示：随着干-湿循环次数的增加，试样的土-水特征曲线在0～100 kPa的低吸力区间内逐渐变陡，含水率随吸力增加而逐渐减小，在位于400 kPa附近趋于平缓；干-湿循环过程中，试样的饱和含水率存在峰值，而残余含水率逐渐降低并趋于稳定；两种模型拟合的宽级配砾质土土-水特征曲线的差异不大，van Genuchte模型略优于Fredlund 3参数模型。在此基础上，将试验结果与已有文献中干-湿循环条件下的黏性土以及膨润土的土-水特征曲线进行了比较，表明作为防渗垫保护层的宽级配砾质土更有利于GCLs的吸湿与水化。

阵列式位移计（SAA）是一种基于微电子机械系统测试原理的测试加速度和位移的传感器，该方法具有精度高、可重复利用、自动实时采集等特点。介绍了SAA测试技术首次在成层土中桩基与复合桩基大型振动台模型试验中的应用，研究了桩基、复合地基及模型地基土体系的地震位移响应。试验结果表明：SAA可全面、直观地测试桩体及土体在地震动荷载下的加速度以及变形反应规律；测试数据发现小震作用下，地基土与桩身位移协调；随地震作用加大，地基土与桩身位移差异增大；地基土中软土夹层的存在对地基土的水平位移影响较大。

近距离爆破下穿尚未完成二衬的区间隧道是一种较为特殊的工况，涉及初支破坏、既有隧道下沉等诸多问题。以青岛地铁2号线近距离（250 mm）下穿刚完成初支的3号线隧道工程设计及施工为实例，通过在施工时采用自进式管棚、拱顶部位掏空、辅助中孔掏槽、对既有隧道施加张拉力、限载限行等多项措施，并根据类比给出合理的爆破振速控制指标，控制爆破振速及隧道变形。运用有限元分析软件MIDAS-GTS进行三维模型数值分析，揭示在建隧道爆破施工对既有隧道变形及内力变化规律。经过理论计算与实测分析，采取的各项措施能够达到预期的效果，3号线初支结构未见异常，其研究成果对特殊条件下的爆破下穿设计与施工具有参考价值。

大面积基坑采用常规钢筋混凝土水平支撑时，其水平支撑造价高、施工工期长，且拆除后会产生大量固体废弃物。发展了系统的大面积基坑多级支护方法，对其破坏机制和设计方法开展了研究。当围护结构内侧的反压土宽度不足够大时，采用多级支护取代宽度较大的反压土，可有效控制基坑围护结构变形。当两级支护之间宽度较小时，多级支护的工作机制和破坏机制近似于异形重力式挡土墙，可产生整体式破坏（包括整体倾覆、整体失稳等）；而随着多级支护之间的宽度增大，土体的破坏面可进入多级支护的围护桩之间的土体，并使多级支护桩的破坏产生相互关联的影响；当多级支护的宽度足够大时，多级支护可产生各自独立的破坏。工程应用实践表明，条件适当时，多级无支撑支护可取得较好的经济效益并节省地下工程工期。

针对深埋长隧道开挖所面临的高水压、高地压、高地温、大变形、难支护等问题，分析总结传统钻爆法开挖与支护技术、全断面隧道掘进机（TBM）施工技术、TBM导洞扩挖技术应用中的优劣，TBM导洞扩挖法为深埋长隧道开挖提供了新的设计思路。由于深埋长隧道的建设环境与浅埋隧道建设环境存在显著差异，TBM施工将面临3个关键问题——岩爆问题、卡盾（大变形）问题和未准确探测前方地质而发生的施工事故（涌水、突泥等）。为揭示TBM施工过程中卡盾的存在性，分别针对某一特定地质条件下深埋软、硬岩TBM施工进行理论分析和数值模拟研究。结果表明，软岩地层TBM施工发生卡盾，而硬岩完整地层TBM施工未发生卡盾。

以武汉长江Ⅰ级阶地中海国际大厦超深基坑工程为研究背景，使用静压薄壁取土器对该场地软土地层进行取样，并结合室内土工试验、利用数理统计原理获取软土地层的抗剪强度指标，并与采用岩芯管取样所得到的(qq)抗剪强度指标进行对比。同时运用Midas GTS三维有限元软件开展对中海国际大厦超深基坑工程的三维数值仿真分析，主要研究了超深基坑地下连续墙水平位移及地层土压力的变化规律，并与实测数据进行对比分析。研究发现：使用静压薄壁取土器取样对地层的扰动较岩芯管取样小，得到的土体抗剪强度指标更为可靠；选取cu抗剪强度指标，地下连续墙水平位移和地层土压力更接近实测数据，cq指标次之。建议对于一级重要性等级的基坑首选cu指标，对于二、三级重要性等级基坑可采用cq指标。

沉降后浇带是经常采用的主裙楼连接方式，设置沉降后浇带的大底盘高层建筑共同作用分析更复杂。介绍了设置沉降后浇带的大底盘高层建筑的共同作用分析方法：按施工过程中的不同工况分别计算，然后将计算结果叠加；采用有限压缩层地基模型，并考虑回弹再压缩；考虑上部结构刚度分段形成。对于中低压缩性地基上的主裙楼结构，通过对简化模型进行计算分析，得到了不同沉降后浇带设置位置、不同后浇带浇筑时间条件下的沉降、基底反力分布特征：后浇带封闭时间越晚，主裙楼连接处在封闭后产生的差异沉降越小，但主楼最大沉降会增加；与后浇带设置在主楼外第1跨相比较，后浇带设置在主楼外第2跨时，主楼最大沉降减少，主裙楼连接处的差异沉降减小，主楼下平均地基反力降低。

隧道盾构施工过程中因盾构对土体的扰动和盾构脱出而没有及时注浆或注浆量不够，通常会对隧道邻近的桩基造成影响，如桩基内力发生改变从而使桩基变形、移位等，影响了桩基的承载力和正常使用。正交试验是一种高效、快速的找出某种指标的主要和次要影响因素的方法。通过建立盾构施工过程中近邻桩基的弹塑性有限元模型，结合正交试验和方差分析，得到了盾构施工对近邻桩基的影响因素大小。结果表明，盾构隧道施工过程中对近邻桩基沉降影响大小的因素依次为：桩与隧道的距离、桩顶荷载、应力损失和土体物理力学性质；桩基在(2.5～3.0)D0（D0为隧道直径）以外，则桩基基本上不受盾构开挖的影响；桩顶沉降与桩顶原来的荷载相关性显著，桩顶荷载的大小反映了土体应力水平的高低。根据方差分析的显著性检验结果提出桩基近邻度的概念和计算公式，把盾构隧道周围的桩基分为非常近、近邻、远邻和非常远等4类桩，表明Ⅰ类桩和Ⅱ类桩受到盾构施工的影响较大，施工前应对桩基采取必要的保护和加固措施，Ⅲ类桩视情况进行处理，Ⅳ类桩一般不需要处理。

对煤矿长斜井盾构机（tunnel boring machine，TBM）施工的风险因素进行了识别，建立了二层次的风险评估指标体系，并确定了风险等级分类标准，利用熵权法确定风险指标的权向量，进而建立了基于集对分析法的煤矿长斜井TBM施工同异反评估模型。在此基础上利用偏联系数的理论确定了文中五元偏联系数的计算方法，根据改进的集对势理论给出风险趋势的预测方法。利用该模型对台格庙矿区煤矿长斜井（1#、2#实验井）TBM施工风险进行了评估与趋势预测。研究表明该模型与方法在煤矿长斜井TBM施工风险分析中是有效的、实用的，可为煤矿长斜井TBM施工风险分析与预测提供一种新的途径。

安哥拉格埃路地层（Quelo）棕红色砂土形成年代较长，低含水率下地基承载力较高，但遇水后地基承载力降低幅度较大，地基处理方案常有争议。大量的工程实践和专项研究表明，地基土的承载力与含水率有明显的相关性，通过探井取样和原位测试，查明了地基土的物理力学特性，分析不同含水率条件下的静力触探试验(CPT)和平板载荷试验(PLT)数据，建立了适用于该地层的地基承载力与含水率的幂函数关系式以及地基承载力与锥头阻力的线性经验公式。静力触探试验结果表明，地层锥头阻力qc和侧壁摩阻力fs随深度增加而逐渐提高，土质均匀，但摩阻比Rf较小。分析认为，采用不经碾压的砂土作为地基，具有较高的风险；对于多层及9～13层建筑的地基处理，采用换填垫层法较桩基更合理。

爆破震动测试得到的数据常常具有较大的离散性，采用剔除错误数据和小波降噪对爆破震动检测数据进行预处理，以标准残差平方和作为爆破振动实测数据与萨道夫斯基公式拟合值偏差大小的判断依据，应用小波降噪对实测数据进行处理的方法，优化了粒子群算法对萨道夫斯基公式中的k和 的回归分析。研究结果表明，小波降噪和粒子群优化算法结合使用，能够较真实地反映爆破震动测试的真实情况，从而提高了对爆破震动测试模拟的精度。研究结果对爆破振动测试理论和工程实践具有一定的参考价值。

堤防的沉降和稳定问题是软土地基上新建堤防工程必须考虑的重要问题。结合南京市长江干堤提升工程小年圩新筑堤项目，开展了软土地基上新建堤防施工全过程的现场监测与分析，主要包括表层沉降、分层沉降、土体侧向位移、土压力、孔隙水压力以及地下水位等内容。基于Plaxis有限元数值软件，建立了软土地基上新建堤防施工填筑过程的数值模型，通过与现场监测结果的对比分析，验证了所建立的数值模型的准确性和可靠性；续而重点分析了填筑速率、填筑间歇时间等关键性施工控制指标对软基上堤防沉降的影响规律。研究结果表明，当单次填筑厚度小于1 m时，单次填筑厚度对整体沉降的影响较小，因此结合实际施工要求，建议单次填土厚度为0.5～1.0 m。相关研究成果可以为类似软基上新建堤防施工质量控制提供参考依据。

大规模深部开采已成为我国采矿工业发展的必然趋势。冲击地压、大变形控制是深部开采的研究热点，它们都是由过高的深部开采地压导致的。卸压开采的目的就是要转移或释放部分高地压。总结了压力拱、支承压力、最大水平地应力、板理论、卸压支护和轴变论等卸压理论及其适用领域。从卸压机制入手对卸压施工工艺进行了简单分类。概述了卸压开采的研究方法。其结果表明：钻孔爆破是一种灵活的卸压施工工艺；未来卸压理论研究仍将遵循相似模拟、数值仿真与原位测试相结合的原则；在卸压开采的数值仿真领域，开发嵌入了LS-DYNA3D的FLAC3D软件是钻孔爆破卸压的一个值得重视的研究方向；多种卸压理论的有机结合是创新卸压施工工艺的研发方向；压力拱、卸压支护理论仍值得深入研究。

于家堡金融起步区充分利用地下空间实现交通、商业功能的提升，由于地下结构埋置深、地下水埋深浅，地下工程抗浮问题十分突出。在建的南北车库为纯地下结构，单层面积达3×104m2，埋置深度达16 m。开展了扩底抗拔桩与桩侧后注浆抗拔桩两种新型抗拔桩的现场足尺试验，试验结果表明，两种新型抗拔桩皆适用可行，抗拔承载力较常规等截面桩大幅提高，且本扩底抗拔桩试桩的极限承载力与变形控制皆优于桩侧后注浆抗拔桩。本工程选择了扩底抗拔桩并采用可视化全液压扩底施工工艺，新型抗拔桩大幅减短桩长，节约大量材料并减少泥浆排放，经济社会效益显著。扩底抗拔桩的成功应用为其在该地区的推广奠定了基础，具有较高的工程示范价值。

爆破挤淤技术在海洋围垦和潮汐电站等工程堤坝建设中发挥着重要作用，随着海洋工程的不断推进，堤坝修建需要处理淤泥(软基)厚度在逐渐加深，在超过12 m的深厚淤泥中往往采用“悬浮式”堤坝结构，对该种堤坝结构开展沉降计算与分析有着重要的意义和应用价值。以惠州港兴盛油库护岸工程为工程实例，分别采用传统沉降计算方法、基于多孔介质渗透理论的考虑浮力作用沉降计算方法及数值模拟方法，对其爆破挤淤形成的“悬浮式”堤坝开展沉降计算，并与实际监测结果对比验证，分析几种沉降计算方法的适用性和合理性。研究表明，传统沉降计算方法得到的沉降值比实际监测值明显偏大，不适合于“悬浮式”堤坝沉降计算；考虑浮力作用方法和数值模拟方法的计算结果较为接近实际监测值，可用于“悬浮式”堤坝沉降计算。

受邻近的深基坑施工影响，某地铁出入口结构出现了整体倾斜、变形缝部位水平错位以及密封胶和衬垫板脱落等严重病害，可能危及到行人安全。为从中吸取教训，为今后类似的地铁安全保护工程实践提供参考，详细介绍该出入口结构病害事故案例：主要包括相关工程概况，如出入口结构、南侧深基坑的设计和工程地质条件；归纳总结了出入口结构的主要病害情况；综合出入口场地周边的施工情况、出入口结构和基坑位移监测数据、地连墙施工和基坑开挖的三维模拟分析、地连墙施工扰动预应力锚索的概念分析和数值模拟分析以及水位下降诱发出入口结构沉降的计算分析，探讨了诱发出入口结构病害的主要原因；从地铁保护角度出发，总结了事故教训。

盐岩因其具有良好的蠕变特性、低渗透性以及损伤自我恢复特性成为国际上公认的最理想能源地下存储介质。在盐岩地下储气库运营过程中储库套管受到储气内压、材料参数和几何尺寸等不确定性因素的影响，为了评价这些随机风险因素对储库套管结构运行安全的影响，建立了盐岩储气库的套管结构模型和基于Von Mises屈服准则的套管结构功能函数，根据建立的结构模型和结构功能函数，应用响应面法结合蒙特卡洛抽样计算获得储库在高压和低压运行条件下套管结构可靠度的变化规律。可靠性分析表明，为保证套管运行安全，储库最低运行内压应大于3 MPa，最高运行内压应小于22 MPa，套管靴距离储库腔顶的距离应大于10 m，并应适当加大套管的壁厚和减小套管的内径。

岩土参数的空间分布特征由于存在取样数据之间自相关和互相关的特性，未知点的岩土参数属性可通过特定的方法内插或外推，经典的数理统计方法难以确定周围的数据样本点以及相应的插值系数。首先介绍地统计学中基于距离加权的普通克里金（ordinary kriging, OK）算法、泛克里金算法（UK）和协克里金算法（CK）。由于基于滑动距离加权的OK算法无法度量局部空间的奇异性，将引入多重分形理论弥补该缺陷。以2010上海世博会的世博轴区域（长525 m，宽80 m）为工程背景，区域内共有42个取土钻孔，以典型的粉质黏土层3个重要的物理力学指标，即黏聚力、内摩擦角和压缩模量验证以上算法。对于岩土参数黏聚力和内摩擦角，预测精度由高至低为多重分形联合模型（MK）、协克里金模型（CK）、泛克里金模型（UK）、普通克里金模型（OK）；对于岩土参数压缩模量，相应的顺序为泛克里金模型和普通克里金模型位置互换。研究结果证明，在岩土参数空间场的分析中，辅助信息有助于提高数据预测精度，并且多重分形联合模型有助于分析空间局部的奇异性。

土钉墙墙底地基土的承载力验算是土钉墙支护设计的一项重要内容。国内的工程实践中，通常将土钉墙地基承载力与坑底土抗隆起验算合并考虑。针对具体案例，通过Plaxis3D有限元数值模拟，分析研究了土钉墙底部土体发生地基承载力失稳的破坏模式、破坏荷载以及土钉墙墙底应力分布特点等，探讨了依据我国相关规程进行土钉墙坑底隆起或地基承载力计算可能存在的问题。借鉴国外加筋土挡墙地基承载力计算的一般方法，将土钉墙作为荷载倾斜、偏心的刚性基础对待，利用荷载倾斜、偏心条件下传统刚性浅基础的地基承载力的Meyerhof解和Vesic解，对土钉墙地基承载力进行了计算和对比，通过对比发现，Meyerhof解更接近实际，据此，提出了土钉墙地基承载力计算的合理模式。

提出了一种结合Ucode反分析软件和Abaqus有限元分析软件，并根据围护墙实测变形来反分析基坑工程平面竖向弹性地基梁法中土的水平抗力比例系数的方法。重点讨论了反分析的原理和实现流程，给出了反分析过程中迭代控制参数的确定方法及待估参数取值的确定方法。通过参数敏感分析可找到对围护结构变形影响较大的土层，针对起主导作用的土层m值进行反分析，既可提高迭代效率，又能保证反分析结果的准确性。实际工程反分析的结果表明，计算值与实测围护墙变形吻合得很好。在此基础上，根据多个测孔的反分析结果给出了各层土的水平抗力比例系数的建议取值。

岩体结构面控制着岩质边坡和地下洞室等岩体工程的稳定性，在岩体力学及水力学分析中起到关键作用。为对岩体结构面进行合理分组，精确地模拟岩体结构面网络的分布，提出一种融合改进遗传算法和支持向量机的聚类方法。首先，根据岩体结构面产状信息建立结构面分组的数学模型，采用改进的遗传算法计算结构面样本的全局最优聚类中心，再以聚类中心为训练样本，利用支持向量机方法将结构面样本进行完全划分。通过随机产生的结构面数据以及实际工程的运用表明，遗传-支持向量机聚类算法对岩体结构面的分组合理，获得的优势结构面结果可靠。

当基坑需进行未截断条件下的承压含水层降水时，承压水抽降产生的影响范围远大于基坑开挖的影响范围，其对基坑外既有隧道的影响值得重视。进行了承压层减压降水对既有盾构隧道影响的有限元仿真模拟，并分析了采用地下连续墙插入承压含水层时，不同插入深度对隧道变形的影响，结果表明：随着地下连续墙插入承压含水层深度的增加，直至完全截断承压含水层，既有隧道沉降逐渐减小，但受地下连续墙变形的影响，隧道在水平方向仍存在较大位移。因此，当既有隧道与减压井净距较小时，即使承压含水层被完全截断，也应重视减压降水对隧道水平方向变形造成的影响。此外，长期减压降水将会引起隧道产生可观的沉降。因此，应尽量避免承压含水层未被完全截断条件下进行长期减压降水。

滑坡危险性评价与预测是滑坡灾害防治中的首要任务，科学合理地评价滑坡危险性十分重要。以岩桑树水电站库区发育的潜在滑坡为例，据其特有的地质环境条件，选取坡体风化程度、斜坡坡度等9个影响因素作为滑坡危险性评价的指标，并建立分级标准将滑坡危险性分为轻度危险、中度危险、重度危险和极度危险4个等级。将突变理论运用到滑坡危险性评价中，从而建立了新的稳定性评判模型。基于突变级数法的滑坡危险性评价方法，综合考虑了各评价指标间的相关性，真实地描绘了滑坡系统的内在机制。实例分析结果表明，该方法评判结果准确率高，可为滑坡的防治提供依据。

深部急倾斜煤层由于受特殊的地质结构和高地应力影响，煤层巷道开挖后易出现地层错动、垮塌的特点，施工中冒顶、底臌现象异常突出，巷道支护极其困难。通过对新集三矿-700 m煤探巷道进行现场勘查与试验，针对该急倾斜软岩巷道变形非对称性，底臌严重、地层错动的破坏特点，提出了可缩性U型钢全断面封闭支护和非对称性预应力锚杆（索）支护的全新支护方案，通过大型有限元软件ABAQUS建立数值分析模型，与原支护方案进行了对比分析。研究表明，采用改进支护方案巷道底臌位移量减小了66%，最大拉应力从0.58 MPa减小到0.38 MPa，塑性区较原方案更小，支护结构受力更加均匀。其结果可为同类地质条件的巷道支护设计提供一定参考。

滑坡的形成是众多非线性关系的影响因子相互作用的结果，传统滑坡预测方法需要大量实地勘查数据。利用Mamdani FIS（模糊推理系统）模型对三峡库区巴东-秭归段进行滑坡易发性预测，并对结果进行评价。通过地理信息系统（geographic information system, GIS）、遥感（remote sensing，RS）技术和区域地质背景资料获取地形类、生态环境类和地质背景类共3类7种滑坡影响因子，建立了192条相关的推理规则，在Matlab平台下基于Mamdani FIS模型得到研究区滑坡易发性预测指数，并生成滑坡易发性区划图。预测结果的受试者工作特征曲线下的面积值为82.8%，显示滑坡评估效果良好。结果证明，与其他模型相比，基于空间信息技术的Mamdani FIS模型，利用其非线性分析能力和基于专家意见的推理规则，评估滑坡易发性时不需要先验知识支撑，简化了模型使用时对数据的要求。另外，该模型只需通过专家意见改变推理规则就可以应用于不同的地质地理环境区域，显示其较强的适应性。

钻爆法是隧道开挖中一种主要的施工方法，爆破开挖不可避免会对围岩产生扰动。以新建走马岗隧道上穿东深供水走马岗引水隧洞工程为背景，开展上下交叉隧道爆破振动控制技术研究。选取与交叉段岩性一致的爆破施工开挖区域进行爆破振动监测，得到了现场爆破施工方案条件下走马岗隧道爆破振动规律。对实测数据进行回归分析，计算得出走马岗地区爆破质点峰值振动速度（PPV）的Sadovsk公式，反演得到控制爆破振动的最大掏槽药量及安全距离，制定出交叉段施工的安全控制范围以及相应的爆破方案。通过数值模拟进行了验证并付于交叉段现场施工。现场监测数据表明，提出的振速控制标准及爆破方案符合安全要求，保证了在建隧道的顺利开挖以及既有隧道的安全运行。研究成果可为类似工程爆破开挖及振动控制提供参考。

以大量现场实测土压力为基础，分析了影响盾构隧道衬砌土压力的一些主要因素，总结出不同地层地铁盾构隧道长期稳定土压力的分布规律，并探讨了盾构施工期土压力随时空的变化情况。研究得出，地下水位高低对稳定土压力大小及分布影响较大；作用在管片上的长期土压力大小与地层衬砌刚度系数有关，当地层衬砌刚度系数为1.5时，管片竖向及水平土压力都较小；盾构施工期临时荷载对管片土压力影响不可忽视，无论是黏土地层还是砂土地层，大的注浆压力及注浆率将导致作用在管片上的稳定土压力分布不均；管片土压力可按时空分为4个阶段，拼装阶段、同步注浆阶段、浆液凝固阶段及后期稳定阶段，其中同步注浆阶段管片周边最大土压力为稳定阶段的2～3倍。

侧向支承压力分布、资源回收率以及煤柱和巷道的稳定性是大采高综放面区段煤柱宽度留设要兼顾的因素，为了确定大采高综放面区段煤柱宽度，以某矿8103面为工程背景，首先，采用理论计算和现场应力监测等方法确定大采高综放工作面倾向支承压力分布规律，得出应力降低区宽度约为8 m，原岩应力区为巷帮侧28 m外。其次，采用工程类比方法确定大采高综放工作面巷帮外侧煤体严重破裂区宽度约为4 m。最后，采用FLAC3D数值软件分析了下区段工作面回采时窄煤柱（6、8 m）和宽煤柱（28、30 m）的应力场、位移场及塑性区特征，获得不同煤柱宽度时巷道和煤柱力学特征。研究表明：当煤柱宽度6 m和8 m时，在采动支承压力下煤柱几乎无承载能力，且巷道变形量较大；当煤柱宽度28 m和30 m时，在采动支承压力下煤柱中央仍有一定的弹性核，煤柱保持稳定且巷道变形量较小。综合考虑资源回收、巷道稳定性、次生灾害控制等因素，确定大采高综放工作面区段煤柱宽度为28 m。

为了能够较快速、较准确地估计出穿越活断层城市地铁隧道的抗震薄弱部位，基于拟静力弹塑性有限元方法，以北京地铁7号线工程的区间隧道作为研究对象，采用数值模拟的方法研究了在走滑断层位错作用下地铁隧道的非线性反应。通过在数值计算模型中嵌入合理的损伤塑性本构模型，利用损伤指标研究了走滑断层下衬砌结构的破坏形式，重点分析了结构损伤的开始部位、发展过程以及最终的损伤程度，并建立了能够估计结构损伤范围及破坏最严重位置的统计关系式。结果表明，在走滑断层作用下衬砌结构出现损伤的区域主要发生在活断层附近一定范围内，拱腰部位的损伤最为严重；增加基岩上覆土层厚度能够减轻衬砌结构的破坏程度，当基岩上覆土层厚度大于等于临界覆盖土层厚度时可以不考虑走滑断层断裂对于浅埋隧道的影响。衬砌结构损伤区域长度与震级的大小和土层厚度有关，损伤最严重的位置随土层厚度的变化而改变。研究成果为穿越活断层地铁隧道的抗震设计和安全性评价提供了参考依据。

基于多孔弹性连续介质流固耦合理论，通过合理选取围岩主要物理力学参数，建立了大型石油储备地下水封洞库全断面开挖后洞室涌水量计算模型，利用大型商业软件Comsol对黄岛国家石油储备地下水封洞库地下水渗流场和位移场进行数值模拟分析。通过不同注浆方案及不同注浆厚度情况下地下水渗流量的比较分析发现，并不是注浆圈的厚度越大对洞室渗水量的控制效果越好，而是存在相对经济合理的阈值。研究表明，最佳的注浆方式是形成全断面闭合注浆圈，最佳注浆厚度为5 m。

地下工程开挖面对围岩变形具有约束作用，在该约束作用下开挖面表现出显著的空间效应。通过开展地下工程开挖面空间效应现场试验，获得了开挖面空间效应特征。根据现场试验结果，提出了描述开挖面空间效应的双曲正切函数经验公式。利用上述经验公式，开展了洞室围岩稳定性控制研究，获得了不同预警等级条件下拱顶沉降值控制标准。研究发现，对某特定断面，空间效应最显著时并非开挖面透过该断面时；地下工程围岩稳定性越差，开挖面空间约束效应越不明显；若采用常规先开挖再监测的方法，不能监测到围岩全部位移，从而影响参数反分析的准确性；利用开挖面空间效应原理可以获得地围岩稳定性位移控制标准。研究结果为深入了解地下工程空间效应和开展地下工程稳定性控制提供了借鉴和参考。

针对某核电取水隧洞工程，采用非线性的动力分析方法，用Flac3D建立大型三维有限差分模型，模拟隧洞洞口段在场址时程地震波作用下的地震响应规律，同时通过建立隧洞洞口处回填高边坡的二维有限元模型，进行洞口边坡在地震动作用下的稳定性分析，得出其边坡滑动面位置和动力安全系数时程曲线。通过场址地震波的输入，探讨隧洞洞口及边坡的结构响应特点，得出隧洞洞口衬砌内力随地震波作用的时程变化曲线，绘制隧洞衬砌内力图，同时给出隧洞洞口段高边坡安全系数。分析结果表明，隧洞洞口抗震的薄弱部位位于隧洞拱肩及边墙位置。分析方法及结论对于隧洞的抗震设计具有一定的参考价值。

软土具有流变性，因此，分析基坑开挖时需要考虑时间效应。逆作法施工时，由于出土条件和结构施工条件的限制，导致施工周期延长，因此，基坑施工的时间效应尤为显著。以上海中山医院工程为例，考虑软土流变效应，建立有限元模型对逆作法基坑的施工过程进行模拟，分析了施工期间各工况的围护和土体的内力与变形性状，并与实测结果进行了对比分析。结果表明，考虑土体流变的分析方法能较好的模拟逆作法施工的时间效应，并合理地反映基坑开挖过程对围护以及周边环境的影响。逆作法基坑施工过程复杂，开挖周期相对较长，应合理安排施工流程和施工速度，以达到控制围护结构及土体变形、保护周边环境的目的。

蒙山断裂带是沂沭断裂（郯庐断裂带山东段）西侧的一条北西向断裂，控制着长清-临沂中强地震带，该蒙山断裂带的地应力状态对研究山东中部地震活动的危险性有重要的意义。在蒙山断裂附近开展了2个深孔的水压致裂地应力测量，得到最大水平主应力SH为7.0～17.0 MPa，最小水平主应力Sh为5.0～11.0 MPa。测量结果显示，300 m以上的三向主应力的相对大小表现为SH＞Sv≥Sh（Sv为垂直主应力）；400～450 m范围内，三向主应力相对大小表现为SH＞Sv＞Sh；最大水平主应力的方向为NE-NEE，与利用其他资料得到的结果一致；实测资料得到侧压力系数K的平均值，ZK134孔KHmax=1.54（KHmax为最大水平侧压系数），ZK8孔KHmax=1.38。根据Byerlee定律判定蒙山断裂处于相对稳定的地应力状态，2个孔的? m(最大剪应力与平均主应之比)在2010－2011年间几乎没有变化，亦表明该断层处在一个稳定的状态。

根据白山抽水蓄能泵站地下厂房开挖过程中的变形观测数据，提出了一种基于响应面法的岩体力学参数反演方法。该方法利用响应面函数建立了岩体力学参数与围岩变形之间的非线性关系。通过有限元数值模拟确立了响应面函数中的系数。定义参数反演的目标函数，将参数反演问题转化为优化问题。分别采用拟牛顿优化算法和遗传算法求解参数反演的目标函数，得到了地下厂房的岩体力学参数。根据反演确定的岩体力学参数，对地下厂房围岩的开挖变形进行了数值模拟，研究表明，有限元模拟的地下厂房与现场观测值基本一致，验证了反演方法的有效性。

采用适用于敏感环境下基坑数值分析的硬化类弹塑性本构模型，针对锚杆对双排桩变形和受力的影响进行数值模拟。分析表明：锚固角度的增加能有效减小双排桩的最大水平位移和后排桩的桩身控制弯矩，但减小幅度随锚固角度增大而减小；在实际设计中，在周边环境允许的条件下，应尽可能增加锚杆与后排桩的夹角。锚固力的增加对双排桩结构的变形控制作用明显，能显著降低桩身最大水平位移，减小幅度也随锚固力的增加而减小；锚固力较大时会增大桩的控制弯矩，使桩的截面或配筋增加；在实际设计中，锚固力不应过大，可随信息化施工对基坑变形进行主动控制。

针对两侧深槽一侧已开挖形成临空面的中隔墩爆破开挖，分析了爆破冲击荷载作用下中隔墩岩体产生的振动、应力、位移等动力响应，并改善了爆破开挖方式，优化了开挖程序。研究表明，爆破冲击荷载作用下中隔墩岩体的动力响应是由于爆破应力波的反射与叠加；通过选取适当的预留岩体厚度，可以合理地利用爆破应力波的反射与叠加，削弱爆破冲击荷载作用下中隔墩的动力响应，进而降低中隔墩因爆破开挖出现动力失稳的风险，其研究成果对工程实践具有重要的指导意义。

首先基于布西奈斯克解，将表面作用有集中荷载时半无限弹性体的应力变形解在荷载作用区域利用复合辛普森公式进行数值积分，得到了表面处于不同形式的分布荷载作用下土体自由场水平及竖直方向应力和变形的计算公式。结合有限差分法及Mindlin位移解分别推导出弹性地基中桩顶作用有集中荷载时单桩桩、土单元的位移，两者结合便得到主动桩的分析方法。通过将堆载作用下的土体自由场位移施加于桩上把上述自由场分析及主动桩分析结合起来，推导出堆载作用下被动单桩的竖向和水平向承载特性的分析方法。选取地表附近作用有矩形均布荷载的计算工况，通过与有限元计算结果的对比验证了所提出的分析方法的正确性；将所提出的方法计算结果与某处工程案例中实测数据结果进行对比，分析表明利用该方法分析堆载对邻近桩基的水平及竖向影响是合理可靠的。

以天津地铁2号线下穿多层建筑物的盾构隧道为例，建立了盾构下穿空旷场地以及下穿建筑物的有限元模型，计算结果与现场实测数据进行了对比验证。在此基础上分析了在天津软土地区盾构隧道施工对地表沉降及多层砌体结构建筑物差异沉降的影响，并对采用小应变土体本构模型与硬化土本构模型的计算结果进行比较。结果表明，采用小应变本构模型的地表最大沉降和横向沉降槽宽度与实测数据吻合良好。盾构斜下穿砌体结构房屋时，建筑物有偏向隧道轴线方向的倾斜，采用小应变土体本构模型的计算结果可以更好地反映建筑物的倾斜斜率的变化。因此，研究软土地区盾构掘进对上方建筑物沉降影响的精细化分析时应考虑土体小应变的影响。

对于地震作用下的土工合成材料加筋土边坡，边坡内部结构的动力响应十分复杂，按照已有的安全系数的方法评价比较困难。结合安全储备系数的原理，并考虑到水平方向和竖直方向地震荷载的共同作用，提出求解加筋土边坡地震稳定性的动点安全系数时程分析方法。在理论分析的基础上，分别定义加筋土边坡土体、土工合成材料和筋-土界面的动点安全系数，并建立数值模型。根据所定义的动点安全系数，在计算过程中使用开发的计算工具对动力响应过程中的动力特性数据进行记录、计算和存储，得到加筋土边坡数值模型在地震荷载作用下的动点安全系数。分析结果表明：动点安全系数时程分析方法具有良好的工程适用性；动点安全系数时程分析方法对复杂的加筋土边坡工程进行的地震稳定性分析考虑了加筋土边坡不同结构的综合稳定性，比现有的分析方法更明确地反应出加筋土边坡工程中相对薄弱的结构，对加筋土边坡工程的抗震设计提供一定参考价值；相比水平方向的地震，竖直方向的地震作用对加筋土边坡中筋材和筋-土界面的稳定性影响较大，但对加筋土边坡土体稳定性影响较小。

采用室内试验与数值计算相结合的方法研究开挖形成的黄土高边坡的稳定性及破坏机制。以甘肃环县华能电厂人工高边坡为例，采用线弹性有限元模拟分级开挖过程中潜在破坏面上的应力路径，在边坡上取代表性土样，参考此应力路径做天然含水率和饱和含水率下的三轴试验。依据试验所得强度参数，建立不同开挖坡比下的弹塑性有限元模型，计算各开挖阶段潜在滑动面上土体的应力状态，揭示边坡的破坏机制。结果表明，开挖过程中边坡潜在破坏面上土体应力路径为平均应力减小，剪应力先减小、后增大；开挖过程对潜在破坏面作用为先卸载、后加载，当开挖坡比较大时，高边坡坡肩处先发生屈服破坏，屈服范围随着开挖深度的增大逐渐向下扩展，直至形成连通的屈服面，为典型的推移式破坏模式。

由双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型退化为单一孔隙介质模型，将其与岩体扩容梯度引入笔者所研制的二维有限元程序中，使用Mohr-Coulomb准则，计入塑性扩容对岩体孔隙率及渗透系数的影响，针对一个假设的实验室尺度且位于饱和孔隙介质岩体中的高放废物地质处置库模型，拟定不同扩容梯度值的5种工况，进行4年处置时段的数值模拟，考察了岩体中的温度、正应力、塑性区、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力和地下水流速的变化、分布情况。结果主要显示，相比于不考虑扩容梯度的工况，考虑扩容梯度工况的正应力、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力和地下水流速等的分布与塑性区的分布有明显的对应关系，呈现了某种“剪切带效应”；正应力量值、塑性区面积、孔隙率及渗透系数、孔隙水压力、地下水流速等均随所取扩容梯度值的变大而增加。

以物理模型土钉墙的破坏性试验获得的土体的基本参数和模型的尺寸为基础，应用FLAC3D软件建立土钉墙数值模拟模型。通过数值模型模拟基坑开挖与支护过程，并监测该过程中的土钉墙墙体沿深度方向水平位移情况和各层土钉的轴力变化情况以及它们之间的关系。支护过程结束后，在墙顶分级施加竖向荷载直至墙体产生较大变形，研究了土钉墙在超载状况下的工作状况以及破坏过程，并与物理模型土钉墙的破坏性试验结果进行对比。研究发现，开挖过程中墙体水平位移底部大于顶部，呈“勺形”分布；墙体水平位移最大处附近的土钉轴力也最大；粉质砂土土钉墙变形超过基坑开挖深度的4‰后，墙体的稳定性会极大降低；粉质砂土土钉墙没有下卧软弱层时，在地面超载作用下其破坏形式为体内破坏，表现为部分土体沿滑裂面向下滑动。

注浆成型螺纹桩为一种利用施工工艺创新，结合钻孔灌注和二次注浆技术的新型螺纹抗拔桩型，目前已在软土地区开展应用。为了对其受力承载特性深入研究，使该桩型得到广泛推广，通过数值分析方法对其抗拔性能和承载机制进行了三维有限元数值模拟。首先，通过数值模拟桩-土界面室内大型直剪试验得到了有限元分析需要的桩-土接触面参数，而后将得到的参数带入注浆成型螺纹桩抗拔三维有限元数值模型，通过计算得到了不同距径比S/D（即螺距与桩径的比值）螺纹桩的抗拔荷载-位移曲线和轴力分布，并观察了抗拔过程中桩周土体塑性变形的发展。数值分析表明，螺纹桩与桩周土体的机械咬合作用增大了桩侧摩阻力，从而使桩体极限抗拔承载力较等截面圆桩提高约2～5倍；同时，其承载能力与桩体的S/D有关，当S/D取最优时，荷载-位移曲线的初始切向刚度最大，极限承载力最高，桩周土体形成的连续拱形破坏区域最大。

如何准确预测和控制基坑变形是基坑工程的一个难点，提出了一种基于小波变换、粒子群优化的最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM）和自回归移动平均模型（ARMA）的基坑变形时间序列预测方法。首先，利用小波变换将基坑变形时间序列分解和重构为2个子序列——趋势时间序列和随机时间序列，在该基础上，采用PSO-LSSVM模型与ARMA模型分别预测趋势时间序列与随机时间序列未来值，将2个子序列的预测值求和作为最终预测结果。最后，将该方法应用于昆明某基坑工程的深层水平位移预测，不断地利用前期工况的最新实测数据建模，对后期工况未来变形量进行滚动预测，获得了令人满意的结果。

通过野外崩积混合体结构特征分析，考虑原样级配，开展对崩积混合体重塑样的室内大尺度直剪试验研究，结合PFC2D颗粒离散元仿真试验，分析了不同含石量情况下崩积混合体变形与强度变化规律及内在机理。将数值试验的成果与室内试验结果进行对比分析。结果表明，随着含石量的增加，崩积混合体的应变硬化效应显著。低法向应力下崩积混合体表现为剪胀，高法向应力下则表现为剪缩；当含石量低于40%时，崩积混合体的力学性质由土体控制，超过80%以后，其力学性质基本上完全由块石控制。

砂土液化问题一直是土动力学与岩土地震工程研究领域的重要课题之一。基于南水北调中线某工程，通过现场和室内试验获取土体的物理力学参数，利用岩土数值分析软件FLAC3D对夯扩挤密碎石桩加固干渠液化砂土地基进行了动力数值分析。结果表明，由于夯扩挤密碎石桩的排水作用，干渠底部饱和砂土地基中的超静孔隙水压力和孔压比与加固前相比明显减小；干渠渠道底部饱和砂土中的监测曲线表明，随着地震荷载持续时间的增加，饱和砂土地基中超静孔隙水压力和孔压比峰值较加固前大幅值降低，且时程曲线达到峰值之后也由加固前的基本保持不变改为迅速消减降低；由于夯扩挤密碎石桩的排水和挤密作用，有效消除了干渠渠道底部以及渠堤坡面外侧平台至坡脚底部砂土层的液化现象，加固后干渠底部饱和砂土地基中没有液化现象产生。

无砂垫层真空预压技术已成功应用于软土地基加固工程，但软土的低透水性致使其工期很长。为此提出联合间歇性注气以改进真空预压技术，提高其排水速率、缩短工期。建立联合注气的真空预压法有限元分析模型，通过注气位置与注气压力的改变，对比分析注气前后土体中渗流速度、排水速率、渗透比降等的变化规律。结果表明，注气能显著提高真空预压法的排水速率，增强真空预压法的加固效果；由于气体的轻质特性，在排水板下方注气更有利于排水效果；在不冲破土层的情况下，注气压力越大，促进加固的效果越好。联合注气能有效增强真空预压加固软土地基的排水效率，有着较好的工程应用前景。

基于某真空井点降水综合试验，建立了三维地下水流数值模拟模型，将模型模拟预测数据与试验观测数据进行对比，研究真空负压和井点间距对真空井点降水效果的影响，得出了真空井点周围渗流场的变化性状，提出了真空井点周围真空及重力场耦合区、耦合场与重力场过渡区和重力场区3个区的概念。得出了不同负压在不同井点深度条件下对地下水渗流场的影响变化。对比结果表明，建立的真空井点降水模拟分析方法，能够较好的模拟真空井点周围观测井水位与出水量的相关关系；分析方法可用于真空井点降水试验分析，且为真空井点降水设计提供了依据。

关于含应变软化本构关系的岩-土接触面特性的研究手段较为有限，基于FLAC可实现具有应变软化接触的本构数值分析。利用该模型对接触面直剪试验进行模拟，并对接触单元剪切强度参数演化与剪切应力-位移关系变化特征进行深入研究。模拟结果再现了接触面的渐进性破坏过程及内部剪应力变化特征，研究表明了摩擦角的增减变化主控剪切应力-位移关系曲线的形式特征。

换乘地铁车站基坑工程地下空间布局复杂，由垂直交叉的地铁车站基坑工程、联络通道、区间隧道等共同组成，通常采用数值模拟方法分析基坑施工对邻近建筑物的变形影响。由于空间结构复杂、基坑规模大，采用整体模型来模拟施工过程建模困难，网格数量多，单台微机难以完成。为了解决这个问题，在合肥市潜山路地铁车站的数值模拟计算中采用位移叠加法，把复杂的地铁基坑工程计算模型剖分为整体模型和一个局部模型，将整体模型计算的变形结果作为局部模型计算的初始位移场，在该基础上对局部模型进一步开挖模拟基坑工程施工对邻近建筑物的影响。以单元内插法和反距离加权插值法为例，通过两种方法导出整体模型的初始位移场，并将两种位移叠加法计算得到的结果与单独计算的结果进行对比。结果表明，采用位移叠加法得到的计算结果与单独计算得到的结果基本一致，可近似作为完整模型计算结果，证明了位移叠加法的可行性。通过比较可知，采用反距离加权插值法比单元内插法具有更高的精度，得到的计算结果更准确。研究结果对复杂基坑工程数值模拟计算有重要的参考和应用价值。

在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先，将围岩材料视作各向同性连续介质，基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型，采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求解。其次，以上述研究为基础根据岩石处于弹塑性状态时渗透系数动态演化公式，建立岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型，并给出三场耦合情况下的数值求解迭代方法。针对耦合模型中涉及参数较多且不易测定的问题，基于差异进化算法原理建立智能反分析方法，对耦合模型中的损伤参数进行反演。最后，利用C++语言编制相应的岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合程序和参数反演程序，利用所编程序进行以下计算：（1）对智能反分析程序的性能、正确性进行分析，对比不同差异策略、交叉因子、变异因子的反演精度和收敛速度。（2）分别采用弹性模型和弹塑性损伤模型进行隧道围岩位移场、应力场的计算。（3）不考虑力学作用的情况下进行孔隙水压力、渗流量的计算。（4）采用所建耦合模型计算得到隧道围岩应力场、渗流场以及损伤场的相互影响规律。研究结果表明，基于差异进化算法的智能反分析程序能够较好地解决耦合模型中损伤参数不易确定的难题，为实际工程中获得不易测定的计算参数提供了有效的方法，同时所建立的耦合模型通过应力、渗流和损伤的相互作用更能够真实地反映出岩石材料的宏观破坏现象，所编计算程序能够模拟地下水渗流场、应力场、损伤场之间的耦合特性，为受地下水影响严重的工程建设提供了方法，研究结论为后期对实际隧道工程进行耦合计算奠定基础。

初始地应力是地下开采及施工所需要考虑的重要影响因素，地应力值的准确获得通常采用现场测量与反演计算结合实现。针对某铜镍矿复杂地质体，在已有监测数据的基础上建立三维正交数值模型，获得监测点的地应力计算值。利用遗传规划程序，回归地应力监测点的地应力与各自变量的函数关系。建立地应力实测值和计算值之差的平方和最小的目标优化函数，使用遗传算法智能算法对目标函数进行优化，最终获得了矿区的原岩应力场。检测样本验证结果显示，计算值与实测值的误差控制在10%以内，一定程度上证明了该地应力场智能识别方法的可靠性，可为以后复杂地质体矿区地应力场的计算提供较为可行的研究方法。

为研究非连通随机节理岩体的结构效应对地下洞室地震响应的影响，首先探讨了二维节理网络的生成原理，给出了结构效应影响的5个表征参数，即节理密度、节理倾角角度、节理倾角离散程度、节理迹长长度和节理迹长离散程度。以大岗山水电站主厂房洞室为背景工程，研究节理岩体结构效应对地下洞室地震响应的影响。结果表明，相同地震动水平下节理密度增加则洞室地震位移增加；节理角度在0°～80°范围内时，随节理倾角增加洞室的地震位移增加；节理离散程度较大时，随节理倾角离散程度减小洞室的地震位移减小，但当节理离散程度较小时则基本无影响；随节理迹长长度增加，洞室地震位移也增加；节理迹长的离散程度则对对洞室地震位移影响较小。结论可供节理岩体中地下洞室的抗震设计参考。

基于场变量的强度折减法，以三维一般边坡和陡边坡作为算例模型，对非均质边坡的折减范围进行研究。研究中借鉴某学者研究成果，在ABAQUS中对岩体材料的抗剪强度参数( )和抗拉强度参数T同时进行强度折减，并结合目前边坡失稳判据存在的不足，提出采用坡体内关键部位特征点位移增量 与强度折减系数增量 之比值 和强度折减系数 关系曲线的突变点来确定边坡的临界失稳状态。结果表明，对于一般边坡，只有当黏聚力相差不大的情况下，对黏聚力较小土层实施局部折减才能得到合理的安全系数，对于坡体内存在岩质相差较大的边坡建议采用整体强度折减，相反对于高陡三维边坡而言对相对较软的岩体进行局部折减可以得出较为可信的结果。通过与传统特征点位移法判据相比较，验证了 法的实用性和合理性，同时基于该判据计算出桥基边坡运营期间的安全系数，可为岸坡治理提供理论依据。。

采用高阶近似位移覆盖函数，基于六面体数学覆盖网格建立了三维数值流形方法分析格式，给出了相应的子矩阵。利用MATLAB编制了与之对应的计算程序，对简单的地下洞室模型进行了计算，并将计算结果与其他数值分析方法结果进行了比较，证明了分析格式及相应程序的正确性和有效性。结果表明, 当数值流形方法的覆盖函数推广到高阶情况时，其求解精度会有相应的提高。最后，对该方法在隧道及地下工程的应用前景作了展望。

重庆小南海滑坡是烈度相对较低地区发生的地震高位滑坡，其成因一直令人费解。基于重庆黔江小南海相关研究资料，通过对复原的小南海坡体进行失稳分析，计算得出使岩体产生崩滑破坏的地震力临界条件，即只有当地震波地形放大后滑坡才能启动。为了进一步验证计算所得的结论，运用UDEC软件建立小南海典型二维场地模型，施加相应的地震力对坡体失稳崩滑的全过程进行模拟，以研究地震作用下地形放大效应触发具平行坡面陡倾控制性结构面的高位岩质斜坡地震机理。研究结果表明，在地震波传播过程中，具平行坡面陡倾控制性结构面的高陡突出地形对地震波有明显的放大作用。该坡体运动模式为：峰值加速度放大-增加的振幅迫使岩体顺平行坡面陡倾控制性结构面迅速拉裂-沿缓倾层面滑移-高速脱离滑源区-巨大的势能和动能驱动坡体做长距离运动，其间伴随解体、颗粒间相互碰撞、铲刮作用，具有二相甚至三相流体性质。分析揭示地震力作用下斜坡体中质点加速度具有地形放大效应。对比结构面监测点和基岩监测点加速度放大系数，表明，滑坡启动时具有较大的加速度，当遇到平行坡面的不连续结构面时，斜坡动力响应强烈，最终导致坡体失稳。

运用透水管桩技术加快沉桩后桩周土体内超静孔隙水释放，进而消除沉桩施工中超静孔压的不利影响。基于有限元数值计算法，利用ABAQUS有限元软件建立透水管桩模型，实现透水管桩贯入过程以及桩周土体固结过程模拟。对比CEM圆柱孔扩张理论验证数值计算结果；阐述透水管桩贯入过程中位移场以及超静孔压场变化规律；对比分析静压桩和透水管桩桩周土体固结性状，结果表明透水管桩能加速超静孔压消散，短期内实现桩基承载力的快速提升。

梳理了国内珊瑚岛礁岩土工程物探调查的现状，结合钻孔原位测试，采用成熟的物探方法对珊瑚岛礁进行综合地球物理勘探，说明了各种物探方法的场地适应性和效果。主动源面波探测效果好，面波视速度剖面很好地反映了珊瑚碎屑层与礁灰岩的地层层序；水域地震反射波对外礁坪、向海坡、外海的沉积层界面反映清晰，发现某岛礁的西南、东北端的水底形态不对称，沉积层差异大，可能与珊瑚礁成长的海洋水动力环境有关。孔内电阻率原位测试数据表明，松散珊瑚碎屑层与礁灰岩的电阻率差异很小，在同一数量级，总体上无法采用电法类勘探方法进行地质分层。

地铁开挖和衬砌之后衬砌背后的空区和因其未填实而导致土层破坏，破坏产生的土体松散甚至发展到地面，是影响地面交通和建筑物安全的重大隐患。地铁开挖时，掌子面前方的岩土分界线、含水层的预报，是保证施工安全的重要工作。笔者采用陆地声纳法进行探查工作，取得了直观的效果。在北京通州地铁6号线穿过京哈（北京—哈尔滨）铁路下方的剖面和沿隧道拱顶正上方设置的长60 m的剖面上，可以看到有3处长2 m左右的空区，上方土体已发生松动。在南京4号线某段沿隧道拱顶顶正上方的一条剖面上50 m长度内就发现了9处衬砌背后空区及土体松动区，都诱发了上方土体的松动，松动埋深为8 m，其中有5处土体松动已达到沥青路面下。开挖时出现坍方的一段剖面，虽然坍体仅达地面下约4 m的黏土层，但坍体旁的土体已松动达到沥青路面之下。

管桩施工过程中常出现桩身裂缝、爆桩等病害。将具有实时动态监测功能的布拉格光纤光栅（FBG）准分布式光纤传感监测技术和具有分布式监测功能的布里渊散射光时域分析技术（BOTDA）联合应用到管桩打入过程中的监测，提出了分布式光纤传感技术数据处理方法，设计了管桩打入过程的模型试验。试验结果表明，FBG传感技术能够较好地动态监测打入过程中桩身应变变化特征，反映桩身不同部位随不同深度应变变化规律；BOTDA分布式光纤传感技术能够较好地监测管桩在打入过程中暂停（接管）状态下桩身应变变化特征；根据应变变化分析管桩受偏心荷载程度，分析管桩是否出现裂缝、破坏等病害，研究管桩打入过程中桩土作用规律。试验结果还表明，FBG联合BOTDA光纤监测技术在管桩打入过程中监测管桩质量具有广阔的技术优势和应用前景。