采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液法3种方法，对压实桂林红黏土进行全吸力范围内的土-水特性量测，研究干密度对于土-水特征曲线的影响。试验结果表明：干密度1.4 g/cm3的压实桂林红黏土的进气值约为20 kPa；土-水特征曲线的过渡段与典型的土-水特征曲线不同，含水率或饱和度与吸力的对数坐标关系不是单一直线，而是出现了3段直线，并且中间一段平缓段下降斜率较小；当吸力增大到367 MPa时，含水率仅为0.74%，可认为如吸力继续增大至106 kPa时，含水率和饱和度为0；用吸力与含水率关系表示土-水特征曲线时，吸力较大时不同干密度的曲线重合，认为干密度对土-水特征曲线无影响。用吸力与饱和度关系表示土-水特征曲线时，在吸力较小时，干密度越大，对应的土-水特征曲线越高；当吸力较大时，不同干密度的土-水特征曲线几乎重合。

膨胀土在吸水时会产生体积膨胀，研究湿胀条件下膨胀土的土-水特征具有重要意义。以合肥地区9种弱膨胀土为研究对象，采用滤纸法和渗析法试验测定了膨胀土的土-水特征，采用蒸汽加湿法试验测定了膨胀土在吸湿过程中的体积变化。基于土-水特征曲线（SWCC）试验及加湿试验，获得了膨胀土在吸湿过程中的体积变化规律，得到了湿胀条件下膨胀土的重力含水率?基质吸力曲线（w-ψ曲线）及体积含水率?基质吸力曲线（θw3-ψ曲线），分析了膨胀土吸湿过程中的体积变化对体积含水率?基质吸力曲线的影响，探讨了w-ψ与θw3-ψ曲线拟合参数的变异性及参数间的相关性。结果表明：蒸汽法加湿土样是一种较为理想的增湿方式；湿胀条件下，w-ψ曲线与考虑体变的θw3-ψ曲线的差异程度与吸湿结束后的土样含水率有关；w-ψ曲线的变异性小于θw3-ψ曲线的变异性；拟合参数n的变异性小于参数a及m的变异性；w-ψ曲线及θw3-ψ曲线的对应拟合参数间呈线性关系。

中国西北地区气候以干旱和半干旱为主，黄土广泛分布。首先介绍了西北地区3个代表性城市近50 a的气候条件和3类黄土的粒径分布及储水能力，在此基础上利用Chen、Benson等提出的水量平衡分析方法对黄土土质覆盖层在我国西北地区应用的可行性进行了探讨，并计算分析了单一型黄土覆盖层的设计厚度。分析结果表明: 西北地区夏季高温多雨植被生长茂盛而冬季降雨较少，降水和腾发作用有较好的同步对应关系，适合土质覆盖层的应用。采用黄土作单一型土质覆盖层的设计厚度在0.54～1.92 m之间，从干旱、半干旱到半湿润气候区，设计厚度逐渐变厚，其具体设计厚度与气候条件和黄土种类密切相关；在同一气候区采用粉性黄土所需厚度最薄，而采用砂性黄土则最厚。西北地区采用黄土作填埋场终场土质覆盖层具有技术可行性和良好的经济效益，值得进一步开展工程实践和更深入的研究。

为研究让压锚索在边坡支护中的自身让压特性，获取让压实测资料，以江西洪屏电站高边坡为工程背景，结合图强工程材料有限公司研发的新型让压锚索，针对不同锚索长度、自由段长度等各种工况进行了现场试验，试验表明：在让压锚索张拉过程中，部分锚索出现了让压滑移现象，让压效果显著；但让压时，长锚索孔口张拉力与设计基础让压力相差很大，说明锚索孔口张拉力并未如理想状态那样全部传递给锚孔内部的锚索，而是很大一部分孔口拉力将用来克服锚索与锚孔之间的摩阻力，且量值上已达到不容忽视的程度。试验同时揭示了锚索长度、锚固长度、锚束及锚孔施工质量对摩阻力的大小起到关键性影响，锚索长度、自由段长度越长、锚束越多、锚孔质量越差，则摩阻力越大。并据此提出了未来边坡防护锚索设计中重点关注及有待于进一步研究的内容。

港珠澳大桥拱北隧道地处沿海地区，其地下水与海水相连，隧道基底采用粉体喷射搅拌法和高压喷射注浆法等方法进行加固，加固产生的水泥土在海水侵蚀性离子作用下其强度和稳定性会发生变化，从而对工程安全产生影响。根据上述两种施工工艺，制作内部含侵蚀物质和不含侵蚀物质的两种水泥土试块，配制多种不同浓度的单组分的化学溶液来模拟海水侵蚀环境，将制备的水泥土试块置于侵蚀溶液中进行预定时间的短时（≤28 d）浸泡，通过无侧限抗压试验、电镜扫描以及离子色谱测定，分别得到了单组分侵蚀溶液短时浸泡下水泥土试块无侧限抗压强度、微观结构随侵蚀溶液浓度和侵蚀时间的变化规律，以及侵蚀环境中离子浓度随侵蚀时间的变化规律。基于海水化学成分，配制多种不同浓度的双组分的化学溶液来模拟海水侵蚀环境，将制备的内部含侵蚀物质的淤泥质土水泥土试块置于侵蚀溶液中进行预定时间的长时（≥90 d）浸泡，通过无侧限抗压试验得到了双组分侵蚀溶液长时浸泡下水泥土试块无侧限抗压强度变化规律。试验结果可为临时性及长期性水泥土工程的设计及安全维护提供一定参考依据。

为揭示可溶盐对黄土触变性的影响程度及作用规律，以宁夏同心黄土为研究对象，以干密度、含水率、含盐量为因素，设计正交试验方案进行了黄土的触变性研究。结果表明：黄土的触变性参数随干密度和含盐量的增大而增大、随含水率的增大而减小、并且随龄期的增长而增大；各因素影响的主次顺序为含水率、干密度和含盐量。在正交试验结果分析的基础上，以含盐量为因素进行了单因素试验，发现触变性参数与含盐量呈对数关系，且有很好的相关性，可溶盐对黄土触变性的影响明显，是影响黄土触变性的重要因素之一。研究结论对黄土地基设计、施工和处理有重要的指导意义。

根据抗拔锚杆试验数据，建立了锚固体荷载传递特性随锚固深度变化的动态折线数值计算模型。首先，对锚杆抗拔试验进行了简单介绍，给出了试验的主要参数及数据；在此基础上，对试验中抗拔锚杆不同深度处锚固体荷载传递曲线进行了对比分析和讨论，提出了用以拟合计算的动态折线模型；然后结合锚杆轴力及位移计算能量法计算式对试验数据进行了拟合计算，计算结果与试验数据吻合，显示在拟合计算中动态折线模型使用合理；最后通过讨论明确了动态折线模型的适用条件，说明了其在试验分析及工程设计中的辅助作用。动态折线模型反映了不同深度地层中地应力变化对锚侧阻力的影响，虽然在计算中没有直接引入地应力，但其以试验为基础的参数设置和相对简单的迭代计算，为更精细的计算锚杆承载力提供了参考。

Mononobe-Okabe理论是现阶段计算地震土压力的常用方法，但Mononobe-Okabe理论的诸多假设使其具有一定的局限性。针对Mononobe-Okabe理论的不足，考虑到地震作用下挡土墙偏转对土压力的影响，采用斜向条分法推导了复杂条件下黏性土地震土压力强度分布、土压力合力及其作用点位置公式，并利用图解法给出了临界破裂角的解析解。研究表明：填土黏聚力和地震系数对土压力影响显著；忽略黏性填土表面开裂与地震作用对均布超载及开裂填土等效超载的影响将使主动土压力计算结果偏小，其误差随着填土黏聚力和均布超载的增大而增大；在不同水平地震系数下土压力沿墙高呈非线性分布；所提公式适用范围更广，有效完善了Mononobe-Okabe理论。

以中国科学院武汉岩土力学研究所研制的RMT-150C岩石力学试验系统为主要试验平台，以宜昌砂岩为研究对象，对砂岩在96 kN峰值、不同频率、不同波形加载下的垂向力变化速率、垂向变形速率、表观弹性模量、横向变形速率、瞬时泊松比与时间的关系等5方面内容进行分析得出不同频率、不同波形对上述关系的影响规律。在提出非滞后时间段内表观弹性模量与垂直力线性关系的基础上，给出不同频率下三角波和正弦波的计算公式及参数，计算和实测对比证明，其计算公式可以很好地拟合不同波形、不同频率下的变形速率随时间的毫秒级变化规律。在此基础上，给出了三角波和正弦波的能量计算方法，对比分析显示，计算公式和方法可以很好地对三角波和正弦波在不同频率和不同加载速度下的能量值作出毫秒级的精确预测。

大量的非饱和土干湿循环试验表明，当土体处于吸湿过程直至吸力降低为0 kPa时，土体并不能达到完全饱和状态，还存在一定的残余气体。在高饱和度时，由于残余气体以封闭气泡的形式分布在土体中，土体呈现较大的压缩性，使其与饱和土的性质不同。在这种状态下，现有的非饱和土本构模型预测到的土饱和度为100%，与试验结果存在一定的偏差。为了使本构模型在高饱和度状态时具有较高的精度，对非饱和土的毛细滞回和塑性变形耦合本构模型进行了修正，使其能够考虑残余含气量的影响。通过预测与实测结果比较，证明了新模型能够有效地模拟残余含气量对非饱和土力学特性的影响。

充填体的变形破坏、能量耗散与围压的变化密切相关，通过开展不同灰砂配比、浓度的充填体单轴、三轴压缩试验，基于系列试验结果，研究了不同围压加载阶段充填体的变形特征、破坏模式及能量耗散与围压的内在关系。结果表明，随着围压的增加，充填体的峰值应变随之增大，且两者呈线性相关；低围压时充填体呈现脆性破坏，表现为应变软化特征，随着围压增大，充填体由脆性向应变硬化转化，灰砂比越大、浓度越高，充填体发生脆-延性的临界围压值越大。充填体的破坏裂纹发展形式各异，大致可分为单一、平行、交叉和复合4种类型；宏观破坏表现主要呈“X”状、“Y”状剪切模式，破坏面的类型主要分为：直线式光滑摩擦面、圆弧式破碎摩擦面、直线式破碎摩擦面以及台阶式破碎摩擦面。充填体的峰值强度与围压也呈正线性相关，内摩擦角对灰砂比的敏感性要高于浓度。围压的增大能够相当程度上提高充填体各阶段的应变能，峰前、峰后能耗量、单位体积变形能以及总能耗与围压皆呈正相关性。

从内能角度分析发生蠕变的机制，基于应变能理论，采用Perzyna黏塑性理论与西原正夫元件模型相结合，建立了一种能描述衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变3个阶段全过程的蠕变统一本构模型。该模型考虑了应力状态对加速蠕变的影响，通过定义加速蠕变临界应变能密度值可以有效判断加速蠕变发生时刻，并在统一蠕变本构模型基础上进行简化，采用Drucker-Prager（D-P）屈服准则结合相关联流动法则，用过屈服应力比反映加速阶段蠕变应变速率变化，建立了一个实用的能预测加速蠕变并能反映蠕变3阶段全过程的简化蠕变本构模型，结果表明，数值模拟结果与试验数据基本吻合，研究成果为岩石蠕变断裂过程研究提供了一种新的思路。

为研究不同含水率、压实度和应力水平下路基压实粉性路基土累积塑性变形影响因素与变化规律，开展了系列动三轴试验。根据累积塑性应变随加载次数的变化规律，获得了不同含水率、压实度下粉土的临界动应力。研究表明，粉性路基土临界动应力随压实度的提高而增大，随含水率的增大而减小。为避免路面结构的破坏，路基土应力状态应控制在临界应力界限范围内。鉴于此，针对路基土临界应力范围内的试验数据，建立了路基土累积塑性变形预估模型。该模型考虑了应力和加载次数的影响。回归分析表明，该模型具有较高的决定系数，即模型具有较高的合理性与可靠性。模型的建立为基于力学经验法的路基累积塑性变形计算提供了参数。最后以典型水泥混凝土路面为例，获得了不同轴载、轴型作用下粉土路基累积塑性变形，为进一步研究路基累积塑性变形对路面结构的影响提供了思路。

基于修正的Biot理论，通过数值计算分别研究了3种体波（P1、P2、S波）的波速和衰减与固体颗粒压缩性、频率、孔隙率、流体黏滞系数、动力渗透系数等参数之间的关系。分析结果表明：（1）P1、P2波的波速和衰减与固体颗粒压缩性之间近似呈线性变化关系，而S波则几乎保持不变，并通过定量比较发现，能否忽略固体颗粒压缩性的影响取决于固体骨架体变模量( )与固体颗粒体变模量( )的比值；（2）孔隙率对P1、S波波速的影响较为显著，并且预测当孔隙率接近于1.0时，P1、P2波之间发生相互转换；（3）3种体波的波速和衰减均随流体黏滞系数和动力渗透系数而变化，且在这两个参数下的变化规律基本相反；（4）3种体波的波速和衰减均随频率的增大而增大，其中，频率对P2波的影响较大。

采用煤层顶板岩石作为加锚基体，用钢丝模拟锚杆，薄钢片模拟钢带，对加锚体进行了三点弯试验，并与常规试件进行对比分析。结果表明，因岩石抗压与抗拉性能的差异，试件在弯曲过程中，下表面拉应变的增长速度大于上表面压应变的增长速度，裂纹最先在下表面产生并逐渐向上发展。加锚试件，因锚杆改善了锚固区域岩石的力学性能，且钢带与锚杆共同承担了一定的拉应力，锚固试件抗弯能力有所增强。试件截面应力状态可以结合破坏过程分为3个阶段，第1阶段为弹性阶段；第2阶段为裂纹产生与扩展阶段，岩石承载能力逐渐劣化，拉应力逐渐向钢带转移，岩石裂纹发展受限，试件抗弯能力有较大提升；第3阶段为破坏阶段，锚杆失黏，挠度持续增加而试件承载能力趋于稳定。

提出了基于响应面法的边坡稳定二阶可靠度分析的实用算法。选择U空间中的随机变量，通过空间变换和相关矩阵分解，计算试验点的功能函数；通过迭代算法构造响应面、以确保通过最小的计算量获得最优精度，并在此基础上进行FORM/SORM计算。以一岩石边坡的平面滑动问题为例，通过与蒙特卡洛模拟、FORM及随机响应面法的比较，证明了该方法的准确性和高效性。分析了参数的相关性及试验点取值范围对计算结果的影响，讨论了可靠度分析结果中参数敏感性和物理属性问题。该方法可为实际边坡问题的可靠度分析提供参考，并可以用来进行基于可靠度分析的加固设计。

为了深入探讨煤体吸附瓦斯发生膨胀变形效应的力学行为，基于煤-气吸附界面的表面自由能变化等于煤体弹性能的变化基本假设，从理论上推导了煤体吸附膨胀模型中吸附膨胀变形表达式和吸附膨胀应力表达式，模型中各参数的物理意义明确。通过已有的试验数据分别从低气体压、中气体压和高气体压3个角度对吸附变形模型的适用性和正确性进行了验证。模拟结果表明，模型预测数据与已有的试验数据吻合度较高，能够很好地描述不同气体在不同压力条件下的煤体吸附膨胀差异性，拟合精度均较高；在综合考虑吸附膨胀应力和气体压力对煤体吸附膨胀变形影响前提下，忽略吸附气体体积Va对煤体吸附膨胀变形的影响。

为了获取节理岩体各向异性力学特性和声波传播规律的相互关系，通过制作圆柱形单一预制贯通节理试件，开展了7种不同倾角节理试件的超声波波速测试和单轴压缩试验。试验结果表明：（1）节理试件波速测试值离散性较大，但总体服从正态分布，波速平均值介于石膏试件和完整试件之间，波速随节理倾角增大呈线性递减；（2）不同倾角的节理面对节理试件力学特性的影响很大，在应力-应变关系、变形特征、强度特征和破坏模式上均表现出显著的各向异性特征；（3）节理试件的力学性质和超声波传播特性变化规律区别很大，采用超声波波速确定节理试件的力学参数会存在很大误差。

利用MTS652.02高温炉与φ50 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统，对800 ℃加热后的砂岩试样进行单轴冲击压缩试验，分析17.904～62.600 s-1应变率范围内砂岩动力特性的变化规律。结果表明：800 ℃后砂岩动态应力-应变曲线大致经历压密、近似线弹性变形、微裂纹演化、裂纹非稳定扩展、应变软化以及卸载6个阶段；随着应变率提高，砂岩动态弹性模量、峰值应力随应变率的提高基本呈对数形式逐渐增加，峰值应变近似呈对数形式逐渐降低；较低应变率下，砂岩破坏为典型的张拉破坏，随着应变率的升高，剪切破裂面所占比例逐渐升高，砂岩破坏型式具有从张拉破坏向剪切破坏的变化趋势；800 ℃热处理后，砂岩破坏程度随应变率的提高逐渐提高，并且高应变率下破坏程度的应变率敏感性更加显著。

渗流是泥石流水动力条件主要来源之一，不同渗流流量具有不同的渗流力和冲刷力，从而可引起不同规模泥石流。通过开展室内水槽试验，利用测压管量测渗流过程中的孔隙水压力，并结合高清摄像技术从微观角度记录堆积土体内部细颗粒的运移、骨架颗粒的坍塌现象，以此分析研究土体渗透破坏、起动形成泥石流过程中的渗流和冲刷作用。在此基础上设定水槽坡度为7°，调节恒定渗流流量分别为120、170、265、320 ml/s，分析不同恒定渗流流量对固体堆积物失稳、泥石流起动过程中流态变化的影响。分析结果表明，在恒定渗流流量作用下，堆积土体内部细颗粒迁移、骨架颗粒坍塌造成土体颗粒重排列、孔隙水压力上升进而导致土体抗力降低是泥石流土体颗粒失稳、起动、冲刷的重要原因；随着渗流流量增加，流速迅速上升，土体内孔隙水压力逐步增大，骨架颗粒的失稳、移动主要受渗流及水流冲刷两方面共同作用，堆积土体颗粒的移动分别表现出缓慢小幅滑动后稳定、过渡型滑动和快速流滑现象。

岩体的破坏主要是沿着破坏面滑移的压剪破坏，对西藏邦铺矿区花岗岩岩样进行不同法向应力下的剪切流变试验。通过分析其剪切流变试验曲线，并基于Burgers模型，引入了一种改进非线性牛顿体黏壶，进而提出了一种改进的Burgers剪切流变模型，并利用该流变模型辨识的参数，应用于西藏邦铺矿区开挖边坡长期稳定性分析。结果表明：（1）改进的Burgers剪切流变模型，能够很好地拟合岩石流变的3阶段，对加速流变阶段的拟合结果很理想，具有较好的实用性；（2）开挖边坡稳定性分析时，考虑流变长期作用后，开挖边坡中部台阶区域位移变大，应力也发生变化，应加强该区域的支护和预警措施。

滑坡预警系统是减少降雨型滑坡灾害的重要手段，其中针对具体单个滑坡失稳的预警系统，尽管具有较好的物理判断依据，但由于其构造机制较为复杂，目前仍然比较少见。基于无限边坡算法构建了较为简单的实验室降雨型滑坡技术性预警系统，并详细介绍了该系统的预警思路、预警时间计算原理、信息交流及反馈的实现。通过模型试验结果考察该预警系统在估算不同降雨强度及不同初始含水状态下滑坡失稳时间的表现，并对模型试验结果、预警能力进行分析。结果表明，基于无限边坡算法的预警系统的预警能力尽管受到降雨侵蚀、滑动面位置、初始含水状态的影响，但仍然具有较好的准确性。

高压喷射注浆法可以在软弱下卧土层中直接形成加固桩体对软土地基进行加固。对这种加固方法形成的地基进行了一组模型试验，其中包含了天然地基和加固地基，加固地基中设置了一组3×3的加固桩体，通过对比研究了直接加固软弱下卧土层的地基处理方法对地基工作性状的影响。结果表明：直接加固软弱下卧土层的方法能很好地改善地基的沉降特性，提高地基的承载能力。加固桩体能有效地传递荷载，使加固区软弱土体的压缩量大大减小。随着荷载的增加，加固桩体顶端承担的荷载大体呈线性增加，桩顶轴力表现为角桩最大，边桩次之，中心桩最小。加固桩体上部受负摩阻力作用，下部受正摩阻力作用，桩身最大轴力位于距桩顶25 cm处。加固区的平均桩-土应力比随荷载的增加而减小。

非饱和水力参数在计算滑坡降雨入渗过程与稳定性时是至关重要的材料参数。在三峡库区黄土坡滑坡上进行双环渗透试验，获取黄土坡滑坡表土层的饱和渗透系数。对黄土坡滑坡表土层的含水率和基质吸力进行实时监测，采集了黄土坡滑坡表土层中含水率和基质吸力随时间的变化数据，采用van Genuchten土-水特征曲线模型拟合了4个实时监测剖面的土-水特征曲线及其拟合参数。将饱和渗透系数与土-水特征曲线拟合参数代入van Genuchten渗透系数函数模型，求出了黄土坡滑坡表土层在非饱和条件下的渗透系数函数，为黄土坡滑坡在降雨作用下的稳定性计算提供了可靠的水力参数

孤岛综放工作面强烈的动压显现使得其发生冲击地压的可能性大大增加，通过运用微地震和电磁辐射综合监测手段分析孤岛综放工作面两次强动压显现事件，获得了工作面煤体发生冲击地压前后能量积聚与释放规律及相应微震和电磁辐射监测数据变化规律，认为工作面煤体发生冲击地压前一般存在一个短暂的能量积聚期，在能量积聚期内微震系统监测到的微震事件的次数和总能量均较少，同时能量积聚期内煤体电磁辐射强度值和脉冲数均持续升高。将工作面微震事件的沉默期以及煤体电磁辐射强度值、脉冲数的持续升高期作为冲击地压的综合前兆信息，并将其转换为量化的预警参数和指标，建立了工作面冲击地压多参数预警方法。现场实践表明，危险识别与灾害预警效果良好。

采用同济大学中型岩土离心机进行了2组疏排桩支护基坑的离心机模型试验，结合三维有限元数值分析探讨了采用规范方法计算疏排桩支护基坑桩身内力与变形的适宜性，并提出了考虑土拱效应的疏排桩支护基坑桩侧土压力的理论计算方法，最后建立了考虑土拱效应的疏排桩支护基坑桩身内力和变形的计算模型。研究结果表明：对于桩间距与桩径之比为2、3和8的疏排桩支护基坑，桩间土体无法形成土拱效应；对于桩间距与桩径之比为4～7的疏排桩支护基坑，桩间土拱效应明显；规范法计算得到桩身内力与变形结果要比离心机试验结果偏大，与规范方法相比，采用文中提出的计算方法计算疏排桩支护基坑桩身内力与变形更为合理。

在分析地质灾害规模分布的基础上，基于最大熵原理在理论上推导出崩塌、滑坡和不稳定斜坡灾害长、宽和厚等参数规模频率负指数分布关系，提出了规模参数频率分布简单而有效的计算公式。最后以黄土丘陵区宝塔区为例，对所提出的公式进行验证，结果表明：（1）宝塔区地质灾害以中型滑坡和中型崩塌为主，但大型地质灾害在控制着滑坡崩塌总面积和总体积中起着重要的作用；（2）滑坡、崩塌和不稳定斜坡规模等级指数主要集中于(5.5，6]级、(4，4.5]级和(5，5.5]级；（3）崩塌、滑坡和不稳定斜坡的长、宽和厚规模频率分布符合更简单的指数关系，且用指数关系拟合的规模频率曲线不会产生偏转效应；（4）对面积和体积取算术平方根和立方根后，它们的规模－频率分布也呈现出负指数分布，并且拟合效果良好（决定系数R2>0.9，概率P<0.05）。

膨胀土吸湿膨胀往往会导致工程安全问题。以南阳中膨胀土为研究对象，通过改良试样进水控制系统、测量外体变等措施，实现三轴应力状态膨胀试验，研究充分吸湿引起的体积膨胀率、终了含水率与初始含水率、平均主应力之间的规律关系。试验发现：三轴应力状态下的体积膨胀率与终了含水率均随平均主应力的增大而减小，且在半对数坐标中均呈较好的线性关系，据此建立了三轴应力状态的膨胀模型。将该膨胀模型应用到数值计算中，分析了考虑膨胀变形对膨胀土边坡应力场分布的影响规律，比较了充分吸湿条件下不同膨胀等级的膨胀土边坡的塑性区发展特征，并针对不同厚度换填处理措施进行了效果验证。研究表明：该膨胀模型表达式简洁，参数求取简单，用于数值计算成果合理可靠，具有较强的实用性。

无砟轨道路基翻浆是近年高速铁路路基出现的特殊病害形式，为研究基床翻浆对无砟轨道路基动力特性的影响，在沪宁城际路基翻浆工点进行了病害勘查和现场行车试验，分析了列车荷载作用下翻浆段无砟轨道路基振动特性。结果表明：无砟轨道路基翻浆病害的形成主要与基床表层级配碎石细粒含量较高以及底座板伸缩缝、侧缝封闭不严有关；基床翻浆导致路基对轨道结构支承及约束作用降低，加剧了无砟轨道结构的振动，其中底座板振动放大效应尤其明显，且振动放大效应随车速增加而增大；基床翻浆改变了无砟轨道与路基基床间振动波传递状态，限制了路基基床参振耗能作用的发挥，翻浆断面路基面动位移幅值减少45%，底座板到路基面动位移传递函数减小约2/3，当列车速度为247 km/h时，在路基受动荷载主要作用频率范围内（0～15 Hz），其动位移传递函数处于0.22～0.39间。

拉裂-滑移式黄土崩塌是黄土地区高速公路建设过程中常见的一种崩塌灾害。根据土体极限平衡方程，得到黄土斜坡后缘最大竖直拉张裂隙深度。引进水致弱化函数，分别建立了竖直裂隙面介质及潜在滑移面介质的本构方程。根据崩塌体能量守恒原理及尖点突变理论，建立了拉裂-滑移式黄土崩塌隐患的尖点突变模型。根据该模型，探讨了拉裂-滑移式黄土崩塌的形成机制。认为黄土斜坡开挖后，后缘形成拉张裂隙，在裂隙充水的作用下，竖直拉张裂隙的剪切模量增大，潜在滑移面的剪切模量减小，当黄土含水饱和度达到一定程度时候，系统发生突变，滑裂面形成，土体重心不断向临空面移动。其重心一旦滑出陡坡，就会产生崩塌。根据极限平衡方程，结合摩尔-库仑定律，建立了拉裂-滑移式黄土崩塌隐患体的稳定性计算公式。研究结果对黄土崩塌治理的设计与施工具有重要参考价值。

为深入了解无砂垫层真空预压技术加固新近吹填淤泥地基过程中的负压传递特性和分布模式，依托珠海港高栏港区某新近吹填淤泥地基处理工程开展了现场试验研究，研究结果表明：（1）土工合成材料水平排水垫层中的负压损失程度较严重，至少为16%；整个排水系统内的负压损失程度也较严重，最严重的高达57%。（2）不同深度处土体中的负压传递特性一定程度上受相应位置处淤泥自重沉积规律的影响，粗颗粒含量高的深度位置，其负压衰减程度相应较低；但总体来讲，负压从竖井向土体传递过程中的损失程度很严重，至少67%，这是新近吹填淤泥地基经无砂垫层真空预压技术加固后土体强度增长有限的主要原因。最后，明确给出了该类地基的负压分布模式：水平排水垫层中的负压可考虑为随时间变化的线性衰减模式，而竖向排水体中的负压可考虑为随时间变化的非线性衰减模式。

微观上，岩石由晶粒和晶粒之间的联接组成。在岩石的风化过程中，晶粒之间的联接会被削弱，导致岩石微观缺陷的发展，从而表现为显著的时效效应。在已有胶结模型的基础上，将岩石的化学风化过程等效为颗粒之间胶结物质不断溶蚀进而影响颗粒之间胶结强度和刚度的过程，基于此建立了考虑化学风化的微观接触模型。随后将模型植入离散元软件，运用离散元方法（DEM），模拟和对比分析了室内腐蚀试验与DEM模拟化学风化试验，结果表明：该模型可以反映岩石强度的化学风化时效效应，即随着反应时间增加，强度减小；可以反映单轴压缩试验中裂隙压密阶段以后变形的时效效应，即随着反应时间的增加，弹性模量、破坏时应变减小；粒间胶结的破坏，即微观缺陷的发育，是导致岩石化学风化时效效应的微观原因。同时DEM模拟风化与加载耦合的试验现象表明，施工过程中的施工速度会影响岩石的强度，施工应该选择合适的速率。

鉴于传统的筒型基础沉放阻力计算公式或数值分析方法均没有考虑筒壁内外侧挤土效应的差异，对于窄深型或是带分舱板的宽浅型筒型基础，由于筒壁或者分舱板的约束作用，基础内侧挤土效应有时远大于外侧，用传统方式计算沉放阻力可能存在较大误差。为揭示筒壁内外侧挤土效应的差异情况，采用显式的任意拉格朗日-欧拉（ALE）方法，针对土体大变形和接触非线性等问题，建立了能够实现筒型基础动态、连续沉放过程的有限元模型，模拟出了筒壁内外侧挤土效应。数值分析结果表明，当入土深度与筒径比达1.6时，筒壁内侧压力可达外侧的10倍左右。通过分析下沉过程中筒壁内外侧土体位移及应力分布，阐述了筒壁内外侧挤土效应差异的机制。最后，提出了考虑挤土效应的筒型基础沉放阻力计算公式，计算与试验结果吻合良好，大大提高了筒型基础沉放阻力的计算可靠性。

针对传统响应面法在求解具有高度非线性隐式功能函数边坡可靠性问题上的局限性，采用适用于处理高维度、小样本、非线性回归问题的高斯过程回归模型构建隐式功能函数的响应面，将高斯过程响应面与蒙特卡罗模拟法相结合，通过构造合理的迭代方式，在利用高斯过程回归模型的不确定性评价功能获取最优采样点的基础上，实现了高斯过程响应面动态更新，由此提出了边坡失效概率快速估计的高斯过程动态响应面法。利用数值算例验证了该方法的有效性，在此基础上对3个边坡算例进行了可靠性分析。结果表明，与传统响应面法相比较，该方法计算精度与计算效率明显较高，易于与既有的边坡分析软件相结合，且实现容易，适用于边坡可靠性的快速分析。

建立了三维层状饱和地基模型并在模型底部施加无反射边界条件，引入Fourier变换和正交变换将饱和地基Biot动力方程化为Love和Rayleigh模态方程，将地基沿深度方向划分为数个薄层单元并对单元位移场引入线性插值函数，从而将模态方程离散化，通过求解本征值问题最终给出了三维层状饱和地基的频域动力Green函数。分析了均质饱和地基的Love和Rayleigh模态的弥散特性，求解了均质和成层饱和半空间的Lamb问题，并与Philippacopoulos的数值积分解对比，说明了所求Green函数的正确性。所得Green函数无需关于Hankel函数进行数值逆变换且能直接考虑地基的成层性，提高了计算效率。

提出了一种基于数值应力场下的边坡临界滑动面和临界坡高的分析方法。该分析方法首先利用有限元得到边坡内部较为精确的应力场，再通过在边坡内部模拟类似于链式反应过程中粒子产生和运动规律，在此基础上完成临界滑动面的搜索。主要结论如下：（1）提出了一种基于数值应力场的边坡临界滑动面的搜索方法，该方法可在不对边坡滑动面形状和位置进行干预的情况下完成潜在破坏路径的搜索。（2）通过对算法中区域与边界、激发源、产物扩散路径、路径权值4方面要素进行合理控制，可使算法在具有较高精度的同时又能保证较好的分析效率。（3）算法能较为方便地考虑真实应力条件下地层强度各向异性对边坡稳定性的影响，并能对临界坡高进行很好的分析。（4）通过具体算例对本文算法的计算结果进行验证，将所得结果与PSO和Monte Carlo两种方法得到结果进行对比，对本文方法的可靠性进行了验证，取得了较好的效果。

裂隙特征作为膨胀土裂隙研究的基础，其定量化描述有助于进一步研究裂隙对膨胀土工程性质的影响。以膨胀土平面裂隙为研究对象，使用数码摄影获取膨胀土裂隙图像，通过优化和改进裂隙图像处理方法及裂隙特征提取方法，获得膨胀土裂隙的各特征参数。对于裂隙图像处理方法，采用改进的局部阈值二值化方法，相比大津法能更好地将裂隙和背景区分开来，而通过标记连通区域的方法有效去除了裂隙二值图像中全局分布的细小杂点，同时，利用闭运算填充了裂隙图像中细小的孔洞和缺口，上述处理方法使裂隙二值图像更清晰可靠。对于裂隙特征提取方法，基于对裂隙端点和交点的快捷识别能力，选择了查找表方法作为裂隙条数统计的基础；改进了端点识别算法以去除毛刺，提高了裂隙长度统计的精度；采用改进的最小外接矩形算法进行裂隙宽度的统计，提高了计算精度，节省了计算时间；尝试采用玫瑰花图进行裂隙方向统计，更直观明了地分析裂隙方向及条数的变化规律。

为了揭示发育薄弱区对管涌发展的影响机制，进行了管涌砂槽模型试验和颗粒流数值模拟，建立了3组模型，以研究孔隙通道的空间发育对颗粒运移过程的影响，分析了土体内部细颗粒运移引起管涌破坏的动态过程。根据数值模拟结果，分析了管涌发展过程中试样细观及流体的变化规律，并与砂槽模型试验结果进行了比较，模拟与模型试验结果较吻合。结果表明，薄弱区越发育，压力分布调整的趋势越强，颗粒运移的趋势相应增加，达到破坏需要的时间越短。数值模拟获得的临界水力梯度与室内试验以及理论分析结果均比较接近，证明了采用颗粒流程序研究管涌问题是合理的，对研究存在薄弱区的砂土管涌现象具有明显的优势和广阔的应用前景。所揭示的结果有益于管涌机制的更深入研究。

在天然冻土区或人工冻土工程中存在着大量冻土与结构物接触界面层问题，目前有关此类接触界面层力学变形性能的试验研究手段缺乏。为此，在已研制大型多功能冻土-结构接触面循环直剪系统DDJ-1基础上，改制冻土剪切盒，凸出冻土试样界面层，研发微变形测量系统，组成冻土与结构接触界面层力学试验系统。该系统不仅能实现不同边界条件下接触界面的力学特性试验，而且能测量和分析接触界面层不同位置的冻土体位移，分析研究不同冻土温度、不同结构粗糙度、不同法向荷载作用下界面层冻土体变形特性。试验结果表明，该系统能准确再现冻土与结构接触界面层的力学变形行为，可为系统开展冻土-结构接触界面层的研究提供试验基础。