河网地区的淤泥层一般较厚，强度较低，在这些地区新建或扩建码头时需对边坡进行大面积的开挖、换填，工程造价高，采用卸荷式板桩墙高桩梁板码头结构可以很好地解决，但目前关于这种码头结构型式的土压力计算研究非常少。借鉴遮帘板桩码头的土压力计算方法，分析探讨了该新型结构的土压力计算方法。计算中对结构进行分区处理，利用非极限状态土压力理论计算板桩河侧及灌注桩陆侧的土压力，同时考虑土拱效应和卸荷板的卸荷作用，以及平行墙理论，推导计算板桩陆侧及灌注桩河侧的土压力，最后将简化计算结果与离心模型试验结果及有限元数值分析结果进行对比，对比分析表明，该简化计算方法有一定的可行性，可供工程设计参考。

为探究预应力锚杆对岩体板裂化破坏的控制机制，首先进行了岩体板裂化破坏的室内物理模型试验，并运用FLAC数值模拟技术，模拟了平面应变状态下板裂化破坏的形成过程；在此基础上，通过3种不同的预应力锚杆施加方案，进行预应力锚杆对岩体板裂化破坏控制机制的数值试验。研究结果表明：预应力锚杆的作用削弱了裂隙尖端应力集中现象，有效地抑制了岩体内裂隙的扩展与贯通、板裂化破坏的形成；作用在板裂区边界的预应力锚杆，不仅能够抑制板裂化破坏的形成，而且能在一定程度上控制板裂化破坏的范围；作用在板裂破坏区内的预应力锚杆，可有效限制板裂岩体向临空面的位移，体现出提高板裂岩体整体变形刚度的作用。研究结果对认识深埋隧洞围岩板裂化破坏的形成机制、板裂化破坏的合理支护控制以及岩爆防治具有重要指导价值。

为研究脉动孔隙水压作用下低透性松软煤岩在不同三轴加压条件下的损伤变形规律，采用RLW-2000M煤岩流变仪进行了不同轴压和围压系列下的试验研究。结果表明：煤岩破坏的应变曲线具有先疏后密再疏的变化规律，且累积应变和残余应变随着围压的增加而减小，而随着轴压的增加而增大；平均单次耗散能随着围压的增加而减小，随着轴压的增加而增加，其关系符合指数函数变化特征；采用累积耗散能计算了煤岩破坏过程中的损伤变化特征，并采用Logistic方程逆函数对其进行了拟合分析，得到了煤岩损伤演化模型，为预测煤岩破坏周期提供了依据。研究结果为具有不同地应力条件下的低透气性松软煤层施工脉动水力压裂提供了一定的理论依据。

为研究不同初始损伤下大理岩的卸荷特性，开展相同初始围压、不同初始轴压的常规三轴加-卸载试验，并进行加-卸载后岩样的核磁共振（NMR）特性试验研究，得到岩样孔隙度、应变、核磁共振图像及T2谱分布等参量。结果表明：（1）随着卸荷的进行，岩样孔隙度增大，且当初始轴压为三轴抗压强度（TCS）的90%时，其卸荷过程比80%与70%时更加平稳；（2）初始损伤可以有效促进应变的增大，尤其对环向扩容效应影响显著，同时应变的增长能促进裂隙的发育；（3）初始损伤较小时，岩样经历弹性变形到塑性变形的转化，岩石的T2图谱中小孔隙谱峰先向左移，后向右移，大孔隙谱峰不断向右扩展，反映了卸荷初期产生新的小孔隙，卸荷后期主要是大、小裂隙的扩展、贯通。当初始损伤较大时，T2图谱只向右扩展，反映岩样以扩展大孔隙为主，岩样只经历塑性变形；（4）初始损伤越大，相同卸荷围压比的核磁共振图像白斑亮度和面积越大，岩样的孔隙度就越大。

利用自行研制的煤岩体水力压裂试验系统，开展了配比型煤与原煤水力压裂试验，测试并分析了水力压裂过程中压裂孔孔壁应变-水压曲线，并基于孔壁应变的发展规律，分析了压裂孔的三阶段起裂特征。结果表明，在压裂孔起裂过程中，钻孔孔壁呈现拉伸与压缩应变两种类型，并呈现拉伸破裂区与压缩变形区，其中压缩型应变具有较好的可恢复性，其应变恢复比远大于拉伸型应变；钻孔起裂过程分为3个阶段，即水气作用诱导微损伤形成阶段，孔壁内形成气流通道并产生初始损伤；局部损伤带形成阶段，孔壁形成拉伸破裂区和压缩变形区；试件失稳破坏阶段，裂缝不断延伸直至试件破裂，拉伸破裂区依然保持拉伸变形并较好地保持残余变形，而压缩变形区则由于作用力转向而得到一定程度恢复。研究成果对于揭示钻孔起裂行为及能量的演化规律具有重要理论意义。

动水环境中的注浆扩散规律对指导突涌水治理注浆设计与施工具有重要意义。通过开展水泥-水玻璃（C-S）浆液单一平板裂隙动水注浆模型试验，揭示了基于试验条件下的C-S浆液裂隙动水注浆扩散过程的非对称椭圆（AE）扩散规律，提出浆水速比的概念并用其拟合AE扩散控制参数随时间的变化曲线，分析了浆水速比对浆液扩散范围的影响，最终建立了描述浆液扩散迹线的瞬态方程。研究结果表明：浆液扩散迹线可以采用随时间变化的非对称椭圆进行描述；逆水扩散距离和扩散开度与浆水速比正相关而浆液顺水扩散距离与浆水速比负相关。并据此对裂隙动水注浆设计提出了建议，希望对实际注浆工程提供一定借鉴。

碱渣与饱和卤水混合制成浆体回填到盐矿废弃盐腔可同时解决碱渣处理问题和地下废弃盐腔存在的地质隐患。回填碱渣强度是影响充填效果的重要因素。因此，为了提高回填碱渣强度，采用掺入粉煤灰制成复合碱渣对其强度特性进行改良。针对不同粉煤灰掺合比的碱渣开展了组成、力学和细观试验。研究结果表明：（1）掺入粉煤灰能明显改善碱渣的强度，使其黏聚力、内摩擦角都大幅提高，抗剪强度大幅增加；（2）粉煤灰掺合比越大，增强效果越明显，但强度并非随掺合比呈线性变化，对黏聚力而言，在0～20%内的掺合比下增加速度最快，而对内摩擦角则在20%～30%的掺合比区间增加最快，对抗剪强度而言，0～20%的掺合比内增加最明显；（3）粉煤灰掺入还可显著改善碱渣的压缩固结特性，使其固结系数大幅提高，从而提高碱渣固结速度，缩短充填工期，其中在0～10%的掺合比内对压缩固结特性改善最显著；（4）矿物组成分析表明，粉煤灰掺入改变了矿物组成，使得亲水性矿物含量急剧锐减，进而改变了其沉积特性。而细观分析则表明，粉煤灰掺入使碱渣从絮凝团细观结构变成了粉煤灰充当骨架的充填结构，且粒间支撑和拉联效应明显。从增强效果提高、压缩固结特性增强、控制成本和工期综合分析表明，最优掺合比为20%左右，建议工程中以不高于20%的掺合比作为实用掺合比即可取得较为理想的充填增强效果。该研究为揭示碱渣增强机制及废弃盐腔碱渣充填工艺优化提供了有益参考。

选用三参数标准线性固体作为岩石本构，提出了一种考虑岩体黏弹性的位移不连续模型；根据一维黏弹性波的特征线法，推导了节理处质点速度、应力和应变递推公式。首先，基于分离式霍普金森压杆（SHPB）对砂层进行试验，得到其应力-应变关系，并换算出砂层节理的法向刚度；接着，通过一维强间断黏弹性波的波速公式、高频波衰减系数以及任一频率下的衰减系数，确定出数值算法中的三参数。最后，基于自制的摆锤装置，探讨了一维应力波在节理岩体中的传播规律，试验中以两根长1 000 mm、直径为68.50 m的岩杆作为入射和透射杆，以3 mm砂层模拟节理。试验和数值结果吻合度良好，进一步验证了该方法的可靠性。

为综合考虑温度、加载速率两个因素对花岗岩力学性质及破坏方式的影响，在实时高温（25～1 000 ℃）作用下利用MTS810电液伺服材料试验系统对岩样进行不同加载速率作用下的单轴压缩试验。研究结果表明：（1）各个温度点，岩样单轴压缩应力-应变曲线大致经历了压密、弹性、屈服、破坏4个阶段。岩样峰后曲线在加载速率为0.001～0.01 mm/s出现台阶型分段跌落状，在加载速率为0.01～0.1 mm/s呈现光滑、陡峭的连续曲线。（2）岩样峰值强度、弹性模量随温度的升高可分为4个阶段：25～200 ℃区间为缓慢上升段；200～600 ℃区间为快速下降段；600～800 ℃区间为缓慢上升段；800～ 1 000 ℃区间为平缓下降段。1 000 ℃时的峰值强度和弹性模量相对于25 ℃时分别降低了53.47%和64.34 %。峰值应变与温度呈现三次多项式拟合关系。（3）岩样峰值强度、弹性模量与加载速率对数均呈现二次多项式增长关系，加载速率为0.1 mm/s时的峰值强度和弹性模量相对于0.001 mm/s时分别提高了38.82%和37.22%。岩样峰值应变与加载速率没有明显的对应关系。（4）单轴压缩状态下，随着温度的升高，花岗岩变形破坏形式由拉剪破裂向锥形破裂并伴随向碎性流动过渡，失稳型式由突发失稳向渐进破坏过渡。同一温度状态下，加载速率对岩样的破裂形式没有明显影响，但失稳型式发生了变化。

控制隧道开挖引起的土体沉降变形是劈裂注浆的主要目的之一，隧道在劈裂注浆后复合土体的等效弹性参数取值直接关系着隧道在劈裂注浆后沉降变形的预测精度。首先在对已有劈裂扩散模型研究的基础上，按面积等效原则提出了隧道劈裂注浆后复合土体的二维简化等效单元体模型，并基于均质化理论按变形协调原则推导了二维简化单元体模型的等效弹性参数解析解。然后采用有限元方法分别计算并分析了模型在简化前后的等效弹性参数；同时把二维简化等效单元体模型的有限元计算结果和解析计算结果也做了对比分析。最后基于解析结果分析了土体和浆液结石体各自的弹性参数以及浆液注入率对等效弹性参数的影响。结果表明：（1）按面积等效原则对模型进行简化处理的方法是可行的，可以按照简化模型进行弹性阶段的理论分析；（2）解析结果与有限元结果具有良好的一致性，说明了解析结果的合理性；（3）复合土体的等效弹性模量和等效泊松比主要受浆液注入率和浆液固结体本身模量的影响；浆液固结体的泊松比对等效弹性模量的影响几乎可以忽略。

针对新型核电工程结构AP1000核岛结构设计地基中的5类非坚硬岩场地，即硬岩场地、软岩场地、上限软-中等土场地、软-中等土场地和软土场地，采用一维土层场地模型开展场地土和计算基底条件对设计地震动影响计算分析。分析中，场地模型的计算基底剪切波速分别取为700、1 100、2 438 m/s，计算基底输入地震动分别选择基于核电建设相关技术文件和规范规定的反应谱RG1.60谱、AP1000谱和HAD101/01谱（5个阻尼比）合成的人工地震动时程。计算分析表明：非坚硬岩场地会导致场地地震动峰值加速度及频谱特性显著变化，场地越软影响程度越显著；除软土场地外，场地对地震动峰值加速度和反应谱的影响均为放大作用，软土场地对地震动较低频段反应谱有放大作用，但对峰值加速度和较高频段反应谱具有强烈的减小作用；对于各类场地，计算基底及其剪切波速的变化均会导致地表地震动峰值及频谱特性明显甚至显著变化，其影响程度与计算基底剪切波速成正比；随着场地由硬变软，计算基底剪切波速的变化对场地地震动的影响程度大为减小，至软土场地几乎不产生影响。考虑到场地类型及计算基底选取对场地地震动的显著影响，我国核电厂建设引用AP1000标准设计时应合理分析场地的适宜性。

土结构性是土结构空间排列几何特征和联结特征所表现出的力学性质，是影响土力学特性的重要内在因素。它与土的密度、粒度、湿度相联系，能够综合反映土的强度、变形等力学特性的变化和发展。从综合反映增湿导致土结构内在主动变化和加载变形导致土结构被动变化两个方面出发，沿用土综合结构势的应力比结构性参数，首先建立压缩、剪切及增湿作用下黄土的结构性演化规律；其次，通过压剪湿作用下黄土的应力-应变特性、屈服破坏特性及其与结构性之间的关系，揭示结构性变化对土力学性质的影响；进而，建立了反映压剪湿作用下黄土结构性发展演化的湿载结构性本构模型。最后通过与试验数据、修正剑桥模型的比较分析，初步验证该模型的准确性。

滨海盐渍土中易溶盐遇水溶解，引起强度明显下降，变形增大，严重影响其作为生土材料的工程性能。利用丙烯酰胺（AM）原位聚合对盐渍土进行改良，探讨固化条件对其力学性能与耐水性能的影响。试验结果表明，当加热温度为70 ℃、加热时间为6 h，AM单体用量为盐渍土用量的3%，引发剂用量为AM用量的3%，且不加入交联剂时，用量较为经济且具有较高的抗压和抗折强度，在龄期为7、14、28 d时，其抗折强度分别可达到2.265、3.603、5.255 MPa；抗压强度分别达到5.6、13.7、16.2 MPa；与28 d龄期的原试样进行对比，AM聚合固化后试样的抗折强度和抗压强度分别提高了4～5倍，相比传统砌体砂浆材料强度大幅提高，加固后试样的耐水性能和收缩率也都得到明显的改善。利用电镜扫描（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）对其微观机制变化进行了初步探讨，发现改良后土样孔隙含量大大减小，且其矿物结构并未发生变化，可视为一种新型环保生土建筑材料应用于工程建设中。

基于概率论的思想及几个基本概念，没有采用任何复杂的模型和假设，将岩土体内附加应力的传播扩散看做概率事件（相互独立且机会均等），推导了二维空间点荷载下附加应力的概率式解答，并延伸推导了二维空间均匀分布荷载下附加应力的概率式解答，且将两者推广到三维空间，最后与布辛内斯克解进行了（举例）比较，几种情形下的结果都非常接近，论证了概率式解答的思路和方法的合理性和可靠性。

在季冻区高等级公路路基场地取土，制成重塑土试件进行冻融循环试验。而后对经历不同冻融循环次数的土体进行三轴固结排水（CD）剪切试验，测得应力、应变数据。在大量试验数据的基础上，遵循岩土本构变化规律，以岩土弹塑性力学为理论基础，在p-q空间，以椭圆方程拟合体变屈服面，以抛物线方程拟合剪切屈服面，采用塑性关联流动，得到考虑冻融循环条件下融土的弹塑性本构方程。通过编程计算后，对比计算与试验结果，证明该双屈服面本构模型能够较为准确地预估冻融循环土体的应力-应变关系，该本构模型对季冻区路基土体长期稳定性分析和工程预测具有重要参考意义。

将对流-扩散试验装置置于土工离心机中，以50g离心加速度运行12 h，研究了黏土-膨润土混合土样中Cl-的迁移扩散，使用解析解对试验结果进行拟合确定相关参数，分析了试验的相似条件，使用商用软件对离心试验原型进行模拟，与试验结果进行比较，探讨了离心机用于溶质迁移分析的比尺效应，最后通过数值分析研究了试验的黏土-膨润土屏障用于老垃圾填埋场防渗帷幕补强的效果。结果表明，土工离心机试验中，按实际出流量计算的实际孔隙水流速小于临界流速，两试样中的佩克莱数（Pe数）小于临界Pe数，机械弥散的作用可以忽略，试验满足扩散的相似定律；离心机试验所模拟的2.5 m厚衬垫原型，在水头5 m和10 m作用下3.42 a后均未被击穿；常重力下试验土样的渗透系数为8.5×10-8 cm/s，有效扩散系数为7.82×10-7 cm2/s，对试验原型进行的数值模拟表明，n倍重力加速度下，土工离心机可以 尺寸的试样实现对原型的模拟，同时将对流和扩散作用下的溶质迁移时间缩短至原型的 ；试验的黏土-膨润土屏障用于老垃圾填埋场防渗补强，可显著减缓溶质迁移，防渗补强后可满足渗滤液迁移扩散的控制要求。

利用室内试验研究土体蠕变特性时，因受试验条件限制较少开展土体的排水蠕变特性试验研究。对于先还原土体的先期固结条件，然后再开展土体的三轴排水蠕变特性试验的研究更少。为此，以淤泥土为研究对象，通过 固结三轴排水蠕变试验探讨了饱和淤泥土在轴向加载和侧向减载条件下的排水蠕变特性。由试验数据可知：排水条件下，两种应力路径的轴向蠕变规律基本一致，体积应变明显小于轴向应变，且随时间的延长呈现一定程度的剪缩与剪胀交替性。首次利用三单元力学模型推测出淤泥土的蠕变起始时间为施加偏应力荷载后的100～200 min之间。提出淤泥土蠕变系数的概念并总结其变化规律，得知淤泥土的蠕变系数与偏应力水平密切相关，即不论围压及加载方式如何，蠕变系数均随应力水平增大而增大，且基本呈直线关系，而与前期固结围压大小、蠕变荷载施加方式关系不大。最后提出了淤泥土蠕变本构模型建立的思路，即用南水双屈服面模型描述瞬时变形量和用蠕变经验公式描述蠕变变形量相结合的方式来建立蠕变本构模型。

采用离心机模型试验与数值方法，对某一人工岛深厚软黏土地基的沉降特性进行了研究。在模拟现场施工条件下，通过离心机模型试验，研究了60 m厚软黏土地基的沉降特性。基于离心机模型试验，建立了二维有限元模型，应用弹黏塑性本构模型对软黏土地基的沉降规律进行了分析。通过模型试验与数值计算结果的对比分析，结果表明，模型试验与数值计算得到的工后沉降曲线基本吻合，初期沉降速率较大，后期沉降速率相对稳定。在浅部土层，计算得到的超孔压消散快于模型试验结果，而深部土层两者超孔压消散规律基本一致。二者规律的一致性验证了所用数值方法的可靠性。

根据采空区上覆岩层的“四带”划分，考虑到弯曲下沉带岩层的移动特征，提出了弯曲下沉带岩层的移动主要受弯曲下沉带内最下方，即最靠近似连续带的一层关键层的控制，其下沉移动可以近似认为呈现椭球圆台的基本轨迹，而弯曲下沉带最终移动是其内部各岩层移动所形成的椭球圆台的叠加，并最终形成一个椭圆抛物面的移动轨迹的观点。基于这一观点，首先确定了弯曲下沉带移动的挠度函数；进而结合弹性薄板理论，建立了水平、近水平煤层开采条件下弯曲下沉带内单一岩层下沉移动的椭球圆台模型；基于各岩层移动的椭球圆台叠加，建立了弯曲下沉带岩层移动的数学模型；最后给出了模型参数的确定方法。该研究结果丰富了弯曲下沉带移动的理论研究，为采动地表和岩层的移动变形研究提供了新的理论和方法。

利用空心圆柱扭剪仪对饱和砂土进行了应力主轴固定和偏应力比增大（即定向剪切）、偏应力比不变和应力主轴单调旋转（即纯应力主轴单调旋转）、偏应力比和应力主轴偏转角同时增加、偏应力比和应力主轴偏转角分段增加4个系列的排水剪切试验，着重分析不同应力路径下饱和砂土的变形特性及主应力和主应变增量方向变化规律。试验结果表明，纯应力主轴单调旋转下，主应力增量方向在45°～135°范围内变化，主应变增量方向逐渐偏向主应力方向；偏应力比和应力主轴偏转角同时增加下，砂土变形不断增大，当主应力增量方向 45°时，主应变增量方向与主应力增量方向基本一致，但当 45°时，主应变增量方向逐渐偏离主应力增量方向。当应力状态在偏应力比 0.75、应力主轴偏转角 45°范围内时，体应变、最大剪应变与应力路径无关，且后期纯应力主轴旋转下砂土变形不受前期加载历史的影响。

钻孔布置参数的确定是大直径钻孔卸压防治冲击地压的关键之一。通过岩石力学试验、理论分析、现场实测等方法研究了工作面冲击危险区的卸压指标，提出了能量耗散指数的概念，推导出能量耗散指数与冲击能量指数之间的转换公式，得到以下结论：验证了能量耗散与冲击能量指数之间具有较好的相关性，可以将其作为煤层卸压后残余冲击危险性的评价指标；提出了工作面冲击危险区“分区分级”的防治理念，并以煤层有效卸压应变率分别为1.5‰、1.0‰、0.8‰作为新巨龙矿井高度、中度和一般冲击危险区的卸压标准；推导出了基于能量耗散指数的防冲钻孔参数定量计算方法，并在新巨龙矿井2302S工作面进行应用，取得了良好效果。研究结果对冲击地压防治具有参考意义。

施工弃土堆填保坎对山区输电线路桩基地震反应会产生何种影响，目前尚不明确。采用FLAC3D数值分析软件建立西南山区典型输电线塔位数值模型，分析桩周有无弃土堆填保坎时桩基础地震动力响应的变化情况，开展定量分析，初步探讨弃土堆填保坎对山区输电线路桩基地震反应的影响。研究表明：桩周弃土堆填保坎后斜坡场地桩基桩身水平峰值加速度、桩身位移、桩身内力、桩周土体位移差的量值均较桩周无弃土堆填保坎时增大。陡坡坡度为35°时，弃土堆填保坎增大了桩基础地震响应，降低了其在陡坡上的抗震性能。

强震、极端气候条件和人类活动是滑坡发生的主要诱发因素。这些强扰动会使滑坡的物理参数和软弱结构面力学参数发生变化，从而影响滑坡的有效预警。在监测中如何直接有效分析滑坡在地震及降雨作用下力学参数的变化，是工程中亟需解决的一大难题。提出了地震等强扰动作用下一种新的识别滑坡安全指标的快速评价方法；运用激光测振技术，测定滑坡等不良地质体的自振频率；根据结构动力学理论，基于测得的自振频率，可定量反映出内部结构参数变化。根据简化的滑坡体模型，模拟滑坡在地震或强降雨等条件下潜在滑移面的抗滑应力损失。结果表明：由自振频率可以得到滑坡在受到较大扰动情况下的应力折减系数等监测指标；非接触式的快速监测能快速实现对滑坡体的评价。激光测振技术将会在防灾、减灾和抢险救灾等工程实际中发挥重要作用。

为考虑中间主应力对岩石极限破坏强度作用，在广义Hoek-Brown强度准则幂率项中添加定量表征中间主应力项，构建新的三维Hoek-Brown强度准则。该准则在主应力空间是通过3个角点外接Hoek-Brown准则包络面的曲六面体，在 空间包络线是幂律型曲线。通过与Hoek-Brown准则、Drucker-Prager准则和Mogi准则分别对4组真三轴压缩强度试验数据的拟合对比分析，探讨其反映中间主应力效应的适用性。结果表明，修正的Hoek-Brown强度准则拟合试验数据效果总体最好，Mogi准则次之，Hoek-Brown准则和Drucker-Prager准则较差。从而修正的Hoek-Brown强度准则最适用于粗面岩、大理岩和花岗岩等硬脆性岩石的真三轴强度预测及中间主应力影响规律描述。

通过对取自新疆克拉玛依风城油田重油储层的油砂进行室温和高温三轴固结排水压缩试验，研究了油砂基本力学和热学性质。研究结果表明：在常温试验条件下，油砂的偏应力-应变曲线可分为弹性阶段、塑性阶段和软化阶段，高温试验条件下则首先会出现压密阶段，不同围压下的体积应变变化规律显著不同；油砂的弹性模量和泊松比均与固结压力有较好的线性关系；高温对油砂的峰值强度、残余强度、泊松比和弹性模量影响很小；油砂的内摩擦角为34°，大小与粗粒土相近，凝聚力为0.47 MPa；油砂的热膨胀系数随围压的增大而增大，环向膨胀系数远大于轴向膨胀系数；围压?3 =5 MPa时存在临界温度，使得油砂的变形在低于或高于临界温度时表现出不同的特点，当温度小于临界温度时，试件的环向变形、轴向变形、体积变形均随温度的升高线性膨胀；当温度大于临界温度时，试件的环向变形、轴向变形、体积变形均随温度的升高线性收缩。最后将风城油砂的性质与加拿大Athabasca和Cold Lake两处的油砂进行了对比，发现3个地区的油砂在强度、变形等方面有很多相似之处，这对风城重油资源的开采具有重要的指导意义。

基于传统的极限平衡条分法，利用临界滑动场法计算了条形基础的加筋地基极限承载力。假定土体处于极限平衡状态时，土体与筋材间存在均匀的摩擦力，通过建立土体条块极限平衡方程，推导了地基承载力的递推关系式。首先，设定计算土体范围，并划分条块和离散状态点；其次，根据递推公式计算各个状态点的参数，并搜索临界滑面；最后，根据搜索出的滑面计算地基承载力。通过实例比较进一步验证了计算结果的可靠性，并分析了首层筋带埋深、铺设层数和长度对地基承载力和滑面位置的影响。研究结果表明：地基承载力随着筋带埋深的增加先增大后减小；随着层数和长度的增加先逐渐增大，最后趋于稳定；滑面位置的变化规律主要是垂直影响深度和水平影响范围增大或减小。该方法原理简单、易于编程，为条形基础加筋地基承载力的计算提供了一种新思路，是临界滑动场法在地基承载力计算中的推广应用。

岩体冻融损伤机制为温度降低使岩体中的水发生相变、体积膨胀、产生冻胀力的作用，岩体中的微裂隙在冻胀力的作用下扩展延伸，温度升高时，融化的水进入新的裂隙，冻结成冰再次产生冻胀作用，反复循环使裂隙网络扩展，最终造成岩体的损伤。基于此，从弹塑性力学、断裂力学的角度出发，研究了在冻胀力的作用下单裂隙扩展特性，推导了冻胀力与裂纹扩展长度之间的关系，利用Mori-Tanaka方法建立了岩体宏观损伤量与冻胀力及冻融次数之间的关系式，讨论了岩体弹性模量与冻融次数、冻胀应力以及渗透系数的变化规律，并与试验结果进行了比较分析。结果表明，岩体在冻融循环条件下的弹性模量随冻融次数的增加呈非线性减小；冻胀应力越大，岩体弹性模量衰减越快；岩体的渗透系数越大，弹性模量衰减越慢。

启裂应力是岩石压缩破坏过程中的关键应力水平之一。准确确定该应力值对于客观描述岩石的力学性质以及评价地下工程围岩稳定性具有重要意义。在总结国际上已有的岩石启裂应力识别方法的基础上，探讨其各自优缺点及适用性，通过分析岩石在压缩过程中的声发射信号特征，提出了基于累计声发射撞击数客观判读岩石启裂应力的方法。与其他应变法相比，该方法克服了人工取值的随机性，保证了求解的惟一性。以国内高放废物地质处置库新疆预选区天湖花岗闪长岩为例，采用岩石力学试验机和声发射监测系统，获得了岩石在单轴压缩条件下的应力-应变关系及对应的声发射数据，通过对比不同方法求解启裂应力的结果，验证了提出的累计声发射撞击数法的合理有效性。鉴于国际岩石力学与工程学会目前尚未形成明确的求解岩石启裂应力建议方法，建议采用应变测量结合声发射监测手段对该值进行判读。

大地震主震发生之后通常伴随强余震，多次余震下大坝的结构损伤破坏累积效应明显。为了解复杂地基上重力坝在主、余地震联合作用下的变形和稳定性，以紧邻汶川地震震中的某大型水利工程重力坝典型坝段A#坝段为研究对象进行研究分析。首先，仅考虑主震作用的影响，采用拟静力法模拟地震主震荷载，运用地质力学模型试验方法，研究主震作用下A#坝段坝与地基的变形特征和模型最终破坏形态；再考虑主、余地震联合作用的影响，采用动力法（即时程分析法）基于ANSYS有限元软件进行计算。研究结果表明，主震作用下模型试验与有限元计算结果基本一致，坝与地基均发生了大变形，且通过模型试验得到了A#坝段最终破坏形态；在主、余地震联合作用下，A#坝段坝与地基的变形的累积增加效应明显，变位特征值比主震作用下明显增大，其坝体最大变形处（坝顶）变位值增幅约为37%，对坝与地基稳定性影响较大。因此，对位于地震高发带复杂地基上的重力坝，应考虑主、余地震联合作用的影响，这样更利于工程的安全。

将抗拔桩侧阻力分解为与桩侧正压力不相关的桩-土黏结强度 、与桩侧有效正压力成正比的摩擦力 两部分，采用摩擦定律计算摩擦力 。基于轴对称条件，假定土体为半无限弹性体，以Mindlin公式积分计算分析极限平衡状态下桩-土共同作用，依据平面应变条件下柱状孔扩张的弹性力学解建立桩-土界面位移协调方程，推导出抗拔桩极限平衡方程，给出了求解方法及计算参数确定方法。该方程能反映桩与土的材料特性、桩体尺寸、桩顶埋深、群桩效应、卸荷效应等多因素对抗拔桩极限承载力的影响。结合海上风电大直径超长抗拔钢管桩足尺试验进行验证。对比分析结果表明，该方法计算的抗拔极限承载力与实测值接近，计算精度远高于现行规范推荐方法，其结果可为工程应用及抗拔桩承载力机制研究提供参考。

依据空气单元模拟排水孔的思路，在渗流场任意可能逸出边界外布置一层渗透性较强的单元，与其他实体单元一起进行渗流计算，可以实现该边界的自动求解。与现行方法相比，不仅省去了逸出边界迭代计算的麻烦，而且避免了由于逸出点定位不准确而可能引起的渗流计算不合理或收敛困难等缺陷。算例分析表明，空气单元法的计算精度与空气单元的相对渗透系数R有关，与厚度L无关。当选取了合适的R值后，可以较好地逼近现行方法。对于因引入空气单元而造成的强弱透水介质界面处数值拟真性差的现象，还提出了加入接触面薄层单元的改进方法。方法改进后，计算精度可进一步提高。最后，以小湾水电站22#坝段渗流场计算为例，说明该法的实用性和可行性。

岩体渗流-应力耦合作用的研究是国内岩体渗流领域研究的热点问题，该问题在层状边坡工程中尤为常见。考虑到层状边坡岩体普遍存在的各向异性特征及渗流-应力耦合问题，基于等效连续介质模型和Louis经验公式，建立了层状边坡各向异性岩体渗流-应力耦合模型，应用COMSOL多物理场耦合软件对模型进行了数值计算。结果表明：该模型能够反映层状边坡岩体的各向异性变形及地下水渗流的非均匀性和各向异性特征。依托抚顺西露天矿南帮工程实例，通过采用不同的模型进行对比分析，研究了该边坡E800剖面地下水渗流情况。结果表明：采用该模型计算的潜水面与实际情况吻合较好，显示了该模型在层状边坡工程中良好的应用前景。

结构面的存在改变了岩体力学性质，影响了岩体强度特征。基于统计岩体力学强度判据，结合摩尔-库仑准则，得到了含单组结构面岩体破坏的4种不同方式和相应的结构面倾角范围，推导了岩体强度由结构面控制转化为应力控制的临界围压表达式。在此基础上，根据岩石和结构面参数之间的关系，将含单组结构面岩体分为4类，并探讨了可能破坏方式和发生破坏的条件。最后，举例分析了含单组结构面闪长岩的强度特征，结果表明，该岩体属于第I类岩体，在垂向受压时先沿结构面后沿岩块破坏，临界围压为9.12 MPa；从全空间分析，该岩体强度各向异性显著，围压增大可使岩体在一些方向上受力时强度由结构控制转化为应力控制。

矿柱宽度和充填体自立高度是阶段嗣后充填顺利实施的重要影响因素。基于弹性力学平面应变基本假设，建立阶段嗣后胶结充填体矿柱力学模型并进行理论求解。以某铁矿为工程分析实例，采用控制变量法（CVM）研究矿柱不同宽度、高度条件下，水平应力和剪应力的变化规律。研究表明：矿房极限宽度和高度分别为19.8 m和103.2 m。胶结充填体矿柱水平应力随矿柱高度的增高而逐渐增大；剪应力在矿柱中心位置达到最大，且高度越大，剪应力值也越大。在胶结充填体矿柱与非胶结充填体接触侧剪应力趋于定值。矿柱宽度分别为15、18、20 m时，其剪应力分别为243.8、292.6、325.1 kPa。而产生剪应力的主要原因是非胶结充填体受水平应力作用在与胶结充填体矿柱接触面产生滑动摩擦力所致。

为提高塑料套管混凝土桩（简称TC桩）的承载性能，结合桩侧注浆技术，发展和形成了塑料套管管侧前注浆桩（简称TCSG桩）。通过现场试验，对TCSG桩、TC桩和扩径塑料套管混凝土桩（简称TCLD桩）3种桩型在不同时期进行了静载试验，并引入了3种易于应用的单桩沉降计算模型对各桩体的沉降进行了计算。试验结果和沉降模型计算分析表明：与TC桩相比，TCSG桩增加了8.3%～20.0%的承载力，并减小了19.8%～33.5%的沉降，而TCLD桩降低了10.0%～16.7%的承载力，且增加了13.2%～43.8%桩体的沉降；TCSG桩的轴力衰减速率大于TC和扩径的TCLD桩的，TCSG桩的前、后期的平均轴力衰减速率相差不大，TC桩后期的平均轴力衰减速率相比前期提高了1.1%～14.2%，而TCLD桩却降低了5.9%～21.9%；在前、后期静载时，TCSG桩在各级荷载下的平均单位侧摩阻力相比TC桩分别提高了14.5%～39.6%和9.2%～28.6%，扩径后的TCLD桩则分别降低了4.9%～11.8%和11.5%～30.7%；管侧前注浆后的TCSG桩的时效特性不显著，扩径后的TCLD桩的侧摩阻力随时间减小而端阻力则增大；基于桩土荷载传递的单桩沉降计算模型能够较好地预测塑料套管桩的沉降。

结合实测资料和有限元方法分析建于深覆盖层地基上面板堆石坝的应力、变形特性。数值计算中采用邓肯-张E-B模型模拟覆盖层地基和坝体的应力、变形行为，同时采用无厚度接触面模拟面板和坝体以及防渗墙和地基之间的相互作用。整理和分析工程实测资料并与数值计算结果进行对比分析，重点分析坝体和防渗结构的力学行为以及面板堆石坝和地基之间的相互作用。比较分析表明，大坝最大沉降和压应力分别发生在坝体底部和覆盖层中，覆盖层对坝体及防渗结构的应力、变形特性具有显著影响，应力、变形实测值与数值计算结果吻合较好，说明数值计算结果的有效性。在此基础上，分析了覆盖层上面板堆石坝分期填筑和筑坝速度对坝体和防渗结构应力变形的影响。结果表明，分期填筑引起坝体较大不均匀沉降和复杂的应力状态，但一定程度上可以改善防渗墙的应力变形特性；较快的坝体填筑速度容易引起坝体较大的前期应力和后期沉降，不利坝体的施工和运行。

考虑微型桩与周围岩土体间摩擦力的作用，提出了一种新的微型抗滑桩单桩设计计算模型，并给出了具体算法。由微型桩加固滑坡体的变形特点，分析微型桩与岩土体之间的相互作用机制，将微型桩与周围岩土体的摩擦作用引入其受力分析中；根据微型桩上各部分受力特点的不同，将微型桩分成上部摩擦受拉段、中部滑坡推力作用段和下部锚固段3段进行分析，推导了微型桩总的变形控制方程及各分段的变形控制方程；采用初参数法对控制方程进行求解，得到了微型抗滑桩上的内力分布及变形规律。计算结果表明，在滑坡推力作用下，微型桩的变形主要发生在滑面附近及以上桩段，滑面附近桩段将产生较大的内力和弯曲变形，受拉段弯曲变形较小，近似水平移动；桩与岩土体间的摩擦力是微型桩与周围岩土体相互作用的重要组成部分，摩擦力的作用能显著减小微型桩的弯曲变形，有效控制滑坡体的位移。

由无黏粗颗粒与黏性泥浆组成的黏性碎屑流，其运动过程会产生不连续变形，基于连续介质假定的流体理论无法描述。根据散体材料理论，在考虑黏性泥浆影响情况下，以PFC3D为平台，编写黏性碎屑坡面运动数值模型试验程序，根据泥浆（成都黏土，密度1.413 g/cm3）室内拉伸试验和旋转剪切试验结果，设置数值模型参数，开展黏性碎屑流坡面运动数值模型试验，再现黏性碎屑坡面运动过程及运动过程中不连续变形现象，并通过同尺寸黏性碎屑坡面运动物理模型试验进行验证。结果表明：基于散体材料理论的PFC3D离散单元法能很好地再现黏性碎屑坡面运动过程及运动过程中不连续变形现象，为深入分析黏性泥浆介质影响下黏性碎屑坡面运动过程提供新的途径。

为描述采动煤岩渗透率演化过程，引入强度退化指数，基于Hoek-Brown强度准则，建立了考虑围压影响的煤岩应变软化力学本构模型。给出了体积应变和渗透率的关系方程，结合应变软化模型建立了采动煤岩渗透率演化模型，并在FLAC下予以实现。通过数值模拟研究了不同围压下圆柱岩样的峰后应变软化力学行为和某煤矿工作面开采过程中煤岩的渗透率演化过程，结果表明：（1）该模型能较好地反映围压对煤岩峰后应变软化行为的影响；（2）随着工作面推进，越来越多的煤岩单元破坏，渗透率也不断增长，逐渐成为瓦斯等流体运移的主要通道。（3）模型能再现采动煤岩渗透率演化的动态过程，从而为煤与瓦斯共采、煤层瓦斯抽放和瓦斯灾害防治提供指导。

在原有有限元/离散元（FEM/DEM）耦合分析方法中，实现了一种新的爆破计算模型。该模型考虑了在爆生气体的作用下，随着裂隙的扩展，气体占据的体积不断增大，气体压力逐渐减小这一问题。同时考虑了气体嵌入与爆腔联通的裂隙对裂隙的作用力。克服了原有FEM/DEM方法中的爆破模型仅仅将压力施加于爆腔四周的岩壁上，无法考虑爆生气体嵌入生成的裂隙对裂隙的作用。提出了一种新颖的贯通裂隙网络形成的递归搜索算法，只需通过编写一个简单的递归函数，即可实现复杂裂隙网络的搜索，采用一种简洁的方法完成了对复杂问题的处理。最后通过一个爆破算例，结果表明FEM/DEM方法可以对爆炸过程中应力波的传播及岩体中裂纹的萌生、扩展进行全程捕捉，展现了该方法用于爆破模拟的潜力。