锦屏二级水电站深埋隧洞大量岩爆案例表明板裂化围岩的失稳破坏与岩爆之间具有很强的相关性。采用高强石膏配制满足板裂化围岩结构特征的硬脆性模型试样，通过一侧约束条件下的单轴压缩试验研究板裂化模型试样的失稳破坏过程、强度与变形特性及其裂纹扩展特征。研究表明，（1）板裂化模型试样失稳破坏过程表现出应变型岩爆的特征，其典型的破坏过程为预制裂隙尖端张拉裂纹的萌生与扩展-试样劈裂成板-岩板屈曲变形-岩板压折、岩片弹射；（2）与完整试样相比，含1条、2条、3条预制裂隙模型试样的峰值强度、弹性模量均呈现稳定下降的趋势，而峰值轴向应变则是先减小后增大；（3）试样预制裂隙尖端张拉裂纹的产生会造成：相邻预制裂隙尖端横向应变值的突变、试样侧向变形量的突增以及侧向变形速率的显著增大；（4）临空面附近的预制裂隙，其尖端产生的张拉裂纹在很短的时间内便会失稳扩展，并造成试样的失稳破坏。最后，分析试样变形破坏过程中的声发射特性。研究结果对于揭示深埋硬岩隧洞板裂化围岩的失稳破坏规律、岩爆的发生机制具有重要意义。

为了解盐岩在压剪受力状态下的损伤特性，设计了不同放置角度的盐岩压剪试验和声发射信号采集试验，研究了盐岩试件在不同剪切角度下的损伤力学特性和声发射信号特征。针对压剪受力状态，从一般力学模型入手，讨论建立了关于剪应力和正应变的剪切损伤模型。试验结果表明，随放置角度的增大，盐岩的力学特性由塑性为主要特征逐渐转为脆性为主要特征；试验中放置角度越大，盐岩试件峰值剪应力越小，试件整体承载能力也呈下降趋势，试件的变形能力减弱，抗变形能力则随放置角度增大而先增大后减小，45°时达到最大。声发射信号表明，盐岩由于其自身的结构和损伤破坏特征，盐岩在压剪受力状态下的声发射信号比较明显；试件的放置角度为55°、65°时，在屈服阶段AE计数波动相对越剧烈，试件破坏的也越快；试件的放置角度小于45°时，AE计数呈递增式增长，峰值一般出现峰值应力附近。

针对河岸崩塌问题分析和研究，在考虑江河水位升降引起坡外水压力变化及坡内非稳定渗流基础上，同时考虑水流冲刷引起的河床冲深及河岸后退，提出了水流冲刷过程中的边坡临界滑动场和适用于天然江河崩岸的数值模拟，并对水流冲刷过程中的崩岸问题进行了分析。通过对两类不同土质岸坡的崩岸数值模拟，分析了水流冲刷引起的河床冲深及河岸后退过程中坡体的稳定性变化，探讨了不同土质岸坡的崩岸类型及崩塌模式。结果表明，坡度较陡的黏性岸坡崩塌时趋近于平面破坏且通过坡脚；坡度较缓的粉土岸坡崩塌时沿曲面破坏，且在水位骤降过程中易发生局部崩塌。

采用等效岩体（ERM）技术，将节理和岩块分别用光滑节理模型及颗粒体模型表征，构建含不同节理倾角、连通率的等效岩体模型。结合试验结果，从细观力学角度开展单轴压缩条件下节理连通率对岩体强度、破裂机制、能量演化等力学特征影响的定量研究。研究发现，当节理方向与加载轴向呈一定夹角时，岩体表现出沿岩桥连线方向的贯通破坏趋势，尤其当节理倾角? = 30°，连通率L = 0.8时，岩体破坏表现出岩桥复合贯通破坏模式。在该类节理倾角(? = 30°)条件下，随节理连通率增大，岩体表现出的主要力学特征为：（1）峰值抗压强度呈不断降低趋势；（2）微破裂总数不断下降，但张拉型微破裂所占比例逐渐提高。微裂纹进一步集中在不同层间节理尖端岩桥连线上产生；（3）声发射（AE）事件产生时间在整个加载阶段逐渐分散，声发射事件总数及破裂强度分布范围、均值、标准差等均不断减小；（4）峰值应变能及峰后应变能、动能变化率降低，峰后摩擦能增速放缓，试样破坏所需的外界做功逐渐降低。

在系统分析滑坡的物质组成和失稳动因的基础上，分析和研究了地下水在滑坡稳定性演化过程中的卸载与加载动力作用及其位移响应规律和特点。从非线性系统动力学角度，提出了运用地下水卸加载动力与位移响应耦合预测参数来评价边坡稳定性演化规律与失稳特征，即以地下水位变化量作为堆积层滑坡的卸加载动力参数，以相应的位移作为其卸加载响应参数，建立和确定了地下水卸加载动力与位移响应比预测参数与评价模型。同时，运用损伤力学基本原理，建立了其卸加载响应比与坡体损伤变量和稳定性系数的定量关系以及失稳判据。以三峡库区典型堆积层滑坡分析为例，运用地下水动力与位移耦合预测模型对其稳定性进行了分析与评价，发现地下水动力位移耦合预测参数变化与边坡稳定性实际动态演化规律基本吻合。研究成果表明，所确定的参数是水诱发型堆积层滑坡的一种有效位移动力评价参数，可运用该参数对该类滑坡的动态稳定性进行实时监测预警与评价。

以河北省某露天铁矿边坡为工程背景，采用连续-离散耦合数值分析方法，对典型边坡断面进行分步开挖，结合强度折减法，计算分析坡体的变形规律和受力特征。连续、离散网格区域分别采用有限差分FLAC和颗粒离散元PFC进行建模，着重从连续-离散模型的数据一致性，剪应变增量的形成、发展与局部位移的关系，连续-离散介质受力与位移过程，离散体细观破裂与坡体塑性变形等方面，对边坡稳定性的耦合分析方法进行研究，从宏观和细观角度对边坡的失稳机制进行了较为全面的探索。结果表明：（1）计算过程中坡体应力和位移在连续域和离散域保持了较高的一致性，连续-离散耦合分析方法适用于边坡稳定性研究；（2）作为边坡失稳判据的剪应变增量变化过程主要受岩土体水平位移控制；（3）细观破裂机制可有效表征边坡的宏观塑性变形；（4）土体颗粒接触力链的方向改变是土体位移和变形的驱动因素。

近些年来地下水中多组分反应-运移模型在地球科学及环境领域开始得到应用，但其求解较为复杂，为了提高计算效率，可以采用去耦合化方法处理，从而使模型求解得到简化。针对自然界中广泛存在的非均质地质体，提出该类条件下的去耦合化方法，即根据水-岩间、水溶组分间反应的不同，将整个研究区划分为若干子区域，获得对应的去耦合化矩阵。对化学场中各子区域间相邻边界进行设定，达到简化模型求解的目的。最后，以一维非均质介质中基于热力学平衡的反应-运移问题作为算例，基于以上方法进行求解，并与该算例经PHAST软件所示的结果较为一致。结果表明，基于去耦合化方法获得的各离子浓度随时间演变和沿空间分布特征与PHAST所示的结果较为一致，显示该方法在非均质区域模拟溶质运移等方面具有较好的适用性。

通过系列室内试验，研究了硫酸盐长期浸泡环境下GGBS-MgO固化黏土的物理和力学性质及微观特征变化规律，并与水泥固化黏土进行对比，揭示了GGBS-MgO固化黏土抵抗硫酸盐侵蚀的机制。与水泥固化黏土相比，硫酸盐浸泡条件下GGBS-MgO固化黏土表面完整度较好；质量变化率在浸泡120 d时仅为水泥固化黏土的0.25倍；固化黏土体pH略小于同期水泥固化黏土；浸泡初期GGBS-MgO固化黏土强度增长达20%，同周期时无侧限抗压强度较水泥固化黏土高15%～80%。X射线衍射试验（XRD）表明，硫酸盐侵蚀下GGBS-MgO固化黏土中水化硅酸钙（C-S-H凝胶）的峰值高于水泥固化黏土，而钙矾石（AFt）的XRD图谱峰值明显低于水泥固化黏土。电镜扫描试验结果表明，两种固化黏土中钙矾石形态明显不同：钙矾石在水泥固化黏土中以团聚型晶体存在，可具较强膨胀性，而在GGBS-MgO固化黏土中则以细短形态分布于颗粒间，可有效填充试样孔隙，使其具备良好的抗硫酸盐侵蚀能力。

对石英云母片岩进行三轴压缩蠕变试验，研究丹巴水电站石英云母片岩的三轴蠕变特性及其各向异性特性。按轴向荷载与层理面关系加工成平行组和垂直组2组试件，开展分级加载方式进行不同围压条件下的蠕变试验。试验研究表明，石英云母片岩具有蠕变特性，包括瞬时变形、衰减蠕变、稳定蠕变和加速蠕变阶段；采用带Kachanov蠕变损伤律的蠕变模型来描述石英云母片岩的蠕变特性，并进行蠕变参数辨识，拟合结果显示此模型能很好地描述石英云母片岩的蠕变特性；根据试验结果获得2组试件的长期屈服强度、破坏形态、瞬时变形参数和稳定蠕变速率，分析表明石英云母片岩的蠕变力学特性具有明显的各向异性特性。层理面与轴向荷载垂直的试件较层理面与轴向荷载平行的试件的强度、弹性剪切模量、体积模量和黏性系数相对较大，表现出较高的抗变形和抗破坏能力；平行组以剪切破坏为主，垂直组破坏时出现侧向鼓胀现象，显示出延性破坏的特点；2组石英云母片岩试件的瞬时应变量和稳定蠕变速率都随着应力水平的提高而增大。

土体是一种颗粒物质，其强度与变形特性具有显著的颗粒尺度效应。根据土体颗粒间的连结性状和微重比，将土颗粒划分为基体颗粒与加强颗粒。构建了反映土体内部材料信息和颗粒特征信息的土体胞元，基于应变梯度理论建立可以描述土体颗粒尺度效应的土体胞元模型。设计一系列饱和重塑土的直接快剪试验以研究土体直剪力学特性的颗粒尺度效应，并定量计算了土体胞元模型的应变梯度和內禀尺度等微细观计算参数。试验结果表明，土体的剪切屈服应力随加强颗粒体积比和平均应变梯度的增加而增加，且与加强颗粒体积比呈近似线性关系，与平均应变梯度呈抛物线关系；加强颗粒粒径对土体的剪切屈服应力影响不明显。土体剪切屈服应力的试验结果与土体胞元模型的预测结果一致。

对于水下隧道开挖后隧道围岩中渗流作用对隧道结构水荷载的影响问题，应用复变函数理论方法，建立了水下隧道加固区渗流模型，研究得出考虑加固区渗透率和加固区厚度参数影响的渗流解析解。研究表明，当围岩加固区渗透能力变小时加固区围岩中的水力梯度将增大，加固区半径增加，加固区内的水力梯度也有所增加，但加固区渗透率大小对水力梯度的影响较加固区范围大小变化的影响大很多。在围岩中渗透力的影响起主要作用；加固区在常规厚度范围内变化对围岩中水力梯度的影响相对很小，厚度只需满足相关要求即可。数值解证明了理论解的合理性。

考虑到颗粒形状对粗粒料的力学特性有重大影响，提出了一种新的表征颗粒形状的方法，即在椭圆上随机选取一系列点连接成多边形颗粒，表征狭长扁平的颗粒。新方法较圆上取点的方法能代表更多类型的颗粒形状，适用范围更广。提出了一种新的粗粒料投放算法，即先缩小颗粒，然采用随机算法将缩小的颗粒投放至给定区域，对颗粒划分好网格后，将颗粒放大到原来的大小，然后采用有限元-离散元(FEM/DEM)方法计算稳定后即生成了相应的试样。通过将上述颗粒生成及投放算法与FEM/DEM结合，应用于粗粒料的数值模拟。分析表明，FEM/DEM是研究粗粒料力学性质的较好方法，对复杂的颗粒形状也可简单建模，且因在颗粒内部划分了有限元网格，复杂的接触判断及接触力计算转化为标准统一的三角形和三角形之间的接触判断及接触力计算，所有的计算均可标准化、统一化。同时因为颗粒是可以变形的，依然保留了连续介质力学中应力和应变的概念，无须像PFC那样需通过测量圆来间接表示某点的应力、应变。最后，通过粗粒料的侧限压缩试验的数值模拟，展现了文中提出的一整套解决方案在模拟粗粒料方面的巨大潜力。

在推导出覆岩层下沉曲面方程和微元面平面伸张量方程的基础上构建了地下煤火燃空区各覆岩离层裂隙率、破断裂隙率和总裂隙率的二维分布模型，经实例分析发现，覆岩裂隙场是由离层裂隙场和破断裂隙场组成的竖向不连续具有各向异性的非均质多孔介质，覆岩四周裂隙率大，内部裂隙率小；随着覆岩埋深减小，裂隙发育程度逐渐降低，离层裂隙率极大值由0.36、0.20、0.14、0.12逐次降低，破断裂隙率极大值由0.32、0.11、0.05、0.02逐次降低；在覆岩中部区域出现裂隙率竖向变化突变点；覆岩周边裂隙率分布形式由破断裂隙主导，内部则由离层裂隙主导。基于钻孔红外热像分析技术提出了一种间接性的覆岩裂隙现场实测方法，经验证选取的5个点的裂隙率计算值与实测值的差异率都小于9%，差异率低，模型具有较高的可靠性。

改进了非饱和三轴浸水试验系统，通过调整吸力控制土样的浸湿程度；进行了环境电镜扫描和非饱和三轴压缩试验，研究了浸湿引起的Q2黄土微观结构变化和力学性质变化。微观结构测试表明，Q2黄土集粒间孔隙以引起中等或弱湿陷的中等孔隙为主；围压不变，随着浸湿程度的加深，孔径较大的集粒间孔隙相对含量逐渐减少，而孔径为10～20 ?m的孔隙相对含量逐渐增大。三轴压缩试验结果显示，不同浸湿程度的Q2黄土应力-应变关系均呈弱软化型，可分为偏应力随轴向应变快速上升、缓慢上升和缓慢下降至平稳3个阶段。分析了浸湿后Q2黄土的力学性质与微观结构特征之间的关系。引入微观结构参数，将微观结构特征与宏观力学性质联系起来，初步建立了考虑微观结构影响的Q2黄土本构模型。

围岩压力是地下结构设计与施工的重要依据。新建京张城际铁路八达岭车站拟定备选方案之一的单拱超大跨设计方案中，最大的跨度近45 m。对于类似超大跨度的深埋地下结构，传统的围岩压力理论与经验计算方法都存在着明显的局限性，已经不再适用。而结合现场勘查资料和室内外试验成果的数值模拟方法，尽管可以得到相对精确的围岩压力计算结果，但存在着计算过程复杂、计算效率低下的不足。因此，在计算分析了多种传统围岩压力计算方法与数值模拟方法获得的围岩压力所存在差异的基础上，对Q系统的围岩压力公式引入跨度项进行了修正，从而获得了能够快速估算超大跨度深埋地下结构围岩压力的估算方法。最后对不同跨度工程的围岩压力进行估算，并与监测值进行比较，对比结果良好。该方法不仅可以为工程设计人员及现场工作人员提供设计计算依据，还可为相关研究人员提供理论参考。

超临界CO2流体具有低黏度、无表面张力的特性，若应用于非常规油气储层压裂可望实现一种无污染的新型无水压裂方法。通过建立流体在井筒内的增压速率模型，得到了考虑超临界CO2流体黏度、压缩性及增压速率的裂缝起裂压力预测模型，并与水力压裂、液态CO2压裂起裂压力进行了对比分析。结果表明，超临界CO2流体的起裂压力比液态CO2流体低20.5 %，比常规水力压裂起裂压力低75.5%；超临界CO2流体的黏度、压缩性及增压速率对裂缝起裂压力影响显著。模型与文献中试验数据对比，误差在3%以内，可为超临界CO2压裂起裂压力预测提供指导。

传统西原模型难以描述岩石的非线性加速流变特性，根据Riemann-Liouville分数阶微积分理论，采用分数阶黏壶及非线性黏塑性体NVPB(nonlinear viscoplastic body)模型，分别取代传统西原模型黏弹性体中的牛顿黏壶及黏塑性体，提出改进的西原模型，并推导出岩石在恒应力情况下的三维蠕变本构方程。模型采用基于流变阶段分解-粒子群-模拟退火算法相结合的智能算法对已有的试验数据进行反演，结果表明该模型能有效地反映岩石3个阶段的蠕变特征。通过对模型的敏感性分析发现，岩石的非线性渐变过程及加速蠕变阶段的快慢程度分别由分数阶导数的阶次及流变指数控制，传统西原模型是改进西原模型的一种特例。

针对我国层状盐岩的地质赋存特征，开展了层状模型材料的三轴压缩试验，探讨了界面倾角对层状交互模型材料试样的应力-应变曲线、压缩强度、弹性模量、峰后应力跌幅和破坏形态的影响，并对不同界面倾角试样的破坏形态进行了理论分析。分析结果表明，（1）三轴峰值强度随界面倾角的增大呈先减小后增大的变化趋势，60°时取得最小值，90°时取得最大值；（2）弹性模量随界面倾角的增大而增大，刚开始随角度增大而增大的趋势很平缓，倾角接近90°时增大趋势明显，0°时取得最小值，90°时取得最大值；（3）随界面倾角增大，峰后应力跌幅先减小后增大，30°最小，90°最大；（4）破坏形态随界面倾角增大依次呈现出共轭剪切（0°）、沿弱面的剪切破坏（30°和60°）和剪切-局部劈裂破坏形态（90°）三种破坏模式；（5）储库腔顶和腔底部位强度较高，但脆性很强，须采取一定措施控制这些部位的变形和位移，腔体30°和60°的腰部部位及附近强度较低，塑性变形能力较强，须对储库形状和运营压力进行精细设计。针对试验结果进行的理论分析，可为进一步分析层状盐岩地层中储库的围岩稳定性和局部破损特性提供一定参考。

目前用于轨道路堤分析计算的参数多是通过三轴试验获得，而列车荷载经过时土单元应力路径与循环三轴试验加载路径的显著差异可能导致预测失真而引发工程问题。针对某城市轨道进行了三维计算，并分析了移动列车荷载下土单元应力幅值、循环周数、主应力轴旋转的分布规律。在该基础上，采用空心圆柱循环扭剪试验对该复杂应力路径进行了模拟，研究了饱和软黏土的孔压及变形累积特性。结果表明，列车荷载经过时地基土单元大主应力将在(－90°, 90°)内发生旋转；该主应力轴旋转将显著促进软黏土孔压和应变的累积，竖向应力幅值为15 kPa时，循环扭剪试验产生的孔压值比循环三轴试验高77%，累积应变增大了近50%；随着循环应力水平提高，二者累积孔压及累积应变的差值还会进一步增大，甚至出现循环三轴下仅产生较小应变而循环扭剪下已破坏的本质性差异。

为研究结构性花岗岩残积土的剪切屈服特性，对未扰动和重塑花岗岩残积土及作比较的掺水泥的重塑土进行了一系列不同围压下的三轴排水对比试验。结果表明，未扰动花岗岩残积土与掺水泥重塑土在剪切过程中的屈服点可以从归一化的剪切切向刚度 与轴向应变 在双对数坐标下的关系曲线中确定；固结压力 对未扰动残积土与掺水泥重塑土的屈服特性都有显著影响， 越大，等向固结作用对土体结构的破坏越严重，剪切开始阶段的初始归一化刚度会相应地越小，屈服时的轴向应变也越小；当固结压力达到足够大时，土体结构被等向固结作用完全破坏，剪切过程中没有结构性屈服现象发生， 曲线与重塑土的 曲线重合；重塑土在不同固结压力下的 曲线重叠，不随固结压力而变化，剪切过程中没有结构性屈服现象发生。

为了研究硬壳层对低路堤软土地基动力响应的影响，将软土地基上的道路系统模拟成路面-路基-硬壳层-软土地基4层结构。假设路面、路基、硬壳层都为单相弹性土体，而软土地基采用饱和多孔介质模拟，通过积分变换法对模型进行推导求解，分别建立了路面、路基、硬壳层和软土地基的动力刚度矩阵，并考虑路表车辆荷载条件、层间连续条件和饱和软基表面透水条件，最终集成了道路结构的整体动力刚度矩阵，获得了车辆荷载作用下低路堤软土地基的动力响应解答。在该基础上，利用快速傅里叶逆变换方法对动力响应进行数值求解，详细分析了硬壳层厚度、模量和泊松比对动应力扩散作用的影响。研究结果表明，软土地基表面的动力响应对硬壳层厚度和模量的变化十分敏感，硬壳层的存在大大地减弱了软基顶面的竖向动应力，并且增大了竖向动应力的分布范围，可见硬壳层对交通荷载引起的动力响应有明显的扩散作用。

针对现有岩石损伤模型的局限性与不足，在深入探讨岩石变形损伤机制的基础上考虑岩石损伤的过程，提出损伤部分可分为损伤材料和因材料损伤而变化的微缺陷。在该基础上提出新的损伤定义，还提出了损伤材料与因材料损伤而变化的微缺陷之间的影响因子?，同时提出其参数确定方法，研究其基本性质。通过岩石微观受力分析，建立了岩石损伤模型。通过深入研究岩石有效应力与名义应力的关系，并引进统计损伤理论，建立岩石损伤统计本构模型。该模型能够充分地反映岩石的应变软化特性和应变硬化特性，且参数物理意义明确，应用将较为方便。最后，与实测结果及前人成果的比较分析，验证了该模型的合理性、可行性。

桩径优化是桩筏基础以差异沉降最小化为目标的基础优化分析的重要组成部分。基于桩筏基础通用分析方法，结合遗传算法提出了包含非线性约束条件的以差异沉降控制为目标的桩筏基础桩径优化分析模型，并给出了优化分析的实施步骤。通过示例说明了桩径优化的实施情况，对比给出了优化前后基础沉降、桩基荷载分布与筏板分担比、筏板弯矩和剪力结果。最后通过参量分析研究了筏板厚度、桩基参量和土体参量对最优桩径确定的影响程度，桩长和土体特性对桩径优化结果影响显著，而桩体材料特性和筏板厚度对桩径优化结果影响不大。

强夯法具有高效的地基处理能力而被广泛应用，但加固地基的同时会对周围工程结构和环境产生一定的振动危害。以能量转换原理为基础，近似将夯击能分为振动波能和土体塑性功两部分，通过建立的强夯椭球体分区加固模型，导出塑性功计算格式，提出利用监测强夯夯坑深度变化信息来反演强夯能量利用率的反演方法，并导出了相应的反演公式。依据加固压实区和加固影响区椭球体分布假设和夯坑深度变化监测结果，给出了强夯加固范围和影响范围大小的计算思路和方法。以北京园博园回填土地基强夯加固工程为背景，利用现场监测试验信息对强夯能量利用率和加固范围及影响范围进行了反演分析和计算。分析表明，文中方法不仅能够有效地反演出强夯能量利用率和计算出强夯加固范围和影响范围，且可利用分析结果能够方便地估算地基强夯加固时的有效夯击次数，进行加固方案设计等。通过分析结果与现场地基测试结果的比较，验证了文中方法的有效性和实用性。

针对云南省普-宣（普立至宣威）高速公路某顺层岩质边坡现场工程地质特性，按形成将结构面划分为4种类型。通过自制的加载装置，对自然状态下的一类结构面进行压剪试验，利用最小二乘法线性拟合得到结构面抗剪强度指标值，同时与基于JRC-JCS等效摩尔-库仑抗剪强度法分析结果的对比，数据结果基本吻合，验证了该装置的可行性。根据边坡结构面不同类型分别考虑填充厚度、填充物含水率等因素进行了多次剪切试验研究获取抗剪强度参数，结果表明，结构面强度参数在饱和状态下比自然状态偏小，随填充厚度增加c逐渐增大， 减少。试验结果对正确评价结构面特性及在后阶段对顺层岩质边坡稳定性计算提供参考数据，研究成果为现场结构面强度参数取值提供了简便试验方法。

为了治理巷道诱发型冲击地压发生的灾害，从力学机制方面阐述了巷道诱发型冲击地压发生的静-动应力主导关系，揭示了巷道诱发型冲击地压发生的机制；将煤层巷道的围岩二次静应力和震源产生的动应力叠加，得到了巷道围岩二次应力与不同应力波叠加后的最大主应力和最小主应力表达式。从高应力差和巷道围岩冲击倾向性两方面考虑，提出了巷道诱发型冲击地压发生的判断方法；直接判断出巷道在特定深度、震源在某个位置、产生一定的应力波时，巷道发生冲击地压及冲击范围，并解释了巷道群附近产生大范围冲击的机制，成功分析了山东某煤矿掘进工作面发生冲击的原因。研究结果为分析诱发型冲击地压的危险性提供了理论基础，为治理诱发型冲击地压提供了技术途径。

利用RMT－150C电液伺服机对含不同预制裂隙形式（单、双、T形交叉及X形交叉裂隙）的类岩石试样进行了单轴压缩试验，系统地研究了裂隙形式对试样强度特征及失稳模式的影响。试验发现，（1）不同裂隙形式下裂隙的起裂破坏模式主要表现为初始裂隙起裂破坏，裂隙形式与破坏模式关系不突出；（2）单轴抗压强度受裂隙形式影响明显，随着裂隙形式由单裂隙到X形交叉裂隙变化，裂隙试样抗压强度呈现增高趋势，同时试样起裂和失稳时的声发射总能量也逐渐增大。进一步对裂隙形式影响强度特征的机制进行了初步分析，研究成果可以反映不同裂隙形式组合对工程岩体稳定性的影响规律。

常规剑桥模型和修正剑桥模型是以正常固结和弱超固结土的三轴试验现象为基础建立起来的，且试样的初始应力状态为各向等压的球应力状态，将模型应用于K0固结状态的原状土必然引起不可忽略的系统误差。基于原状土K0固结线与等倾线之间的关系，在常规剑桥模型的基础上推导并得到了基于K0线的原状土剑桥模型和修正剑桥模型。在主应力空间中，该模型以K0固结线而不是以等倾线为轴线，因而能反映原状土的结构性和各向异性。既有试验数据的验证表明，与常规剑桥模型和修正剑桥模型相比，该模型能更合理的描述原状土的屈服和强度特性。

对软岩陡坡椅式桩（CSP）支挡结构，通过大比例模型试验研究路基面分级荷载作用下其内力变形规律、结构-岩土体相互作用，根据试验条件和结构受力状态，提出了其设计计算方法。结果表明，椅式桩的空间结构特性可有效控制结构变形和减小桩身内力；主副桩桩身弯矩大小接近，最大弯矩位于坡面处，桩侧岩石压力主要跟桩基变形与岩石变形模量有关；椅式桩一般不会出现结构倾倒破坏，软岩边坡则以浅层破坏为主；基于弹性地基梁的分析解，可较好地描述椅式桩的内力变化及其分布规律。研究结果对正确分析椅式桩支挡结构的抗滑机制和设计计算具有较好的参考价值。

水对岩石具有软化、溶蚀和水楔作用，为研究不同含水率作用下岩石的能量机制，利用MTS815岩石力学试验系统开展了5种含水率状态下砂岩的常规三轴压缩试验。结果表明：随含水率的增大，岩石吸收总能量的增速和总量减少；弹性能增速在储能阶段随含水率的增加而减小，但弹性能的释放速率则大致相当，岩石的储能极限随含水率的增大而减小；岩石变形破坏所耗散量随含水率的增加而较小，但不同含水率作用下岩石的峰前和峰后能量耗散速率则大致相当；岩石的耗散能比例可以反应内部的损伤状态，耗散能比例随时间变化呈现出先增大后减小，然后再稳定增长，最后急剧变大的规律；随着含水率的增大，声发射能率的集中程度和强度逐渐减小，声发射累计能量随含水率的增大而减小，表明随着含水率的增加，岩石的储能能力和应变能释放能力降低，岩石的脆性破坏特征减弱，塑性增强。

渗透率是储层最重要的物性参数，也是油气开发的基础。随着页岩气、致密砂岩油气等非常规油气的开发，迫切需要开展超低渗透率（<0.1×10-3 μm2）测试，对测试方法和仪器都提出了挑战，是非常规油气开发研究的难点。目前我国石油工业中主要采用稳态法和脉冲衰减法进行超低渗透率测试，在测试精度、稳定性和测试周期方面还存在不足，探索高精度超低渗透率的方法十分重要。分析了室内渗透率测量的稳态法、脉冲衰减法和周期振荡法3种方法原理，在三轴应力下进行了岩石超低渗透率对比测量。结果表明，相比稳态法和脉冲衰减法，周期振荡法具有稳定性好、精度高、用时短的优点，建议引入非常规超低渗透储层渗透率测试。对周期振荡法的设备要求和数据处理方法进行了讨论，提出采用快速富里叶变换（FFT）、互谱法等信号处理方法提高数据信噪比，提高超低渗透率的测试精度和稳定性。

为研究硬性结构面剪切过程中爬坡剪断耦合作用，制作了不同高度h和坡度 组合的凸起体的硬性结构面三维模 型，开展模型剪切试验，试验结果证实了两种作用的耦合。分析剪切运动特征，提出了利用剪断面积Sj与剪切面积S的比值K定量表征爬坡和剪断耦合程度，在不同的主导作用下K值变化在0～1之间，并建立了考虑爬坡剪断耦合作用的抗剪强度算式，可评价锯齿型硬性结构面抗剪强度影响规律，得出抗压强度大的硬岩、表面起伏较平缓的结构面K值小，爬坡摩擦对抗剪强度贡献的组分大；抗压强度小的软岩、表面起伏较大的结构面K值大，岩石材料的强度对抗剪强度贡献的组分大。

在湿陷黄土地区修建客运专线如何满足修建过程中以及工后沉降的要求，同时提高路基结构的抗渗性能，是该地区客运专线路基工程的关键技术。提出侧向约束防渗的路基结构新形式，研究了湿陷性黄土地基侧向约束防渗路基结构的防渗效果。采用灰土挤密桩和水泥土挤密桩作为侧向约束防渗结构，通过室内模型试验，针对不同桩体填料及桩间距，测试地基中不同位置及深度处地基土含水率的变化，对比分析后得出，与天然地基相比，设置挤密桩显著提高了地基的侧向防渗能力，且随着桩间距的减小，地基土含水率增长速率逐渐减小，即渗流速度减缓，防渗效果越好。对比试验中两种挤密桩复合地基，水泥土挤密桩侧向防渗效果优于灰土挤密桩，研究成果可供同类工程参考。

煤矿井下巷道开挖及采煤是一个卸围压过程，与常规三轴压缩试验相比，煤岩在卸围压时表现出不同的力学性质。通过对常规三轴和卸围压两种应力路径下的试验研究发现，无论是常规三轴还是卸围压试验，高围压均导致煤样更大的应变和更强烈的破坏。在初始围压相同的情况下，与常规三轴试验相比，卸围压试验中峰值点割线模量较小、割线泊松比较大；煤样在卸围压时的破坏更强烈，侧向应变较大，而轴向应变差别不大。通过卸围压效应系数分析发现，初始围压越高和卸围压速率越大，煤样的卸围压效应系数越小，越易失稳破坏，与高围压下割线模量降低相一致。对常规三轴和卸围压试验中无烟煤破坏过程的能量变化分析结果表明，卸围压速率越快，煤样的极限储存能Up越小，煤样越易失稳破坏，验证了卸围压效应系数分析结果。高围压下常规三轴试验和卸围压试验中煤样的破坏需要更多的能量，揭示了高围压下煤样变形破坏强烈的多的原因。

不少山区输电线路的铁塔基础都建在斜坡上，研究斜坡地基内附加应力的分布规律很有必要。采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法，研究了临坡距对斜坡地基附加应力分布及扩散规律的影响。研究成果表明，当临坡距小于安全距离时，地基附加应力随临坡距的增大而增大，并在基础两侧具有显著的非对称性；当临坡距超过安全距离时，附加应力逐渐趋于稳定，基本接近平面地基状态。传统的平面地基附加应力计算方法不适用于斜坡地基，当临坡距在0.3 m时，地基浅层附加应力接近平面地基条件的50%，说明斜坡对地基附加应力的影响十分显著。在小临坡距条件下地基附加应力较小，但对应的地基变形却较大，也说明传统的分层总和法不适于计算斜坡地基变形，否则将影响工程安全。在地基稳定性满足要求的前提下，建议最小临坡距不小于安全距离。

针对成都地区红层软岩溶蚀空洞现象，以成都半岛城邦项目场地的红层软岩为例，选取不同深度的岩样进行室内浸水试验、淋滤试验和溶蚀试验，观察岩样在不同类型环境水下的作用性状和溶蚀特征，分析经历不同作用的含膏红层软岩 可溶成分的流失程度及其对环境水的影响。结果表明，红层软岩中的石膏含量随着深度的增加而增加，含膏红层及其环境水的腐蚀性显著增强；遇水后，红层软岩中的可溶成分逐渐溶解、流失，随着时间的积累；红层软岩孔隙增大，渗透性增强，红层的完整性丧失，强度衰减；在酸性环境水的作用下红层软岩中的钙质胶结物流失加剧，结构连接破坏严重，对红层的结构强度影响较大。对浸泡、淋滤和溶蚀作用后的试样，重点测试了抗压强度、波速等参数。试验结果表明，红层软岩经硫 酸溶液腐蚀后岩样的结构被破坏，单轴抗压强度从8.5 MPa降低到2 MPa，降低了76%；波速明显减小，从2 204 m/s减小至1 355 m/s，减小了40%；红层试样的pH与电导率变化也比较显著，pH值从8.77减小至7.29；电导率从55 ?s/cm增加到1 100 ?s/cm。

隧道对地下水环境影响科学评价一直是隧道工程界难以回避又备受困扰的技术难题之一，掌握工程因素对地下水资源流失量及水位变化的影响规律是开展地下水环境影响评价的理论基础。以350 km/h高速铁路双线隧道V级围岩“半包”防水复合式衬砌为计算原型，通过隧道瞬态渗流模型分析了地下水资源流失量及水位变化随时间的变化规律。进一步研究了工程因素中水位埋深、施工方法、施工时间、喷射混凝土厚度、喷射混凝土抗渗性能、喷射混凝土开裂渗漏、地层注浆加固方式、地层注浆加固范围、注浆体抗渗性能及隔断墙对地下水资源流失量及水位变化的影响规律。根据工程因素的影响规律，探讨了施工期及运营期地下水环境保护的控制方法和技术措施。

现行行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）[1]采用嵌岩段侧阻和端阻综合系数?r与基岩单轴抗压强度frk来计算嵌岩桩嵌岩段的总承载力。该方法较简单且工程意义明确，便于工程设计使用。然而规范中综合系数的取值存在一定的局限性。采用ABAQUS通用有限元软件对武汉绿地中心等4个背景工程共20余根现场试桩试验成果进行了数值拟合，取得了较合理的岩（土）参数取值；利用前述参数，建立不同岩性条件下的嵌岩桩数值计算模型，对综合系数进行了计算分析，并建立其与基岩岩性、嵌岩深径比的关系，提出了综合系数建议取值表。相比于规范取值方法，该方法对不同岩石强度分类和嵌岩深径比两个维度上进行了扩充与细化。通过背景工程嵌岩桩试桩承载力的验算表明，采用综合系数比按规范计算的综合系数更接近试桩实测结果。

湿陷性黄土场地的湿陷下限深度与桩基中性点位置密切相关，为了解决桩基设计方案不当问题，如何准确判定湿陷下限深度显得十分重要。在系统分析并总结宁夏固原桩基系列浸水试验、兰州和平镇黄土浸水试验及其他地区桩基浸水试验研究成果的基础上，揭示了黄土湿陷下限深度与桩基中性点位置确定的相互关系，得出了以下研究成果：（1）指出了均质黄土现场浸水试验水的竖向渗透深度是有限的（一般为20～25 m），现场黄土湿陷发生的下限深度也是有限的，不宜按室内试验的湿陷系数确定的下限深度来直接评判；（2）给出了室内湿陷性评价试验中湿陷系数 或自重湿陷系数 随地区和深度变化的取值建议，同时，建议在湿陷量计算时引入深度修正系数和地基土浸水机率系数，初步给出大厚度湿陷性黄土场地不同地区湿陷下限深度评价系数 ，可以有效减小湿陷性评价的室内外差异；（3）由室内试验计算确定的湿陷下限深度偏于保守，导致桩基设计过分夸大了负摩阻力的不利作用，造成桩基设计承载力偏低；（4）大厚度湿陷性黄土场地桩的中性点最深位置不宜大于20～25 m，湿陷性评价下限深度小于20 m的场地，宜按评价深度确定中性点位置；给出了桩侧负摩阻力估算方法，并建议桩基负摩阻力平均值取20～35 kPa为宜。

桩-筏复合地基是控制高速铁路等路基工后沉降的一种常用地基处理技术，然而针对其在不同振动波形荷载下的动力响应特性对比研究相对较少。基于大型模型系统，开展砂土地基中单桩桩-筏复合地基大比例模型试验研究，着重分析不同振动波形加载下单桩桩-筏复合地基的累积沉降、桩底-桩侧土动土应力比、加速度及速度传递等变化规律，初步探讨振动波形对单桩桩-筏复合地基承载特性的影响机制。试验结果表明，M波振动波形对地基累积沉降的影响较正弦波振动波形对地基累积沉降的影响略大一些，对桩底-桩侧土动应力比的影响则反之；振动响应加速度和速度随着加载频率及振幅幅值的增大而增大。相关研究成果可为单桩桩-筏复合地基的理论分析与计算提供参考依据。

基于库仑土压力理论的假设，主动土压力是由墙后填土在极限平衡状态下出现的滑动体产生，从墙后滑动体整体静力平衡方程出发，推导出坡面起伏且有不均匀超载、倾斜墙背、黏性填土等一般情况下的主动土压力泛函极值的等周模型。在该基础上，引入拉格朗日乘子，将主动土压力问题转化为确定含有两个函数自变量的泛函极值问题。依据泛函取极值时必须满足的欧拉方程,得到了线性的滑面函数和沿滑面线性分布的法向应力函数。结合边界条件和横截条件，主动土压力泛函极值问题进一步转化为单个未知量的一维方程问题。通过算例，土压力计算结果与库仑土压力理论解完全一致，但土压力作用点在墙体的相对位置却并非总是作用在墙高的1/3 处。通过算例进一步表明，坡面的起伏和坡面超载的不均匀性对主动土压力大小和作用点位置有显著的影响。

为了从渗流量和渗透稳定角度深入研究膨润土防水毯破损处的防渗问题，开发了由压力控制系统和模型试验系统两部分组成的渗流试验装置，建立了针对坝体防渗工程中的防水毯破损情况的渗流物理试验方法，并通过膨润土防水毯不同破损工况下的渗流试验，初步探讨了影响破损防水毯与坝身土体联合抗渗的因素。结果表明，对破损防水毯和土体的综合渗透系数的影响，孔洞大小比破损率要敏感；对于孔洞修复能力，主要的敏感的因素包括孔洞直径D及防水毯规格（材料本身性能）。在工程中要做好以下两点：（1）工程中刺破孔洞直径D小于0.5 cm，超过0.5 cm的孔洞应当做修补；（2）局部刺破率不宜大于0.5%，尽量保证防水毯接触面的平整。

依托上海虹桥综合交通枢纽工程开展了4组桩侧注浆抗拔桩的现场试桩试验，得到了各试桩各土层的桩侧摩阻力与桩土相对位移关系曲线（?-w曲线）。首先，对前述现场试桩试验得到的?-w曲线以及文献[1]中通过桩土接触面大型直剪试验得到的?-w曲线进行归一化处理，归一化参数为各土层极限侧摩阻力?ult及其相应的临界桩土相对位移wult；然后采用双曲线函数拟合归一化后的各土层?/?ult-w/wult曲线，得到一个统一的?/?ult-w/wult函数关系式；最后，将该双曲线函数应用到荷载传递法中，用于分析预测桩侧注浆抗拔桩的承载变形特性，可求得桩侧注浆抗拔桩桩身各处的荷载-位移曲线、桩身轴力分布曲线以及桩侧摩阻力分布曲线。通过工程案例的验证表明，其计算结果与工程案例实测值较接近，在上海地区具有一定的适用性。

在盾构开挖面极限支护力的计算理论中，楔形体模型由于简单、直观而得到广泛的应用，但确定滑动面倾角 较为繁琐，尤其是在迎坡条件下的研究较少。在梯形楔形体模型的基础上，通过引入盾构隧道的纵坡坡度角θ，建立了迎坡条件下的盾构开挖面极限支护力计算模型，推导出开挖面极限支护力计算公式。对开挖面支护力计算值的数据分析发现，不考虑渗流力和黏聚力的影响时，滑动面倾角 仅受隧道线路纵向坡度角 的影响较大，而土的内摩擦角c、重度 、开挖面直径D、埋深H和地表附加应力q对其影响很小；考虑黏聚力c的影响时，c≤11 kPa时滑动面的倾角 随黏聚力的增大逐渐减小，且当黏聚力、内摩擦角和开挖面直径一定时，滑动面倾角 只在某一特定数值附近小幅度变化，同时当开挖面直径D>5 m时，滑动面倾角随开挖面直径的增大而增大；土的重度、地表附加应力和埋深对滑动面倾角的数值影响不大，计算滑动面倾角时可不考虑它们的影响。在分析研究基础上得到了滑动面倾角 的计算公式，简化了极限支护力的求解过程。

高强度开采工作面矿压显现复杂，容易发生压架、冒顶等灾害。为从理论上解释高强度开采工作面的矿压特征，分析了高强度开采工作面的一般特征及其对矿压显现的影响，以顶板初次断裂为例，运用薄板理论并结合岩石力学试验成果，推导出不同面长和不同推进速度下顶板断裂步距的计算公式，并分析了面长和推进速度对来压时支架工作阻力的影响机制。结果表明，面长影响顶板应力分布，推进速度改变顶板承载能力，而且面长越短，推进速度越快，顶板的初次断裂步距就会越大。对于高强度开采工作面，面长普遍大于200 m，面长效应影响微弱，矿压显现主要受推进速度作用，断裂步距和来压时支架工作阻力都比非高强度开采工作面大，容易发生压架和冒顶等灾害。

基于已建立的非饱和土中的波动方程，导出4种体波的波速以及衰减的解析表达式。数值分析了4种体波的波速、衰减与孔隙率以及Lame常数 、 之间的关系。结果表明，随孔隙率的增大，P1波和S波的波速有所提高，P2波和P3波的波速随孔隙率的增大而有所减小；3种P波的衰减有所增大，其中以P3波变化最为显著。P1波、P3波和S波的波速基本上不随Lame常数 变化，P2波的波速随Lame常数 的增大而稍有增大。P2及S波的衰减基本不随Lame常数 变化，P1、P3波的衰减随Lame常数 的增大而有所减小。3种P波的波速基本上不随Lame常数 变化，S波的波速随Lame常数 的增大而有所增大。P2及S波的衰减基本不随Lame常数 变化，P1、P3波的衰减随Lame常数 的增大而有所减小，其中P3波的变化最为显著。

对于地下水流场及其参数分布无序的非线性问题，污染物在其迁移便不可能服从对流-弥散方程所描述的规律。那么，锶、铀在非均匀介质中迁移会发生什么样的异常变化是提出地下水污染预测方法与模式的前提。根据野外调查的水文地质特征，设计出模拟迁移的试验研究的模式系统。试验表明，非均质试验柱的迁移曲线与均质的迁移曲线，总体特征有显著区别；透镜状和盲洞型非均质对迁移的影响及其环境效应是双向的，即有利面是降低了污染强度，且可降低10%～30%；不利面是延长了污染作用的时间，使污染作用时间延长3～5倍。另外，合理地解释了所谓“双峰”和“多峰”迁移曲线机制。

以吉林－荒岗高速公路沿线的粉质黏土为研究对象，对不同石灰掺入比的土样试件进行0、2、4、6、8、10、12次冻融循环试验。通过室内静三轴试验，研究了冻融循环作用对石灰处置粉质黏土强度的影响。研究结果表明，石灰处置粉质黏土的应力-应变关系曲线呈应变软化型，峰值强度随围压增大而升高，粉质黏土峰值强度降低幅度值比石灰处置粉质黏土峰值强度降低幅度值大，经历4次冻融后应力-应变曲线峰值强度趋于稳定；冻融作用后石灰处置粉质黏土抗剪强度衰减率比粉质黏土的抗剪强度衰减率小，抗剪强度随围压的升高而增大；同一围压条件下石灰处置粉质黏土弹性模量随着冻融次数增加逐渐减小，经历4次冻融后基本趋于稳定。

现浇X形混凝土桩（简称XCC桩）是一种新型的异形截面桩，其桩土相互作用明显受截面形状的影响。前期已通过平衡分析法推导得到了考虑XCC桩截面形状的单桩荷载传递计算方法，但控制桩土相互作用的一个重要参数即桩土剪切作用系数对截面几何形状的力学响应尚未得到系统的研究。文中分析了桩土剪切作用系数对不同荷载形式下XCC桩3个截面控制参数（外包圆半径R、开弧间距2a、开弧角?X）的影响，并与等截面面积的圆形桩进行了对比。分析结果表明，截面参数变化时，桩土相互作用也随之变化，在截面面积、周长和桩土剪切作用的共同作用下桩身轴力随外包圆半径和开弧角度的增大而减小，随开弧间距的增大而增大，且始终小于等截面面积的圆形桩。

采用RLW－2000 M微机控制煤岩流变仪，以细粒砂岩为研究对象，对三轴压缩条件下岩石孔隙水压力分级加载蠕变试验进行了蠕变特性及模型研究，重点分析了孔隙水压力分级加载时蠕变条件下岩石的应变（应变速率）、等效孔隙体积（体积速率）演化曲线，同时对不同孔隙水压力分级加载条件下的岩石蠕变演化曲线进行了模型分析和对比。试验结果表明，逐级加载孔隙水压作用下细粒砂岩的蠕变曲线符合蠕变演化3阶段特征；分级加载水压力的孔隙体积演化规律符合微孔洞的损伤过程的3个阶段规律；利用西原体模型进行理论与试验蠕变曲线对比，蠕变方程曲线与试验曲线的演化规律吻合。

桩的存在使桩周土的竖向有效应力不等于上覆土自重应力与上部外加荷载的简单叠加，原因是桩-土相对刚度导致桩-土接触面上产生竖向剪切。通过平衡分析法，得到不同荷载形式下桩周土竖向有效应力、桩侧正（负）摩阻力、总侧摩阻力和轴力（下拽力）的计算方法，根据已开展的饱和黏土中单桩的负摩阻力试验，验证了公式的合理性，证明了考虑竖向剪切效应的必要性。通过计算分析可知：桩周土竖向均布荷载作用下，桩-土竖向剪切效应削弱了桩周土竖向有效应力、桩侧负摩阻力和桩身下拽力，剪切效应的控制参数?分别取-0.01、-0.02和-0.04时，靠近桩端的桩侧负摩阻力分别为? = 0时的91%、83%和71%，靠近桩端的桩身下拽力分别为? = 0时的93%、87%和76%。由于下拽力受截面几何参数影响，其折减程度略小于桩侧负摩阻力。因此，桩周土表面均布荷载作用时，忽略桩-土竖向剪切效应可能高估由下拽力引起的桩顶沉降。

由于全球气温升高，导致多年冻土逐渐退化，严重影响上部构筑物的稳定性。尤其在日渐复杂的气候环境下，极端天气、气候的频繁发生，使得多年冻土区的地基承载力的变化更加复杂。以多年冻土区某高温、高含冰量地段为例，考虑太阳辐射、冻土相变、大气对流、气候变暖等因素，通过数值方法计算分析了某单桩竖向承载力在短期异常气候作用下的响应。结果表明：短期异常变暖气候对桩基承载力有降低作用，主要体现在降低桩土界面冻结强度，对冻结面积的大小基本没有影响，气候变暖对冻结强度影响时间长而且不可消除；升温幅度越高，承载力降低越强；极寒极暖交替期间，桩基的承载力随着外界气温波动，寒暖期交替过后对桩基承载力基本没有影响。

基材土-岩接触面剪切力学性能是生态护坡体系长久稳定的关键，相关研究可为解决基材脱落难题、完善生态防护技术体系提供必要依据和指导。采用自制的原位剪切仪对4种不同粗糙起伏的基材土-岩接触面进行了原位剪切试验，结果表明，基材土-岩接触面剪切应力-位移表现出典型的软化特性，具有明显的初始线弹性变形、弹塑性变形、峰后软化以及残余剪切变形4个阶段。分析发现，文中试验条件下凸起高度算数平均偏差Ra在4 mm以下时，峰值剪切强度增加速度较快，随后呈逐渐减弱趋势；残余剪切强度、峰值剪切位移以及进入残余阶段的剪切位移与粗糙凸起高度算数平均偏差呈近线性正相关关系。可见实施生态护坡时合理地控制坡面粗糙起伏，有助于提高土-岩接触面峰值剪切强度和残余剪切强度，改善其变形性能，对防护体系的长期整体稳定具有促进作用。

准确预测打入桩的承载特性是一个重要的工程课题，特别是在近海工程中，如大型跨江海桥梁、风力涡轮机、港口和近海工程结构物平台等，这些重要结构物都将打入桩作为主要的基础形式，然而通过现场静载试验确定这类桩的承载力却十分有限。目前，国内外存在众多关于黏土中打入桩的竖向承载力计算方法，其中较为常用的有Furgo-96、NGI-99、ICP-05和UWA-13这4种设计方法。但将这些设计方法直接应用于工程设计和实践却仍然较少，其主要原因在于缺乏高质量的静载试验数据来评价这些设计方法的可靠性。因此，有必要搜集一个具有广泛代表性的桩基承载力静载试验数据库来客观评价上述设计方法的可靠性，用以帮助工程设计人员选择最适合的设计方法。基于这个目的，本研究在国际上一些常用数据库的基础上进行扩充整理，最终得到一个包含89根高质量打入桩静载荷试验数据的新数据库，称之为ZJU-ICL Clay数据库。采用上述4种设计方法预测ZJU-ICL Clay数据库的桩基承载力，并将预测结果与实测数据进行对比，应用统计方法，客观评价这4种方法的优缺点及可靠性。

预应力混凝土薄壁（PTC）管桩复合地基作为常见的基础型式在软土地区具有良好的实用价值和应用前景。在实际工程中，复合地基下卧层附加应力的确定一直是重点和难点，因此对PTC管桩复合地基应力扩散效应的研究具有十分重要的意义。针对天津软土地区进行了3组不同垫层厚度的复合地基现场静载试验，基于现场试验建立并验证了数值模拟方法，对比研究了该型式复合地基的承载特性；通过已建立的数值模拟方法研究了不同工况下PTC管桩复合地基的应力扩散现象，结合复合地基应力扩散理论确定了扩散角的取值范围，分析了土质、加固深度和外荷载对扩散角的影响规律。计算结果可为工程设计提供依据。

针对基坑支护结构土压力的研究以数值模拟为主，而解析理论应用需要完善研究现状，提出一种用于计算基坑支护结构土压力的解析方法。根据填土中土拱效应的作用以及土拱成形的基本理论，结合极限平衡分析方法，应用摩尔圆理论确定了基坑端壁间稳定土拱的轨迹方程，并且得到基于土拱形状所围滑裂土体的体积，确定出基坑支护结构土压力的解析表达式，最后进行了算例分析，研究结果表明土体的物理属性决定了有效滑裂土体的边界。提出的解析方法是深基坑计算土压力的一种新的解析方法。

Geddes方法是我国桩基工程实践中常用的计算群桩沉降的一种弹性理论方法，其原理简单，易于应用，但其也有着比较明显的缺点。首先，Geddes法没有考虑桩径的影响，计算时会在桩端平面产生很大的应力集中；其次，Geddes法中假设的侧摩阻力分布模式过于简单，与工作状态下长桩的侧阻分布差别较大。为了解决这些问题，在Geddes方法的基础上，首先假设端阻力沿桩端平面均匀分布，桩侧摩阻力沿桩侧表面分布，采用数学积分与高斯积分相结合的方法计算地基附加应力，改善应力集中的影响；其次通过对Geddes方法原有侧阻分布模式的几何叠加，得到桩侧摩阻力两段式分布时地基附加应力的计算公式。计算表明，改进后的Geddes方法计算桩基沉降要比原有的Geddes方法计算值小。

土石填方地基的压实质量直接影响着上部结构的沉降变形和稳定性，如何有效地评价土石填方地基的压实质量是土石填方施工质量控制中亟待解决的关键技术问题。基于土石填料的波动传播特性和电阻率特性，构建了波电场耦合检测路基压实质量的理论模型，基于该模型提出了适用于填方地基现场压实质量检测的波电场耦合快速测试方法。将该方法应用于土石填方地基现场，采用面波测试的方法测试土石地基的波动信号，利用瑞利波的频散效应分析测试断面的横波波速，采用直流电阻率法采集测量断面的电阻率数据。对现场地基填料的波电场参数统计分析，构建了基于波电场耦合的填方地基压实度计算模型，利用现场测试的波电场参数对填方地基的压实质量进行了综合评价。结果表明，构建的模型综合了土石填料的波电场参数，应用过程中测试方便，计算简单，便于快速检测。

进行砂土的单桩和2×2群桩的压、拔试验，测定桩身轴力、桩顶荷载、位移以及桩端阻力。试验研究结果表明，群桩的抗压群桩效应系数 >1，最优桩间距为4D(D为直径)，对应的 约为1.2；桩端阻力群桩效应系数 大于桩侧摩阻力群桩效应系数 ，其最优桩间距为5D，对应的 值约为1.3；桩侧摩阻力群桩效应系数在3D时约为1.2，但随桩间距的增大而减小。与前人理论分析的结果不同，由于砂土的挤密效应，试验测得抗拔群桩效应系数也大于1，最优桩间距在4D～5D之间，系数约为1.2。桩间距为7D时压、拔群桩效应系数均趋近于1，可基本忽略群桩效应。

含有断层的浅埋偏压隧道的断层错动引起围岩失稳是一个由渐变到突变的过程，具有非连续跳跃的特征，可以采用突变理论分析围岩破坏方式。以沪-昆客运专线长-昆湖南段CKTJ-Ⅸ标段某隧道洞口穿越断层破碎带为工程背景，根据围岩失稳情况，建立隧道穿越断层段的力学模型，构建断层围岩系统的总势能函数，求出突变模型的标准型式和分叉集方程；将拱顶下沉变形随时间变化的函数展开为泰勒级数，建立隧道围岩稳定状态判别式，实现突变模型和监测数据的融合。研究结果表明，围岩拱顶沉降变形随时间变化的函数与围岩失稳突变模型之间存在良好的转化关系；根据围岩失稳突变判据得出的围岩失稳状态与实际围岩破坏情况基本吻合，且判别式的组成型式简单，对于判断含有断层的浅埋偏压隧道围岩稳定性具有较强的实用性；判别式的大小与围岩的破坏程度之间存在一定的关联。

基于滑带应力状态分析和室内试验，提出了基于滑带强度参数动态演化的滑坡稳定性评价方法，并将应力状态作为评价滑面力学参数的主要指标，以合理地反映滑面强度状态对滑坡稳定性的影响。通过室内试验，获得了滑面强度参数与工程性状、力学参数之间的量化关系，在该基础上，通过数值计算，对滑面的力学参数和滑坡的稳定性进行三维计算。计算结果表明，利用提出的方法能较好地反映出滑带强度参数的空间分区特征。同时，对工况变动情况下滑带的强度参数进行量化取值，并对滑坡的稳定性进行动态计算，提出的计算方法更能体现出滑坡力学参数与稳定性的动态变化过程。

在汶川地震中隧道普通段出现了严重的震害，为了提高高烈度地震区隧道普通段的抗震性能，通过统计分析汶川地震公路隧道普通段震害调查资料，对隧道普通段进行了震害分析。结果表明，隧道普通段震害主要发生在软岩均一段、软硬围岩交接段软岩部分以及围岩缺陷段。通过三维有限差分数值模拟和现场典型震害分析，研究了公路隧道普通段的震害机制，探明了围岩均一普通段隧道震害机制，即硬岩隧道普通段基本无震害，软岩隧道普通段震害较严重，衬砌结构受地震惯性力影响较大，强制位移次之；探明了围岩软硬交接普通段隧道震害机制，即震害主要发生在软硬围岩交接段软岩部分，震害的主要影响因素为强制位移，地震惯性力次之；探明了围岩缺陷普通段隧道震害机制，即震害主要由地震惯性力造成强制位移影响很小。研究成果可为高烈度地震区公路隧道普通段的抗震设防提供参考。

选取某一支护面上的任意一根桩为研究对象，设置一道支撑（或锚索或锚杆）及开挖至坑底，建立其受力平衡方程和位移协调方程。通过圈梁的协调作用，将研究对象扩大到整个支护面，推导出能够同时考虑开挖过程、支撑设置以及桩-土-圈梁共同作用的支护面位移和受力方程组，利用FORTRAN语言编制的程序求解，可计算出开挖至坑底工况下圈梁、桩身任一截面的内力、水平位移。通过算例计算圈梁（桩顶）的位移与监测位移及部分桩的内力，与文献[1]方法计算的内力进行对比分析，验证文中方法的合理与可行性。

水电站的渗流计算分析是一项复杂而在设计中又极其重要的工作，很难获得符合实际的渗流分析结果。结合阿青水电站的渗流控制分析，全面阐述了水电站渗流分析中熟悉工程概况和水文地质条件，明确分析任务、概化模型、剖分网格、选取材料参数，确定了计算方案和边界条件，整理分析计算结果，进行方案比较，分析了参数敏感性的方法和过程，认为应做好上述每一个环节，对全面把握工程的渗流性状，进行防渗排水体系的方案选择和优化的重要意义。分析表明，河床最大剖面的渗流量不一定比较低坝高剖面的渗流量大，狭窄河谷心墙堆石坝坝体和坝基总的渗流量，也可能比大坝最大剖面的渗流量与坝轴线长度的乘积大。

冻土与普通的土体相比具有独特的工程性质。在冻土地区进行桩基础施工后，桩和周围土体在冻土地温及大气温度的作用下逐渐回冻，回冻过程中在冰的胶结作用下桩与周围土体联结成整体共同承受外荷载作用。为了研究回冻前后桩基的承载力变化及变形性质，在大兴安岭地区浇筑了2根15 m试验桩，试验桩中布设了温度监测系统，采集了桩基回冻过程中的温度数据。根据温度监测结果在桩基回冻前后进行了自平衡静载试验，研究了回冻前后桩基承载力、各土（岩）层的侧摩阻力及桩端阻力。研究结果表明，桩基回冻后冻土地温保持在-1.9 ℃桩基的承载力是回冻前承载力的1.42倍；端阻力是回冻前的1.49倍为964 kN，占桩基承载力的12.98%；各土（岩）层的侧摩阻力均有所增长，平均增长率为40.3%。研究结果可为类似冻土条件下的桩基设计及施工提供理论依据。

在深厚覆盖层上建筑的高砾石土心墙堆石坝得到迅猛发展的同时，正确地认识坝体变形规律和合理地数值模拟是不可忽视的问题。堆石坝变形的影响因素多且复杂，监测成果的分析对研究上述问题具有重要意义。以硗碛大坝的监测资料为基础，结合坝体的填筑和蓄水过程，对位于深厚覆盖层上的百米级砾石土心墙堆石坝的变形规律进行了系统分析，并与其坝高、覆盖层深度、河谷宽度等方面都具有相似性的毛尔盖大坝监测资料进行了对比分析。通过分析两座大坝监测结果，对坝体的变形特性进行了规律性总结，对湿化和蠕变作用以及水库填筑和蓄水过程对坝体变形的影响有了一定认识。分析结论可为正确认识以及合理模拟和预测同类坝体的变形特性提供参考和依据。

滨海地区改良软土会受到海水的长期浸泡作用，为获得其力学性能随时间的演化规律，依据海水的主要物质成分和含量制备了盐水溶液。选取天津滨海新区的软土，掺入15%的水泥进行养护，为便于对比分析，选用有机质含量低的粉土作比较。为了说明盐溶液浸泡的作用，进行了盐水和淡水两种浸泡方式的对比试验。无侧限抗压强度试验结果表明，改良软土历经淡水溶液和盐溶液浸泡3 d后其强度差值达到最大，7 d和28 d养护龄期试样分别相差0.40、1.28 MPa，建议利用28 d的标准养护龄期强度作为设计参考值。利用Geo-Studio中的Seep/W和CTRAN模块模拟了盐溶液离子浸入试样的过程，发现离子在试样内部迁移2～3 d趋于平稳，主要迁移至离试样表层5 mm的区域范围内，数值计算结果与宏观力学试验结果相一致。

采用光纤光栅传感器（FBG）对浙江省某海底沉管隧道工程的管节应变进行监测。对传感器型号选择、安装方案及现场安装情况进行了介绍，对实测数据进行分析，研究了各截面测点实测应变值随时间的变化规律以及潮汐荷载对监测结果的影响。根据修正模型对管段应变进行了理论计算，将应变实测值与理论值进行了对比分析。研究结果表明，管段应变在施工结束一年后基本达到稳定，应变随时间变化规律与管段所处位置和两端接头形式有关；潮汐荷载对管段应变影响在0.8%～12%范围内，且与接头形式相关，当管段两端为柔性接头时应变的变化规律与潮汐水位呈现很强相关性，若为刚性接头则相关性不明显；计算得到的管段应变理论值与实测值较为接近，具有一定可靠性。

既有建筑物地下室增层开挖可有效利用地下空间，是目前改善停车难问题的主要手段之一。既有建筑地下室增层开挖将改变原有桩基础的受力性状，从而可能引起原有桩基础屈曲失稳。提出一种预测地下室增层开挖既有桩基失稳的临界荷载及稳定计算长度的理论解法。首先，结合浙江饭店地下室增层开挖工程，简单介绍增层开挖方案。之后，通过Winkler弹性地基梁理论建立增层开挖工况下单桩基础桩-土体系总势能方程。最后，利用最小势能原理导得增层开挖工况下单桩基础屈曲失稳的临界荷载及稳定计算长度的表达式。在此基础上，研究了桩身临界荷载的影响因素。计算结果表明：随着半波数n的增加，既有桩基的临界荷载逐渐收敛；既有桩基的临界荷载随开挖深度的增大而急剧减小。分析结果可为类似地下室增层开挖工程的设计提供依据，减少开挖引起既有桩基础失稳隐患。

针对大跨度地下工程结构受力复杂、安全风险高的工程特点，采用理论分析、经验评价、数值模拟的综合评价方法，对某地下实验大厅的支护结构稳定性进行综合评价。通过多种塑性力学计算方法，对比了卡柯（Caquot）公式、芬纳（Fenner）公式、修正的芬纳公式或卡斯特纳（Kastner）公式在具体工程中的应用，优化分析得出适合于硬岩条件下大跨度结构的理论分析方法。采用Q评价系统和工程类比方法，确定了大跨度地下工程锚杆、锚索和喷射混凝土的支护参数，通过相似工程的经验类比，认为锚索长度应不小于跨度的40%。采用三维离散元计算方法对支护结构的稳定性进行数值模拟，数值计算中的岩体采用基于HB强度准则的应变软化模型，结构面采用基于摩尔-库仑强度准则的理想弹塑性模型。通过数值分析，对边墙上部施加3排预应力锚索，边墙变形得到抑制，同时围岩潜在失稳块体数量和范围显著得到有效的控制。通过支护结构的应力分析得出60％的锚杆轴力在2.0～2.25 MN之间，表明地下工程具有良好的安全性。建立了塑性区理论分析、经验类比和数值模拟的综合评价方法，形成三位一体的评价体系，可有效地对大跨度支护结构的合理性进行评价。综合分析可知，支护方案设计合理时，能够有效应对围岩中的块体稳定风险和高应力破坏现象；在局部安全性较差的部位，锚索和锚杆应力水平相对较高，可以考虑对适当降低锚索预张拉力、增加随机锚杆数量。

南水北调中线工程禹州市郭村煤矿采空区地表形成了长1 700 m、宽400 m的移动盆地，采空区上覆岩体为典型的“三带型”（冒落带、断裂带和弯曲带）。通过布设高精度监测网，研究了施工前后采空区地表变形特征，监测结果表明，施工前，采空区地表移动已基本结束，处于稳定状态；施工期间，注浆造成应力重新分布，注浆区域内地表变形有明显振荡，而对注浆区域外的地表影响不大；施工结束后，地表变形均趋于稳定。采用FLAC3D有限差分软件，分别计算了渠道运行期间无渗漏、一般渗漏和严重渗漏3种工况下渠道和采空区变形和应力分布规律。计算结果表明，随着渗漏的严重，竖向位移和影响深度增大，但是增幅减小，最大值可达5.5 cm；影响宽度区域沿着渠道对称分布，均匀增大；水平位移逐步增大，且增幅增大，但最大值为7 mm，影响较小；采空区灌浆加固使应力重新分布，仅在采空区两端产生应力集中，渗漏工况下渠道过水荷载所产生的附加应力与自重应力相比很小，对采空区稳定性影响不显著。

冲击碾压技术(IR)已在国内外公路、机场等工程的地基处理中得到大量应用，处理的深度明显大于传统静碾和振动压实技术，具有施工快速、节省工期和施工成本等优点，逐渐受到工程界和学术界的重视。关于冲击碾压技术的理论研究明显落后于工程实践，为进一步促进冲击碾压技术在工程中的合理应用，采用自行研制的冲击碾压模拟试验设备进行了模型试验研究，探讨冲击轮质量和牵引速度对冲碾加固效果的影响以及冲碾过程滚动冲击产生的冲击荷载形式和冲击能量在砂土中传递与衰减的过程。研究结果表明，冲击轮的质量和牵引速度对冲击碾压加固效果有明显影响，通过增加冲击轮质量可以明显增大土中浅层深度范围内的冲碾加固效果，牵引速度在冲碾过程中存在最佳值，接近最佳牵引速度时的冲碾加固效果最好；三边形冲击轮滚动冲击产生的冲击荷载为瞬变单脉冲形式，且在冲击接触面上不均匀分布，表现为接触面中心处冲击荷载较大而两侧明显较小；冲碾过程中冲击能量主要以瞬变非周期性脉冲形式在土体中传播，沿竖直方向传递，其衰减过程以负幂函数形式进行。

三峡工程运行期间引发大量库区滑坡地质灾害，由于库区水位及降雨等联合影响，使得牵引式滑坡在库区滑坡中占有相当的比例。通过对库区牵引式滑坡形成机制研究，根据变形破坏模式，把牵引式滑坡分为牵引区（初始滑动区）和被牵引区，分析牵引式滑坡在演化过程中牵引区滑体与被牵引区滑体之间的相互依存关系，针对其相互作用力学特征建立合理的物理和数学力学计算模型，初步推导牵引式滑坡推力计算公式，为抗滑桩设计提供合理的设计推力。以三峡库区朱家店牵引式滑坡为例，在确定被牵引区滑体对牵引区滑体存在推力作用情况下，通过推力计算表明，推导出的公式计算得到牵引区滑体的设计推力比单独计算牵引区滑体设计推力更大，相比将牵引区滑体和被牵引区滑体视为整体计算设计推力更小，说明此方法计算的推力用于抗滑结构设计可以达到既安全又经济的效果，为牵引式滑坡治理设计提供新的思路。

坝基软弱破碎地质体是影响大坝安全的关键因素之一，其岩体力学参数的合理确定是大坝工程稳定分析与安全评价的基础。为合理确定向家坝水电工程左岸坝基挤压破碎带的变形模量，进行了室内MTS变形模量试验、现场小型承压板和大型承压板试验研究。3种试验方法得到的破碎带岩体变形模量基本都小于1.0 GPa，有盖层承压板试验条件下的破碎岩体变形模量测试值远大于无盖层岩体影响情况下的试验成果。研究成果表明，不同试验方法反映了左岸坝基破碎带岩体的不同受力状态，其变形模量也呈现一定差异性。在分析挤压破碎带变形模量试验值差异性的原因基础上，提出了左岸坝基破碎带岩体变形模量的建议值。

板岩边坡在国内边坡工程中较为常见，常伴有倾倒变形，在其特有的结构性质影响下边坡失稳频发。通过对苗尾水电站右坝基板岩边坡失稳现象分析，研究了板岩边坡在降入入渗情况下的变形特征，在该基础之上运用稳定理论探讨降雨入渗影响边坡失稳机制，结合实例分析提出了板岩边坡失稳加固关键措施，并通过现场实际检验效果。研究结果表明，板岩边坡的节理特性、开挖坡比、降雨入渗是造成板岩边坡失稳的关键因素，进行加固必须从防雨下渗和束腰加固着手。苗尾水电站右坝基板岩边坡加固后经受住了汛期和炮震的影响，说明边坡失稳认识及加固措施较为准确，对于类似工程具有一定的参考价值。

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桩基础是海洋石油平台常用的基础形式，受海上环境的限制通常分段制造、运输和锤击贯入，各桩段通过焊接连为整体，若接桩等造成停锤时间较长，后继打桩可能产生拒锤现象。打桩过程中桩周土体会积累很大的超静孔隙水压力，使桩周一定范围内土体发生水力劈裂现象，导致桩周土体排水固结及强度恢复速度加快，停锤时间越长，土体强度恢复程度越大，造成后继打桩困难甚至拒锤。提出了一种通过疲劳因子? 考虑停锤期间土体强度的恢复，利用GRLWEAP软件计算后继打桩贯入所需锤击数并判断拒锤风险的分析方法。将工程实例和实测结果进行了对比，文中方法计算得到后继打桩贯入锤击数和实测值接近，表明其可行且应用性较强，可为工程设计和施工提供指导。

结合上海软土地区12个场地57根单桩水平静载荷试验，研究建筑桩基单桩在水平荷载作用下的受力特点。根据试验实测数据，探讨不同桩径、不同试验加载方法及灌芯对预应力空心桩受力性状影响等因素，认为建筑工程中，可选择桩径较大或者采用在桩顶一定范围内扩大桩径的做法进行单桩水平承载力优化设计，试验加载方式建议可采用单向单循环恒速水平加载法，预应力空心桩顶部灌芯可作为水平承载力的安全储备，为软土地区类似工程的单桩水平承载力的设计和理论研究提供参考。

提出了适用于批量评估分析的、基于实测动刚度的桥桩承载能力评估方法。结合某公路特大桥大批量桥墩基础评估加固工程，利用瞬态机械阻抗法对680根桥桩进行动测。通过基桩低应变完整性辅助测试及动刚度统计分析，推算了桥桩承载能力并给出加固建议。研究表明，对于桩身完整的桥桩，动刚度与承载能力在统计上具有明显的正相关关系；对于承受相近设计荷载的桥桩，测桩样本较大时动刚度值对桥桩完整性评估具有较好可信度。通过抽样取芯分析，验证了提出的桥桩承载能力评估方法具备较好的可靠性。

近邻桩基施工会对盾构隧道产生较大的不利影响，试桩过程中对试桩周围土体深层水平位移、隧道结构竖向位移和沉降进行了现场监测。监测结果表明，隧道结构竖向位移和水平位移缓慢增加，对桩体周边土体产生扰动；管片位移最大值发生在与试桩相对应的剖面上；随着试桩距离的增加，管片沉降和最大水平位移减小。管片以发生水平位移为主，沉降约为水平位移的0.5倍。在隧道埋深范围内，深层土体水平位移向隧道方向移动；隧道埋深范围以下，土层的水平位移向远离隧道方向移动。试桩实践表明，采用全套管钢套管护壁旋挖取土工艺，并在施工过程中对盾构隧道和周围土体进行动态信息化监测的施工方法能较好地预警、控制施工风险，得到的结论可以为相似工程的施工提供指导和参考。

采用有限单元法研究了影响软土地区地下连续墙最大侧向变形的主要参数。针对基坑开挖深度H、基坑开挖宽度B、单位宽度地下连续墙系统刚度S、支撑结构的轴向刚度 及黏土归一化的不排水抗剪强度 为不排水抗剪强度， 为有效垂直应力）5个参数进行分析研究，通过回归分析研究结果，给出地下连续墙最大侧向变形的简易计算方法。利用简易计算方法，计算实际工程中基坑案例的地下连续墙最大侧向变形，并与现场监测结果进行对比，验证了计算方法的准确性，可为以后预估地下连续墙最大侧向变形及检查设计提供参考。

静钻根植桩是在水泥土中插入预应力管桩而形成的复合桩。为了认识其在水平荷载作用下的变形性能，实施了3组共6根桩的水平静载试验。第一组是? 600～? 750 mm静钻根植桩（SDRP），第二组是 800～? 900 mm静钻根植桩，第三组是? 1 000 mm的钻孔灌注桩，第二组与第三组属于几何尺寸十分接近而组成材料不同，第一组与第二组属于组成材料相同而几何尺寸不同。对比水平力-水平位移、水平力-水平位移梯度以及水平变形比后发现，弹性阶段钻孔灌注桩的水平承载性能优于静钻根植桩，而弹性阶段以后则逐渐相反；静钻根植桩变形复原能力强于钻孔灌注桩；桩在弹性阶段的变形量与截面抗弯刚度成近似线性关系；如果只考察弹性阶段，为提高水平承载能力宜将静钻根植桩改为同直径的钻孔灌注桩，不宜单纯扩大静钻根植桩的桩径。

单轴压缩强度是岩石工程建设中广泛使用的力学参数，直接确定单轴压缩强度相对耗时且较为麻烦。点荷载试验可以间接估算岩石的单轴压缩强度（UCS），试验方式简洁。通过收集到的岩浆岩点荷载试验成果，分析结果表明，（1）大部分转换公式在点荷载强度指数较大时得到偏高的单轴压缩强度值，特别是对部分幂函数；（2）ISRM（American Society for Testing and Materials）建议的取值范围仍然高估了岩石的单轴压缩强度值。为更准确地估算岩石的单轴压缩强度，建议采用点荷载强度指数 的二次函数（见式（1））估算岩石的单轴压缩强度，适用范围为0.0 MPa < <15.0 MPa。

西北地区深大基础工程日益增多，兼顾基础抗浮和耐久性问题的研究空白，借助西宁火车站综合改造工程，引入大直径布袋桩技术，有效解决了基础抗浮和耐久性问题；选择6根试桩进行了现场单桩抗拔载荷试验，最大加载量为9 060 kN；运用MATLAB软件分别拟合出3种抗拔极限承载力预测函数模型的曲线，同时运用PLAXIS软件对不同等级荷载桩-土位移进行模拟，并与实测的荷载-位移曲线对比分析。研究发现：双曲线和幂函数模型较适合此类抗拔桩极限承载力预测；本地区类似地基预测大直径缓变形抗拔桩极限荷载所需的极限位移标准应由0.030D减小为0.025D；仅根据土层的物理力学特征确定抗拔桩桩周土的极限摩阻力不够完善，至少还要考虑埋深不同对具有相似物理力学特征土层性质的影响。

当前我国预应力混凝土管桩的工程应用发展迅速、量大面广，有关管桩的承载特性、设计、施工、检测等工作应引起重视。总结分析了当前预应力混凝土管桩的发展历史、应用现状及其工程应用中常遇到的问题，结合相关国家规范、行业标准及工程实测资料，针对预应力混凝土管桩的适用条件、承载性状、施工质量控制等问题进行深入对比分析。通过具体工程实例，总结了预应力混凝土管桩工程应用中的注意事项，给出了减少管桩工程质量事故的预防措施，并对工程中如何安全适用、经济合理地应用预应力混凝土管桩提出建议。

在统计福州地区56根预应力高强混凝土（PHC）管桩单桩水平静载荷试验资料基础上，结合《建筑桩基技术规范》规范推荐的m法计算，讨论了福州地区PHC管桩的水平承载力取值问题。对不同桩型的单桩水平静载试验进行m值反算，与规范推荐的m值相比较，探讨了福州地区不同桩周土层的m值取值范围。用规范推荐的两种力学模型分别计算了某试桩的弯矩曲线，与ABAQUS有限元软件模拟得到的弯矩曲线对比，验证了规范推荐的两种模型的适用性。结果表明，本地区采用m法确定PHC管桩的单桩水平承载力是适用的；上覆填土层的物理力学性状对淤泥层中PHC管桩水平承载力影响较大，宜采取规范附录中的“桩端支撑在非岩石类土中或基岩面”的模型计算本地区PHC管桩的水平承载力。

为研究桩井爆破地震波在邻近自然边坡传播规律，对桩井开挖爆破振动速度进行了现场测试。在邻近桩井的台阶坡脚及边缘各布置一个测点。测试结果表明，位于台阶边缘测点的径向、垂向振动速度及主频率较位于坡脚处的测点存在增大趋势，出现了坡面效应；切向振动速度及主频率存在减小的趋势，说明爆破地震波的速度及频率变化具有一致性，且爆破地震波的放大效应具有方向性，以垂向为主。坡面效应合理地解释了爆破地震波在台阶边缘的振速放大效应，同时通过“鞭梢效应”对爆破地震波频率的分析，验证了坡面效应的合理性。

基于水平荷载作用下桩基的弯矩沿深度呈由上向下骤减的规律，将桩的上部设计为抗弯性能良好的钢管桩而下部为抗弯性能较弱的PHC桩，并选择适当的部位通过焊接等方式连接两种桩型。在现场进行锤击试验、水平承载力试验和连接部位抗弯性能试验，将复合桩的压应力、拉应力和水平承载力与材料允许值对比比较。结果表明，所选择的材料复合型桩充分发挥了材料性能，尤其在水平承载力方面表现突出，且不同材料桩型连接部位性能良好。试验结果为桩基的改进提供了新思路和试验依据。

采用极限平衡法，利用幂函数形式的滑移面假设，考虑桩岩界面作用力影响，推导出等截面抗拔桩在单层地基中极限承载力的计算公式。以软岩抗拔桩侧摩阻力试验结果为依据，提出软岩抗拔桩幂函数滑移面参数 时破裂面接近实际形状，并将计算结果与试验结果对比，验证了理论计算模型与假设的准确性。以理论模型为基础，提出对于软岩抗拔桩，桩岩界面作用力参数 、岩石界面摩擦角 可分别取岩石黏聚力c和内摩擦角 参数的0.7～0.8倍折减，分析了软岩抗拔桩极限承载力与软岩 、c的关系，发现抗拔桩极限承载力随着软岩摩擦角 、软岩黏聚力c增加而增加，软岩黏聚力对抗拔桩极限承载力影响更大。

天然气水合物以胶结及孔隙填充等形式存在于深海能源土中，开采时因其分解会劣化地层力学特性进而引发海底事故，使得人们对能源土开采过程进行中力学特性的变化愈发重视。在前期室内试验的基础上，将一个温度-水压-力学二维微观胶结模型引入离散元商业软件PFC2D中，通过对排气、排水性较好的土体进行升温及降压法开采进行数值模拟，并将模拟结果与相同条件下的室内试验结果对比，验证了该胶结模型的适用性。进一步分析了颗粒接触分布与颗粒平均纯转动率（averaged pure rotation rate, APR）在水合物分解时的变化情况。升温分解过程中随温度升高，颗粒总接触分布各向异性程度增大；胶结接触逐渐减少并始终保持主方向为水平方向，无胶结接触增多并始终保持主方向为竖直方向；APR值逐渐增大且正负值分布逐渐趋于集中。降压分解过程中随反（水）压降低，颗粒总接触由各向同性分布逐渐发展为主方向为竖直方向的各向异性，APR值较小且分布均匀；恢复反压后，试样进一步破坏，颗粒总接触各向异性更加明显，APR值增大且正负值呈集中分布。

采用非线性弹塑黏性有限元法模拟了砂土地基变速率加载室内试验，再现了砂土地基荷载-沉降曲线对加载速率突变、砂土蠕变以及应力松弛等加载情况下的响应和瞬时黏性中砂土黏性随加载进行的衰减现象。在有限元分析中，以非线性三要素模型为理论框架构建了可以综合考虑砂土黏性特性的弹塑黏性本构模型，用动态松弛法进行有限元求解，最后通过有限元与室内试验的对比分析研究了砂土地基所具有的黏性特性，同时验证了非线性三要素弹塑黏性模型用于模拟砂土黏性特征的合理性和正确性。

节理岩体是工程中最常见的一类岩体，其在地震、爆炸等动载下的力学响应及破坏过程对相关工程安全性的影响至关重要。采用基于有限元应力分析和统计损伤理论开发的动态版RFPA2D数值模拟软件，对动载下节理岩体的动态破坏过程进行了模拟，重点讨论了节理条数、节理贯通度、节理倾角及应力波峰值对岩体动态破坏过程的影响规律。计算结果表明，断续节理岩体动态破坏过程及破坏强度与节理构造形态、应力波峰值密切相关。相同动载下，随着节理条数的增加，岩体破坏程度以及应力波能量损失增强，但当节理条数数超过一定值后，岩体破坏程度及应力波能量损失逐渐趋于稳定；节理贯通度较小时，岩体破坏程度较低且破坏单元自上而下均匀分布。随着节理贯通度的增加，岩体破坏增强，且破坏主要出现于节理上部岩体；节理倾角较小时，节理上部岩体破坏严重，易形成次生贯通裂纹。随着节理倾角增加，破坏范围逐渐变大，不易形成次生贯通裂纹；倾角为45°～60°时，岩体破坏效果最佳；动载荷的峰值越大，试样的破坏越严重。当峰值达到一定值时，节理附近发育出多条裂隙并向上下方不断发展而导致岩体完全破坏。在不同节理贯通度工况下与岩石霍布金森压杆（SHPB）试验结果进行比较，结论吻合，证明该数值模拟的合可行性和结论的可靠性。

基于均质路堤边坡Monte Carlo法的稳定可靠度计算，分析了临界滑面搜索策略和稳定分析方法两类模型不确定性对边坡可靠度的影响特性，讨论了边坡失效概率随土工参数变异性的变化规律。研究表明，选用不同的临界滑面搜索策略所得可靠度结果差异不大，参数滑面法（overall slope）的失效概率略大于均值滑面法（global minimum），但差别对边坡稳定性分析没有实质性影响；土性参数变异水平是影响边坡可靠度的最重要因素，边坡在相同设计参数安全系数下的可靠度指标随参数变异性增大而急剧降低；不同稳定性分析方法对应的安全系数概率密度函数曲线形态基本一致，但失效概率差异明显，因此目标可靠度指标取值应与稳定性分析方法相适应。提出的考虑土工参数变异水平的安全系数取值修正原则，对改进确定性设计的边坡稳定分析技术有积极意义。

在上部均布荷载作用下柔性基础基底压力是均匀分布的，基底以下土体在同一深度附加应力呈现中间大、周围小的分布规律，导致基础沉降中间大、周围小。刚性基础的沉降是均匀的，必然导致基底压力的分布为周围大、中间小。软基上的油罐筏板基础是具有一定刚度的基础，但并非刚性基础，因而基底压力分布应该介于柔性基础和刚性基础之间，沉降为中间大、周围小的不均匀分布。基于ABAQUS有限元分析，结合工程实际情况，采用UH模型作为土体本构模型进行了模拟分析，对筏板厚度、地基刚度等影响基础不均匀沉降的主要因素进行敏感性分析，探求变刚度地基在油罐基础不均匀沉降中的影响规律。

在考虑土性参数的不确定性和土体应变软化特性的基础上，以可靠度方法建立了边坡渐进破坏的极限状态方程。通过计算边坡局部破坏概率，确定边坡中最危险的土条，并推导出破坏起始于该土条，逐渐向两侧扩展的渐进破坏概率计算公式。该方法能很好地反映边坡局部破坏的产生、扩展及对边坡整体稳定性的影响，找到最贴近实际情况的破坏传播路径，为边坡稳定分析提供了理论依据。通过算例分析可知，滑动面上各个土条的局部破坏概率均不相等，破坏起始于中部第8土条，破坏先向上传递，后向下传递至坡脚，并非从坡脚向坡顶传递的牵引式破坏，或从坡顶向坡脚传递的推移式破坏。

将地基视为多层各向同性弹性体，对Euler-Bernoulli梁进行有限单元离散分析，对地基-梁接触面采用边界积分法求解，根据地基-梁接触面的竖向位移协调和光滑接触条件，应用有限元与边界元耦合的方法推导出各向同性成层弹性地基上的Euler-Bernoulli梁的半数值半解析解。基于文中理论，编制了相应的程序，通过与现有文献对比，验证了文中理论的正确性，对比分析了分层地基与等效均匀地基两种模型上的弹性地基梁。研究结果表明，分层地基与等效均匀地基两种模型上弹性地基梁性状差异较大，实际弹性地基梁计算中应采用分层地基模型。

为了研究土体的细观渗流特性，假设土体是完全饱和且在渗流过程中水分的流动始终处于层流状态。考虑宏观统计参数（孔隙率、渗透率及有效黏滞系数等）的影响，基于表征体元（REV）尺度的格子博尔兹曼（Boltzmann）方法，建立了压力作用下土体细观渗流的数值模型。采用D2Q9模型考虑水分流动的离散速度分布，宏观边界条件为左右侧面为不透水边界 ，上下边界设置不同的密度来控制压力边界，在微观边界条件上采用非平衡态外推格式。编制相应的计算程序，将计算区域内的多孔介质材料设置成流体（孔隙率 1.0，渗透率 ），验证了经典的Poiseuille流。此外，结合算例分别讨论了土体在压力作用下孔隙率、渗透率及渗透压力等影响因素与渗流速度的相互关系，研究表明该数值方法与Darcy定律得到的计算结果较为吻合。因此，基于REV尺度的格子Boltzmann方法可以有效地模拟土体的渗流机制，为进一步研究土体渗流特性提供了一种新的研究手段。

针对地表超载作用下隧道稳定性和破坏模式问题，基于刚体平动运动单元上限有限元理论编程并计算分析，获得了浅埋隧道失稳临界超载系数上限解和刚性运动块体体系破坏模式。通过与现有的刚性块体极限分析上限法以及极限分析上、下限有限元法计算结果的对比分析，验证了上限解的可靠性。研究结果表明，（1）临界超载系数 黏聚力c之比 随土体内摩擦角 和隧道埋深C与直径D之比( )的增大而相应增大，随土体重度与黏聚力参数 的增大而减小；（2） 和 对隧道破坏模式的影响较明显； 增大，则隧道破坏范围增加；内摩擦角 增大，刚性运动块体破坏模式相互错动更加显著，相比而言， 对破坏模式的影响并不显著；（3）刚体平动运动单元上限有限元上限解精度高，所得刚性运动块体破坏模式具有滑移线形态，能精细地反映隧道失稳破坏特征。

建立了横-竖立体加筋（H-V筋）地基的有限元模型，通过分析地基中的竖向应力分布、水平向位移分布以及筋-土界面相互作用，发现横-竖立体加筋地基中的竖向应力在筋材下方出现扩散和重分布，并逐渐向土体下部传递，使得土体中整体的应力分布更加均匀；同时，横-竖筋材中的竖筋类似于一个侧壁，其提供的垂直侧向力约束了介于竖筋间的土体，限制了土体的侧向水平位移，使得地基中筋材上部土体的侧向水平位移变小。基于有限元模拟对横-竖立体加筋地基加固机制的认识，将横-竖立体筋视为作用在地基上的一维弹性地基梁，通过弹性地基梁理论，根据弗拉曼解推导求解了横-竖立体加筋地基中任意一点竖向附加应力的计算表达式。将模型计算结果与有限元模拟所得结果进行对比发现两者吻合良好。

随着城市内地铁盾构区间隧道临近城市道路桥桩工程的增多，急需研究盾构隧道临近桥桩施工对桥桩的变形影响问题。采用有限元数值计算方法，结合盾构隧道穿越桥桩实际工程，建立了盾构隧道施工对临近桥桩影响的数值分析模型，模拟盾构隧道施工，对盾构隧道穿越临近桥桩的桩体沉降、桩体侧移、地表沉降进行了数值分析研究，盾构隧道穿越时及穿越后桩体沉降、桩体侧移、地表沉降控制结果较为理想，桩体处于稳定状态。结合现场监测成果，对数值计算结果和监测结果进行对比分析，表明采用的数值分析计算模型、参数取值对盾构隧道施工对临近桥桩影响的模拟是可靠的，可以运用文中的数值计算方法预测后续盾构隧道施工引起临近桥桩沉降、桩体侧移和地表沉降结果。

为揭示在温度、地应力和瓦斯压力等多场作用下煤与瓦斯（methane）相互作用对煤矿瓦斯抽采、CO2注气强化瓦斯开采及CO2在深部不可采煤层的封存具有的重要意义，更精确地从微观角度观测在多物理场耦合条件下煤瓦斯相互作用的动态过程，研制了一种在多场耦合条件下带显微观测装置的煤瓦斯试验装置。该装置由密封容器与施力夹持机构、气压系统、温度场系统、显微观测系统4部分组成，能够通过显微观测装置结合图像处理技术，直接观测多场条件下煤与不同气体的相互作用所引起的细微变化。利用该装置进行了无应力加载、相同温度、相同气压下的瓦斯、CO2的吸附膨胀试验。研究发现，（1）试件在两种气体的变形大致经历了快速增长、缓慢增长直至平衡3个阶段，类似于吸附等温曲线；（2）试件在CO2气体中达到吸附饱和的时间比试件在瓦斯气体中达到吸附饱和的时间要短；（3）试件在瓦斯气体中的最大线性应变约为0.15%，相同条件下试件在CO2气体中的最大线应变约为0.5%，相同条件下试件在CO2气体中达到吸附饱和时的最大应变比试件在瓦斯气体中达到吸附饱和时的最大应变大3倍左右。研制的装置具有结构简单、直观、精度高的特点。

动力离心试验的先进性和有效性已在国内外岩土地震工程界形成广泛共识，但其优越性的充分发挥需要可靠量测技术作为基础。总结了动力离心试验点位式量测技术常发生的故障形式，探讨了孔隙水压、加速度和位移3种常规点位式传感器设计和量测改进方法，用以提高试验数据可靠性，采用分体式结构孔隙水压力计增强了故障应急能力和试验可控性，用真空去离子饱和法提高透水石饱和速率和质量，加速度计采用分体式结构，提高了试验操作性和核心元件利用率，采用橡胶密封技术减小了动荷载中沉降和倾斜发生率。提出加速度计和位移计联合测试与布设方法，可以获取更为准确的土体内侧向位移变化过程，具有较好灵活性。

引入功效系数法完成健康监测系统中多个传感器监测数据的加权综合，实现隧道结构稳定性的实时预警（评价）。结合健康监测系统特点，提出利用同一时刻各传感器监测数据支持度来确定预警指标体系（最佳融合数据组）的方法，解决了功效系数法中指标体系选取困难的问题。选择三标度法确定指标权重，有效克服了1～9标度法主观性强、判断矩阵一致性差的缺点。将所提方法应用于武汉长江隧道健康监测系统预警中，首先，从4只表面应变计、6只测缝计监测数据中选择支持度大于0.1的数据构成预警指标体系。然后，利用三标度法确定各指标权重。最后，计算得到总功效系数值完成隧道预警，预警结果与隧道实际运营状况相符。功效系数法在隧道结构健康监测预警中具有很好的适用性。