为了研究结构性原状黄土在加载条件下的破坏特性，采用试验的方法对Q2原状黄土进行了非饱和土三轴剪切试验研究。基于试验成果，定义了可以考虑球应力、偏应力和基质吸力等因素的土的结构性变量参数m。利用通过试验提出的m的计算方法，找出抗剪强度参数c、 值与m之间的关系，推导出m与c、 值的曲线方程，分别将曲线方程代入到Drucker-Prager（D-P）准则方程中对其进行修正，建立了结构性Q2原状黄土的修正屈服准则，该准则可以考虑Q2原状黄土的结构性影响，符合黄土的结构性特性，绘制出可反应结构性参数影响的屈服面，并验证了其合理性。

现多数水泥土防渗工程都间接或直接的与地下腐蚀性介质环境接触，会导致水泥土防渗性能的降低甚至失效。因此，通过室内模拟试验，设计了不同的水泥掺入比，进行了在污水和清水环境下水泥土的渗透性能试验，研究了在不同龄期下水泥土的渗透系数变化规律，并同时分析了渗透后水泥土中离子浓度的变化规律。试验结果表明，在清水环境下，随着龄期的增长，水泥土的渗透系数逐步减小，60 d后随着龄期的增加，水泥土渗透系数减小的程度越来越缓慢；在污水养护条件下，龄期在60 d之前，水泥土渗透系数逐步减小，龄期在60 d之后，由于水泥土被侵蚀，致使水泥土随着龄期的增加，水泥土的渗透系数逐步增大；无论是清水还是污水环境，随着水泥掺量的增大，其渗透系数均逐步降低；在污水环境中，随着龄期的增加，其水泥土中的Ca2+，Mg2+，Cl?， 浓度均逐步增大，而清水环境中Mg2+，Cl?， 浓度均逐步减小。其研究成果可为水泥土防渗工程的抗渗性和耐久性设计和应用提供技术参数，具有重要的工程意义。

黄河口海床特殊的工程地质性质与复杂的工程动力稳定性问题，均与海床沉积物在波浪荷载作用下的孔压动力响应密切相关。在现代黄河水下三角洲潮间带岸滩选择4个典型研究点，现场模拟波浪作用对原状海床沉积物实施循环加载，利用孔隙水压力观测、沉积物强度测试、样品采集与实验室土工测试等方法手段，测定黄河口原状海床沉积物在循环荷载作用不同阶段的孔压响应与强度变化。研究发现，黄河口原状海床沉积物在经历循环加载过程中，典型的超孔压响应可分为逐渐累积、部分消散、快速累积、累积液化和完全消散5个阶段，分别对应沉积物强度的衰减、增大、衰减、丧失和恢复过程，沉积物的粒度组成与结构性强弱决定了超孔压的具体响应模式。波浪导致原状海床液化深度受沉积物的干密度、孔隙比、饱和度等初始物理性质影响显著，细颗粒组分的相对含量高低也在很大程度上控制着沉积物的液化特性。

沿海吹填围垦地区土质较差，淤泥软弱土层较厚，在后期填土作用下土体会产生很大的固结沉降。后期不同堆载填土方式对桥梁基础影响较大，可降低基桩承载力，同时平衡堆载主要增加基桩的沉降，而不平衡堆载则对基桩水平位移影响较大。结合台州湾大桥工程建设，选取3根基桩进行了平衡堆载（围载）试验，另外，选取了3根基桩进行了不平衡堆载试验，研究不同堆载条件下对桩基承载特性的影响。现场试验结果表明，平衡堆载条件下主要引起桩侧产生负摩阻力，堆载高度达到4 m，堆载面积为24 m×16 m时，负摩阻力总和达到2 687 kN左右，中性点深度约为29.5 m，约为0.36倍桩长，且负摩阻力的发展是随时间而变化的；不平衡堆载条件下主要产生土拱效应，使桩基产生较大的水平位移，试验中不平衡堆载对吹填区的影响主要在距离地面20 m范围之内，土中最大水平位移出现在距离地面4～5 m左右位置，而桩身最大水平位移出现在桩顶。

摆型波现象是深部开采中块系岩体固有的动力学特征之一。为研究深部块系岩体摆型波传播规律，采用理论分析与室内试验相结合的方法，研究了在冲击载荷作用下摆型波的传播特性。该试验采用12块花岗岩和橡胶夹层材料建立了模型，采用TST5915动态数据采集系统进行信号监测，分别获得了在均质夹层和部分夹层介质增厚情况下的加速度响应曲线，并运用摆型波动力模型理论进行分析。结果表明，摆型波在块体间传播过程中，频率大小不受能量大小的影响，而能量大小决定了波的衰减时间。当块体间介质黏性增加时，加速度幅值均有所下降，但对加速度衰减周期没有影响，而影响加速度衰减的主要因素是冲击载荷的能量大小。此次试验研究将为今后进一步研究摆型波动力传播特性提供一定的基础。

以兰渝铁路新作坊隧道洞口明挖段不等跨连拱结构为背景，采用室内模型试验的方法，对不等跨连拱铁路隧道围岩压力分布及受力特征进行研究。试验结果表明：隧道水平侧压力均小于竖向围岩压力，拱顶处侧压力小于墙脚处侧压力，小洞侧侧压力系数平均为0.55，大洞侧侧压力系数平均为0.65；中隔墙顶部围岩压力均大于拱顶处围岩压力，且大洞拱顶围岩压力约为小洞的1.2倍；隧道结构总体为小偏心压弯构件，大洞所承受的轴力总体比小洞承受的轴力大20%～30%；隧道先后在大小洞靠近中隔墙的拱腰及仰拱处破坏，最终发生整体失稳；靠近中隔墙的大小洞拱腰及仰拱是设计施工时应重点关注的部位；最终获得不等跨连拱铁路隧道的围岩压力分布模式，研究结果可以直接指导新作坊隧道结构的设计与施工，有利于完善不等跨连拱隧道设计施工理念。

为研究石灰岩裂隙的摩擦滑动特性，搭建了三轴试验系统，进行了劈裂石灰岩岩芯在湿润和干燥条件下的滑动-控制-滑动试验、速度步长试验和渗透试验。通过滑动-控制-滑动试验和速度步长试验分别研究了石灰岩裂隙摩擦强度的时间依赖性和滑动稳定性，并进一步分析了水对裂隙摩擦强度特性的影响，同时还通过渗透试验观察了裂隙渗透率在滑动过程中的变化。滑动-控制-滑动试验表明：裂隙的摩擦强度具有时间和应力依赖性，裂隙摩擦强度在控制时间内的下降量及重新滑动后的愈合量均与控制时长成正比，而与有效压应力成反比；此外，摩擦强度特性还明显受到水的影响。速度步长试验则表明：石灰岩裂隙摩擦强度随滑动速度的增加而增大，呈现速度强化特性。最后通过不同有效正应力下（介于1??3 MPa之间）的渗透试验发现：裂隙的渗透率不仅随有效应力的增加而急剧下降，而且在各级正应力下亦随滑动而逐渐减小。

对经历较广吸力范围内不同吸力历史的非饱和弱膨胀土进行了一系列吸力控制的三轴剪切试验。关于最大吸力的施加，高吸力采用蒸汽平衡法；较低吸力采用轴平移技术。试验结果表明：在净应力和吸力相同条件下，经过湿化试样的应力-应变关系曲线升高、剪缩体变小；经过高吸力试样的应力-应变关系曲线也升高、剪缩体变小，随着经历过最大吸力的增加其应力比-应变关系、体变表现出的超固结土特性明显。其主要原因是前期试样受过较大的吸力，相当于受过较大前期固结压力，同时弱膨胀土失水收缩性明显，经过较大吸力后试样孔隙比明显减小，使试样剪切过程中表现出超固结黏土的特性。因此，讨论非饱和弱膨胀性土的应力-应变关系和强度时需考虑吸力历史引起的体积收缩影响。

在描述重塑土的统一硬化模型（UH模型）基础上，以动态地移动正常固结线（MNCL）代替静态的正常固结线（NCL）作为参考线来确定参考应力，将土的结构性衰减体现在MNCL的演化中，从而把UH模型扩展为可考虑土结构性的结构性土UH模型。结构性土UH模型可以合理地并连续光滑地描述结构性土的等向压缩规律、应变硬化、应变软化、剪切体积收缩、剪切体积膨胀、不排水剪切减压软化以及结构性和密度耦合影响等力学特性。相比于UH模型，结构性土UH模型新增3个参数，分别用于描述结构性的程度、衰减速度、以及塑性流动规律。通过3种天然土的试验结果与模型预测对比验证了结构性土UH 模型的合理性。

深部开采突水具有突发性、滞后性和强致灾性等特点，研究突水通道成因、演变规律和致灾机制成为控制深部开采底板突水的关键。大量的防治水实践和理论证实，构造突水通道一般发生在构造与岩层接触面处，为此建立隐伏构造条块体突水判据模型，应用剪切破坏理论方法得到突水理论判据；借助深部承压水上底板断层扩展活化及导水通道演化物理模拟试验，研制了固-流耦合相似材料，选取模拟断层破坏活化的材料并进行了模拟材料的可行性分析；试验直观地展现了含隐伏断层底板在采动应力扰动和高承压水共同作用下底板裂隙形成、隐伏断层扩展、突水通道贯通的全过程。通过对试验监测数据和现象的解读，揭示了应力场-渗流场耦合作用下承压水体上采煤底板滞后突水的机制，并对突水路径形成的时空规律进行了分析探讨，为研究深部开采构造突水提供了新的方法和认识。

基于3种不同应力路径下花岗岩三轴卸荷试验，研究了岩石的应力-应变全过程曲线和变形特征及其强度准则。试验结果表明，卸围压过程中，侧向应变与围压先呈线性后呈非线性关系，且其增长速率约为轴向应变增长速率的3～5倍，表现出明显的侧向扩容，其扩容程度与卸载路径有关；从不同围压与体积应变曲线所围面积可以看出，卸荷前围压越大，卸荷释放的能量越大；变形模量随围压卸载而逐渐减小，且随初始围压增大，总体上呈负指数分布趋势，且同一种卸荷应力路径时，变形模量的减小量随初始围压增大有所增大，泊松比随围压降低而不断增大，两者之间呈现明显的非线性关系；岩石破坏特征以剪切破坏为主；采用幂函数型摩尔强度准则很好反应了岩石的强度特征。研究结果对地下金属矿深部开采具有一定的指导意义和参考价值。

基于三剪统一强度准则和非饱和土双应力状态变量抗剪强度，考虑中间主应力效应、材料拉压不等特性和强度准则差异的影响，建立了非饱和土抗剪强度三剪统一解，并在此基础上推导了非饱和土条形地基太沙基极限承载力的计算公式。通过可行性分析及算例论证，验证了所推公式的正确性，探讨了中间主应力效应、强度准则、基质吸力、有效内摩擦角和有效黏聚力等参数对非饱和土条形地基极限承载力的影响规律。研究结果表明：中间主应力效应和强度准则对非饱和土条形地基太沙基极限承载力具有显著影响，中间主应力效应越显著，极限承载力越高，说明考虑中间主应力效应可以更加充分发挥材料的强度潜能，也说明强度准则差异对地基极限承载力的预测具有重要作用。基质吸力对非饱和土条形地基太沙基极限承载力具有双重影响：在低基质吸力范围内，极限承载力随基质吸力的增大线性提高；当基质吸力增大到进气值时，极限承载力达到峰值；在高基质吸力范围内，极限承载力随基质吸力的增大逐渐降低，最终趋于稳定。非饱和土条形地基太沙基极限承载力随有效内摩擦角和有效黏聚力的增大显著提高。非饱和土太沙基极限承载力三剪统一解包含了多种屈服准则下地基承载力的计算公式，具有较广泛的适用性，可为实际工程应用提供参考。

哈尔滨至大连客运专线是我国在中-深季节冻土地区设计、建造和运营的第一条高速铁路，其独特的工程地质条件以及在低温环境下线路的苛刻要求引发的工程需求对寒区路基的稳定性问题提出了新的严峻挑战。通过在不同冻深区选择典型性路基断面，以用来监测路基的稳定性和冻结特征。并通过对运营后第1个冻融期内的监测数据分析发现，路基的结构型式对寒区高铁路基的冻结特征有着显著的差别性影响和制约作用。结果表明：对比路堑段的中部及其临近路堑进出口处的路堤段，路堤段存续有较长时间和较厚的冻结夹层，其堑-堤地温差值也随着纬度的增加而增加。同时发现在4月份的路基中存在有一定厚度的高温冻结夹层。而同一区域内，路堑的最大冻结深度要较路堤的冻结深度浅20～50 cm，但相反的是，路堑的最大变形却较路堤的要大2～5 mm，这种差值越向北越明显。同时在春融期内，路堑段的冻深变化速率在0上下剧烈波动，此时变形产生了突变式上升，而路堤段的冻深变化速率却在负值区内变化，变形并未发生明显的突变。

利用MTS-810型振动三轴试验机对不同加载频率、围压和温度下冻结黏土和冻结黄土的阻尼比变化规律进行研究。结果表明：不同频率、围压和温度下，对于冻结黏土，随动应变幅的增大，阻尼比呈先减小再缓慢增大的变化趋势；对于冻结黄土，阻尼比随动应变幅的增加先减小再逐渐保持不变。相同动应变幅下，冻结黏土和冻结黄土的阻尼比随加载频率的增加而减小，随围压的增加变化不大，温度为??0.2～??1 ℃时，阻尼比的变化规律不明显，温度为??2 ℃时，阻尼比的取值显著小于??0.2～??1 ℃时的阻尼比取值。当动应力水平较低时，阻尼比受频率的影响程度较大；当动应力水平较高时，阻尼比受温度的影响程度较大；在整个加载过程中，阻尼比受围压的影响程度最小。当动应变幅较小时，频率对冻结黄土的影响程度要大于冻结黏土，随动应力水平的增高，冻结黄土受频率的影响程度逐渐小于冻结黏土。在整个加载过程中，温度对冻结黄土的影响程度大于冻结黏土，而围压对冻结黄土的影响程度小于冻结黏土。

以琼州海峡跨海大桥工程为背景，通过4组不同型式深水桥梁基础模型试验，对新型带桩沉箱复合基础的水平向承载性能进行了初步研究。试验得到了4组模型在砂性土层中的Q-s曲线及水平向极限承载力，并对复合基础在各级水平荷载下的桩身弯矩和剪力进行了详细分析，同时对沉箱-桩荷载分担比展开了讨论。试验结果表明：当增加裙边、钢管桩、或同时增加钢管桩和裙边后能够使单体沉箱基础的水平向极限承载力分别提高1.2倍、1.6倍和2.0倍；桩身最大弯矩点均出现在桩身中部即泥面下约0.5 m处。水平荷载主要由上部沉箱基础及桩身中上部土体承担，钢管桩桩顶与沉箱连接部位出现最大剪力，在实际工程中应在此处采取加固措施。研究成果可为这一新型深水桥梁基础的推广应用提供诸多有益参考。

结合粒子图像测速（PIV）和近景摄影技术，建立了一种利用人工合成透明土的岩土物理模拟试验方法，非侵入观测和记录了浅基础沉降（SFS）引起的土体变形，并与利用天然土的传统模型试验进行了对比研究。透明土是由与熔融石英的折射率相匹配的孔隙溶液组成。采用激光面照射透明土模型并拍摄下SFS引起变形的数字图像，利用基于MATLAB的Geo-PIV软件获得了所产生的位移场。试验结果对比分析显示：与天然砂土中的相比，在透明土中SFS引起的扰动区域较大，最大剪应变扩大了约1.5倍，表层隆起范围约增加了30～50%；然而透明土中土体单元的运动趋势总体上与天然砂土中的相似，表明所建立的试验方法在机制研究上具有一定程度的适用性。

运用高压固结仪对压实黄土进行了长期蠕变试验，试验结果发现，压实黄土有很明显的蠕变变形，蠕变变形占总变形的6%～23%。试样含水率越高，压实度越小，蠕变占总变形的比例也越大，随着应力水平的提高，蠕变占总变形的比例减小。提出了适合描述压实黄土变形规律的非线性经验蠕变模型，结合分层总和法，对此模型进行了验证，并运用此模型，研究了不同含水率、不同压实度下黄土高填方工后沉降的变化规律，发现工后沉降与填料压实度和含水率之间符合对数关系。若以工后沉降速率v < 0.1 mm/d为工后沉降稳定标准，则高填方沉降在工后200～650 d稳定，且压实度越高，含水率越低，沉降稳定需要的时间越长。

深层渗滤效应普遍存在于多孔介质的渗透注浆过程中，并起着非常重要的作用。基于质量守恒方程、线性滤过定律、渗流连续性方程及Darcy定律，建立了水泥浆三维锋面的理论模型；通过现场试验，研究了水泥浆三维锋面扩散运移及沉积层渗透系数的变化规律，并将试验值与模型理论值进行了对比分析。结果表明，沉积层渗透系数随水泥浆锋面的扩散运移动态变化；当注浆压力恒定时，水灰比越小，深层渗滤效应越显著，浆液扩散距离相应越短；相同扩散距离时，受重力效应的影响，注浆点源之上的沉积层渗透系数大于注浆点源之下的沉积层渗透系数；浆液扩散距离及固定位置处的沉积层渗透系数均与水灰比呈正相关。研究成果可指导工程设计，具有一定的实际应用价值。

采用新型介质雾化喷嘴离心场降雨模拟设备，进行了模拟降雨及格栅支护措施条件下松散堆积体边坡的离心模型对比试验。离心机模型与原型试验比尺为1:80，试验过程通过非接触定点高速摄影系统并结合粒子图像测速（particle image velocimetry）技术分析了试验过程中边坡的位移场变化。试验结果表明，松散堆积体边坡在未降雨条件下是十分稳定的；在进行模拟降雨后，边坡顶部沉降及坡面水平位移随降雨量的增大逐渐发展，尤其边坡表面区域发生明显变形；边坡的破坏模式有别于传统的圆弧滑动，在持续强降雨作用下，坡面逐层产生破坏，最终形成泥石流形态；通过采取坡面土工防护格栅支护条件后，堆积体边坡在降雨条件下稳定性显著提高，故采用边坡防护格栅是提高松散堆积体边坡稳定性的有效途径。

采用自主改装的变压头黏土渗透仪，模拟疏浚淤泥脱水过程中水分在淤泥颗粒多孔介质中的迁移运动过程，通过测定疏浚淤泥脱水过程中渗透系数与过滤常数、渗水量与滤液量、泥饼含水率与孔隙率，探究了负载压力为100 kPa时，不同负载方式（负载时间及负载压力梯度变化）对疏浚淤泥脱水过程中过滤和渗流规律的影响。研究发现：负载下的过滤和渗流同时进行，负载1 h期间，前期0～40 min内过滤占主导地位，后期40～60 min内渗流起关键作用。负载压力梯度由原来1 h内间隔变化1次，变为以20 kPa为梯度递增变化5次，随着压力变化梯度减小，渗透系数、过滤常数增加，淤泥脱水性能得到较明显的改善，并且前期负载压力越小，脱水效果越好。

隧道掘进机（TBM）近年来在世界范围内得到了广泛应用，通常通过完全充满压力仓的泥土或泥浆来支护开挖面。但在较差的地层和水力条件下，开挖面失稳时有发生。事实上，TBM开挖面的支护压力的大小直接决定了施工安全及地表变形。基于所建立的开挖面支护压力计算模型，并考虑复合地层下土体分层带来的影响，通过计算机编程方法，建立了界面友好、使用便捷的开挖面支护压力可视化计算平台(TBM Studio)；并结合阿拉斯加隧道、钱江隧道工程实例进行了不同模型结果的验证分析，给出了各模型计算结果的差异性；讨论了软土复合地层条件下，土体自稳性对开挖面稳定的影响，认为软土地层中定量确定有效支护压力和水头高度至关重要，研究为正确评价TBM开挖面稳定性提供了相应的计算模型。

随着城市建设的发展，地面工程和地下工程交叉建设的情况越来越多，新建工程对既有建筑产生影响的情况不可避免。因此，在保证既有工程结构安全的前提下建设新的工程已成为众多学者关注的重要问题之一。针对某已建隧道上方工程建设，分别采用Abaqus有限元数值模拟分析法和简化的规范角点法进行对比分析，评价隧道上方工程的基坑开挖及后续的结构施工对既建下卧公路隧道的影响。实施过程中的现场监测数据表明数值分析法和传统的土力学理论法在此类施工边界清晰、荷载施加明确的工程中的有效性并保障了工程的安全。研究还表明，二维分析模型不仅分析计算工作量相对较小，相较于考虑三维的实际工程安全性更有保障。本工程的成功经验可为类似工程的设计和施工提供有益的工程参考和借鉴。

针对南京长江四桥漫滩沉积土，分别进行了室内试验和多功能地震波孔压静力触探（SCPTU）原位测试，从SCPTU应用于场地复杂地层 的精细划分、长江漫滩沉积黏性土透水性能的评价和预测渗透系数kh 3个方面进行了详细分析，试验结果表明：综合利用 多功能SCPTU测试qt、fs、u2 3个参数可以对具有高度分层性和不均匀性的长江漫滩沉积土进行精确分层，对不同性质土 层界面、同一土层内透水或不透水夹层进行精确探测；利用SCPTU钻进过程中的孔压消散试验功能，可以对复杂的混合土层的透水性能进行评价；基于SCPTU的渗透系数kh预测值均具有一定的离散性，一般比室内试验结果高1～2个数量级，Burns & Mayne方法预测值可以作为工程初设阶段的参考值；SCPTU的应用为基坑工程降水设计提供了一种简便、快捷的新型技术手段。

由于3参数、6参数、7参数指数流变模型以及Merchant模型和H-K模型均仅有一个指数式进行堆石坝流变收敛率调节，难以同时合理地反映蓄水初期和蓄水后期的堆石坝沉降变化规律；而9参数幂函数流变模型虽然可以较好地反映堆石坝的沉降变化规律，但数学运算较复杂。类比混凝土热学力学性能变化规律的组合指数式，从唯象角度建议了一种既能较好地反映堆石坝流变变形规律，又便于数学运算的组合指数型流变模型，并推导了组合指数型流变模型有限元计算公式。实例分析表明，组合指数式只需取2项，由于具有2个指数式协调调整，可较好地反映堆石坝流变变形规律且数学运算方便；而一个指数式流变模型是组合指数式流变模型的特例，难以合理反映蓄水后期堆石坝的沉降变化规律。

在地震荷载作用过程中，由于桩身材料性能与周围土体性质差异较大，土体在桩-土接触面上发生张开或滑移，该强非线性接触行为直接影响接触面附近土体与桩体应力状态，从而影响上部结构地震响应水平。真实桩-土接触面由于桩身表面混凝土约束关系，具有一定厚度且存在相关体变规律的接触带。通过有限元软件ABAQUS用户自定义单元UEL程序编写改进Desai薄层接触单元，在Desai薄层接触单元中加入Rayleigh阻尼项以模拟地震作用时桩-土强非线性接触行为能量耗散过程。接触面法向与两切向本构关系采用双曲线模型。规定了Desai薄层接触单元在桩-土接触面上的行为模式以模拟土体在接触面黏结、滑动、张开、再闭合等接触状态。建立精细三维桩-土-结构体系动力相互作用模型以研究改进Desai单元对上部结构峰值动力响应水平影响，为工程结构抗震设计时程分析提供参考依据。

随着城市建设的迅速发展，既有高填明洞填土顶面将不可避免地出现新增结构物等二期荷载的情况。为了明确明洞回填完成后新增二期荷载对其顶部垂直土压力的影响，在已有明洞减载结构土压力计算公式的基础上，利用土体沉降弹性理论计算公式建立了土工格栅变形与土体沉降变形的关系，并考虑二期荷载作用，进一步完善了高填明洞减载前后的洞顶垂直土压力计算公式。建立数值分析模型，将数值分析结果与文中公式计算结果进行了对比。结果表明：公式计算与数值分析结果较为接近，表现出相同的规律性；有无减载措施对明洞回填土压力影响较大，填土越高，减载越显著，实际作用在明洞顶土压力越小。新增二期荷载作用下的明洞顶垂直土压力计算，应考虑其对土体沉降变形的影响，而非简单叠加。

在实际工程中，滑坡经常呈现出多级破坏的特征，而一般计算和设计中仅关注最危险的滑动面及对应的最小安全系数，这往往遗留安全隐患。在考虑岩土材料软化特性的基础上，借助FLAC3D和Matlab软件平台构建了无需人工干预便可有效模拟与评价滑坡多级破坏的理论框架。以旬阳县党家坝廉租房小区滑坡为例，通过对塑性剪应变、塑性拉应变、剪切应变增量等特征变量的渐进发展规律分析发现：滑坡多级滑动面的形成，其时间和空间顺序并不一定相对应。各级滑动面在时间上按产生的先后顺序依次为第1级主滑面、第2级主滑面、次级滑面；而在空间上按照从前到后的顺序依次为第1级主滑面、次级滑面、第2级主滑面。从计算所得的滑坡最终破坏形态中发现，坡体内部出现的滑动面条数与现场采集的拉裂缝数基本保持一致；第1级主滑面的入口位置与滑坡前缘拉裂缝位置基本吻合；而第2级主滑面及次级滑面的位置与现场勘查到的拉裂缝位置出现偏差。从材料参数的渐进发展规律中发现，滑面上强度参数的分布及大小均随着滑面的产生、发展而逐渐变化，其变化区间为峰值强度到残余强度，这是此方法可以有效模拟多级滑动面形成过程与各级滑动面之间相互影响的核心所在。借助矢量和法成功地实现了基于滑面上强度参数渐进发展规律的安全系数演化过程的确定。通过对安全系数演化过程的分析发现，在滑坡多级滑动面的形成过程中安全系数大小顺序呈现出3种不同的状态，这很好地揭示了各级滑动面在形成过程中的主、被动关系。

饱和土广泛存在于自然界之中，将土体视为固－液二相介质，基于biot饱和土介质动力方程的u-p形式研究了反映饱和土无约束域能量辐射效应影响的等效黏弹性人工边界单元，基于地震波转化为作用于人工边界节点上等效荷载的方法实现了波动输入。采用算例验证了等效人工单元的精度。建立饱和土-地铁车站非线性有限元整体模型，分析了考虑双相介质饱和土的波动传播，对比了饱和土及单相土在地震作用下地铁车站的地震反应，并与振动台试验结果进行了比较，研究表明：地震作用下采用考虑多孔介质的特性分析地基土与单相固体介质相比更加合理。通过对车站结构关键构件的加速度、位移和内力等进行分析，研究了饱和土－地下结构相互作用体系的地震反应。

低填方桩承式路堤在交通荷载下的动力响应特性与路堤的承载能力及其稳定性密切相关。基于前人的室内模型试验，采用PFC2D软件建立了桩承式路堤离散元数值分析模型；采用数值双轴试验、数值单向压缩试验分别对路堤填料和桩间土的细观参数进行了标定；同时，根据路堤荷载传递效率对模拟结果与试验数据进行了对比分析，验证了离散元数值模型的正确性及适用性。在此基础上，在低填方路堤表面施加正弦波循环荷载，并对路堤荷载传递效率、接触力分布及路堤沉降等的变化规律进行了分析。模拟结果表明：在循环荷载作用下，低填方路堤中土拱结构的承载力先逐渐弱化并最终趋于稳定；该弱化作用在宏观上表现为路堤荷载传递效率的逐渐降低，而在细观上则表现为桩顶及桩间土上方接触力差异程度的逐渐减小；同时，土拱结构的弱化将不断加剧路堤表面的不均匀沉降。

以福州地铁1号线盾构隧道下穿洗马桥的桩基主动托换工程为依托，针对桥梁上部结构-桩身-土体三者共同组成的复杂超静定结构，运用数值模拟方法和现场实测数据，分析了在不同顶升荷载作用下复杂超静定结构的内力与位移响应，重点讨论了托换过程中上、下部结构的相对刚度及其对顶升荷载的影响；根据顶升荷载作用点以下桩身轴力接近0的条件，确定了桥墩盖梁与薄壁桥台梁两种典型工况下的桩基顶升荷载分别为1 800 kN和2 600 kN。现场监测结果表明，顶升过程中上部结构的位移值和桩身轴力变化值，均与计算结果吻合较好。在此基础上，提出基于上、下部结构刚度比的顶升荷载简化计算方法，研究结果可为类似复杂超静定结构的桩基主动托换工程提供参考和借鉴。

随着全套管振动取土灌注桩施工工艺的发展，灌注桩在工程中的应用越来越广泛，但关于灌注桩套管高频振动贯入机制，特别是套管贯入引起的挤土效应研究还不全面。全面介绍了套管高频振动贯入全过程的有限元-无限元耦合模型的建立过程后，对地表隆起、土体侧移及超孔隙水压力等挤土效应的变化规律进行了详细研究。研究结果表明：水平向的挤土位移随套管贯入深度的增加而增大，竖向挤土位移随着套管贯入深度的增加，浅层土表现为隆起量增大，而深层土表现为下沉量增大；最大挤土位移与套管贯入深度存在滞后效应；浅层土体的隆起为水平向应力加载引起竖向应力增加所致，且隆起分界面深度随着动力荷载幅值增大而增大，随振动频率的增大而减小；超孔隙水压力随套管贯入深度增加而增大，随径向距离增大呈指数型衰减。

在重要的岩土工程中，确定大样本岩土参数的概率分布对岩土工程稳定性和可靠性分析有着极其重要的意义。为此，基于积分均方误差最小计算得到的最优窗宽，提出了推断大样本岩土参数概率密度函数的正态信息扩散法。该方法基于信息扩散原理，从试验样本和信息论的角度出发，充分利用样本提供的数据信息，而不是先假定成经典的概率分布曲线拟合检验，数学意义和物理意义更加充分和严密。以推断压缩指数Cc的概率密度函数为例，分析了窗宽对信息扩散估计结果的影响规律，说明了该方法在大样本岩土参数概率密度函数推断方面的合理性。用该方法推断了大样本岩土抗剪强度参数的概率密度函数，通过K-S检验，验证了该方法的正确性和实用性。

地铁行车荷载经轨道-道床-隧道结构传至地基，在土体内部产生循环动应力以及超孔隙水压力是引起盾构隧道沉降的重要原因。通过车-轨-隧道-地基竖向耦合动力模型分析隧道差异沉降对列车运行荷载的影响，以上海地铁一号线体育馆站附近区间隧道为工程背景建立三维数值模型，结合塑性累积应变及累积孔压经验公式进行计算，对比分析软土盾构隧道下卧土层有、无纵向差异沉降两种情况下，地铁行车速度对隧道运营沉降的影响。结果表明：列车运行速度越快，下卧土体波动越大，但衰减越快。地基差异沉降对其长期运营存在明显不利影响，随着列车速度增大，这种影响也愈加明显。当地基差异沉降小，轨道平顺条件好时，隧道长期沉降随地铁行车速度的增大而减小；当地基差异沉降突出，轨道存在明显不平顺时，隧道运营沉降随行车速度增大而显著增加。

将由室内试验总结得到的岩石微观胶结模型嵌入离散元软件，对Lac du Bonnet花岗岩石进行预制单裂隙单轴压缩试验DEM数值模拟，分析了压缩过程中裂隙试样中应力的分布，并与理论计算结果进行对比分析，同时对各种断裂判据中裂纹起裂角的预测值进行了适用性的对比分析。结果表明，离散元模拟试样破坏形态与试验结果相近；离散元分析得到的应力分布与理论解在定性上相似；当预制角度较小时，侧向应力都处于拉压状态；由于裂隙左右两端压应变的集中造成了裂隙上下面拉应变的产生，造成了裂隙周围特殊的应力分布；当裂隙角度较大时，应力集中现象已不明显，因而，理论值与试验值有偏差；在断裂判据中最大周应力准则和最大能量释放率准则得到的裂纹扩展角与室内试验与DEM结果中的数值较为吻合。

粗粒料在外力作用下存在明显的颗粒破碎特性，研究颗粒破碎过程是当前研究的热点问题之一。基于粗粒料单颗粒破碎机制，考虑单颗粒破碎强度与直径的变化规律，采用非线性接触H-Z模型和密度控制法建立了粗粒料颗粒破碎数值模型。开展粗粒料双轴剪切试验数值模拟研究，并与室内试验结果进行对比分析。研究表明：建立的粗粒料颗粒破碎数值模型能够较好地模拟粗粒料偏应力与轴向应变和体积应变与轴向应变的关系；数值模拟获得的粗粒料颗粒破碎率与室内试验结果基本一致；去除试样制备过程和固结过程引起的颗粒破碎，不同围压条件下的颗粒破碎率归一化后基本重合，且可以近似地采用双曲线函数进行拟合。颗粒破碎率随着围压的增大，逐渐增大，试验级配趋于Einav提出的颗粒破碎的最终级配（分维数等于2.6）

真实土体的细观结构由许多个大小不一的土颗粒团组成，传统四参数随机生长法（QSGS）构建的土体结构土颗粒团比较均匀，与实际情况存在较大的差异。为弥补这一缺陷，考虑土体孔隙率及自相关函数的影响，对传统的四参数随机生长法进行改进，实现了更接近于真实土体的细观结构重构。在此基础上基于格子Boltzmann方法，采用D2Q9模型，通过设置模型入口、出口边界为非平衡态外推格式，左右边界及土颗粒边界为标准反弹格式的边界条件，建立了模拟重构土体细观渗流场的二维模型。同时，针对一算例编制了相应的计算程序，研究了恒定流速入渗情况下重构土体的细观渗流场。研究表明：土体的渗流方向优先选择连通性较好孔隙所形成的通道，流速受控于通道整体连通性的优劣。整体贯通型的通道流动速度较快，部分连通的孔隙中其流动速度相对较慢。即使局部孔隙空间较大，其渗流速度仍取决于是否位于贯通型通道上。

酸压改造后的酸蚀裂缝是储层流体的主要流动通道，研究流体在酸蚀裂缝中的流动规律是十分必要的。本文介绍了目前裂隙流动研究中的4种常用控制方程及各自的适用条件，确定了Navier-Stokes方程为酸蚀裂缝流场数值模拟的控制方程。为了分析酸蚀裂缝流场分布规律以及非达西效应对裂缝导流能力的影响，利用逆向工程技术对两种不同刻蚀形态的酸蚀岩样壁面进行了实体重构，并采用有限元数值模拟方法进行了不同流量下的酸蚀裂缝流动试验。结果表明：酸刻蚀形态和裂缝接触关系对流场分布的影响较大。隙宽分布平滑的均匀刻蚀裂缝，其流态稳定、曲折度低，但由于裂缝开度较窄且比表面较高，边界层效应明显，流体流动时产生的黏滞阻力较高；沟槽裂缝曲面粗糙，隙宽分布复杂，流体流动时流态不稳定，曲折度高，在高流量下会产生明显的涡流流动，增大惯性阻力。裂缝通道存在缩颈现象会引起流体绕流和多次加减速，产生额外的压力损耗。随着模拟流量的增大，压降与流量会逐渐偏离线性关系而呈现出非达西流动现象。酸蚀裂缝壁面越粗糙，产生非达西效应时的临界流量和临界雷诺数就越小，在相同流量下非达西效应就越强烈，导流能力下降速率更快。

为了建立能够表征煤体真实孔隙结构的数字模型，进而进行数值模拟研究，通过μCT225kVFCB高精度CT系统扫描得到了大柳塔煤矿长焰煤CT数据，可观测到的最小孔隙直径为1.94 μm。使用基于Matlab语言的三维重建程序结合逆向工程技术，提出了一种将煤体CT三维数据转换为CAD数字模型的方法。以Ansys建立的煤体有限元模型为例，对煤体瓦斯渗流进行了模拟，分析了煤体孔隙内的速度及压力分布规律，并计算了沿X、Y、Z方向的渗透系数。计算结果表明：在微观尺度下（< 100 μm）煤体渗透系数呈现各向异性，其受煤体结构的影响较明显。提出的基于CT三维重建结合逆向工程技术构建的煤体CAD数字模型不仅可进行有限元分析，同时也可以被EDEM等离散元分析软件所使用，拓宽了煤体CT三维数据的应用范围，丰富了煤体在微观尺度上的研究方法。

作为工程实际中评价岩体性质的重要指标，RQD的应用已相当广泛。但工程岩体中RQD值的分布存在一定的结构性和随机性，因此，通过对特定位置钻探获取的RQD值无法很到位地表达整个空间区域的实际岩石质量。为了弥补这方面的不足，统计学中的空间插值法为此提供了有力的手段。考虑到空间RQD分布存在各向异性，以及在工程坐标系中很难描述RQD分布的结构性，首先计算工程坐标系下已获取RQD值的主要黑塞方向（pHd）；然后构建空间旋转与比例缩放矩阵对其进行坐标标准化处理。在标准化的空间中，引入Kriging插值法，采用变异函数描述RQD在标准空间结构上的变化，建立其空间变异规律的数学模型，并对其进行插值计算；最后将标准空间进行坐标逆变换，实现了对工程坐标系下RQD分布的预测。利用R语言编程将该方法应用于工程实例，结果表明，这种空间插值法能够有效地预测工程岩体中RQD值的分布规律，弥补了局部钻探的局限性。

考虑影响公路边坡稳定性信息的不完整性、随机性和模糊性，以最大熵原理和工程模糊集理论为基础，并采用综合赋权法确定指标权重，提出了一种改进的公路边坡稳定性模糊评价方法。该模型充分利用影响因素的信息，以广义加权距离表示待评价样本与标准样本的差异，从优化条件中获得相对隶属度，并依据加权平均原则对边坡样本等级进行识别。该模型应用于常吉和吉怀高速公路边坡稳定性评价中，将评价结果与模糊综合模型和属性识别模型的结果以及边坡实际情况进行对比验证，体现了其较好的一致性，并且结果更合理。同时，该模型具有较小的信息熵值，表明其评价的不确定性小，可靠性较高，是一种边坡稳定性评价分析新方法，可在相关工程领域中应用推广。