天然粘土一般都具有结构性, 其变形过程必然伴随着结构的破坏。 提出了一种新型的堆砌体模型, 用以描述这种结构破坏现象。 这一模型把变形过程中的结构性土看作不同大小土块的集合体, 总的变形将由土块的弹性变形、土块之间滑动引起的塑性变形和土块破碎引起的损伤变形三部分组成。 塑性变形常用屈服函数描述, 损伤变形则可以引入一种类似的损伤函数加以描述。推导了相应的应力应变关系式并提出了模型参数的测定方法。

顶管施工引起包括地面沉降和土的轴向移动在内的土的运动。 土的这些运动可能导致邻近构筑物和管线的损坏。 理论分析和现场实测都显示, 在类似于上海等地的软土地层中顶管施工, 顶管周围土的运动问题是三维的。 基于半解析数值方法的基本原理, 将轴向离散而在径向和环向选取位移函数, 构造了解析解函数。 给出了包括位移函数、刚度矩阵和荷载矩阵在内的理论分析过程, 从而建立了半解析单元法。 利用半解析单元法将顶管施工中三维土运动问题转化成一维数值计算 。 利用所建立的半解析单元法, 就软土地层中顶管工程实例计算了施工所引起的土体位移。 结果表明, 半解析元法用于计算顶管施工中顶管周围土的移动, 可以得到较为满意的结果。 由于计算所需要的单元数减少, 处理该问题所需要的时间也明显减少。 根据分析与计算结果还得到了一些有价值的结论。

利用数值试验的方法, 系统研究了 4 种模量的代表性群桩复合地基( 极柔性桩、一般柔性桩、半刚性桩、刚性桩) 施加褥垫后的承载性状, 分析了褥垫在复合地基中的加固机理与作用。 提出利用褥垫层对复合地基承载力进行优化设计的基本方法与思路。

介绍了三轴条件下的两个三模量增量非线性应力-应变关系式。 其中一个用 K , G, J 表述的关系式便于常规有限元计算使用。在次弹性理论基础上将三轴条件下的用 K , G , J 表达的三模量关系式推广到一般的三维应力条件下。给出了三维本构关系的张量形式和矩阵形式, 并对矩阵形式中典型项目的物理意义作了解释。

根据海洋粉质粘土原状和重塑土样的动三轴试验结果, 比较和分析了两种土样应力、应变、孔隙水压力和不排水抗剪强度行为, 得到了土样的静不排水抗剪强度衰减与波浪荷载作用下土样产生的动应变以及平均累积孔压之间的关系。 并将波浪荷载作用使土样内孔压升高, 有效应力降低, 形成拟超固结现象的理论, 应用到土样不排水抗剪强度衰减与平均累积孔压之间关系的分析;同时与重塑土样的超固结静态剪切试验结果进行比较, 得到了土样在波浪荷载作用后的归一化不排水抗剪强度与拟超固结比之间的关系式。 建议以少量原状土样, 配合大量重塑土样的动三轴试验结果, 实现对实际海洋粘土地基在波浪荷载作用后的静不排水抗剪强度衰化规律的评估。

考虑到断层两盘围岩的粘弹性和断层的应变弱化, 建立了断层地震的简化力学模型, 首先证明了该模型对应于尖点突变, 然后利用尖点突变理论研究地震的非稳定机制, 阐明只有当外界对系统输入足够的能量, 且刚度比小于 1 时, 系统内的能量才能迅速地转移与释放, 引起地震。 而孕震时间既与远场位移有关又与围岩的粘弹性性质有关。

以扫描电子显微镜、X 射线衍射仪、9310 型微孔结构分析仪等先进的设备为测试手段, 从泥岩的微观结构及物质组成等方面入手进行研究, 结合泥岩遇水后宏观物理-力学性质的变化规律, 全面阐述了泥岩遇水的崩解软化机理。

软土的剪切带形成对于研究土的工程性质、土体稳定性评价有重要的意义。 采用可以考虑主应力轴旋转影响的土的弹塑性本构模型———关口-太田模型, 分析主应力轴旋转对剪切带形成的影响, 得出最可能发生局部剪切变形的方向同主应力轴的旋转角有关, 但主轴旋转对激发变形局部化失稳的影响不大的结论。

将滑坡位移观测值时间序列视为非平稳随机过程, 采用建立系统的同态模型的方法提取短期异常 , 并给出了异常识别准则、有序度计算公式; 用一阶差分进行高通滤波的方法提取临滑异常并进行预测; 根据异常时刻组成的灾变日期集用灰色灾变模型进行预测。

对均质剪切梁—埋置刚性基础—粘弹性半空间模型应用子结构方法, 对垂直入射 SH 波, 导出了调频质量阻尼器( TMD)控制时结构反应的解析解。 通过设置 TMD 将上行波完全吸收, 实现对结构的控制, 由此得到 TMD 参数的频率依赖性。 进而选择确定的TMD 参数, 控制相互作用体系的第一振型。 通过算例, 对无控、全控和主控三种工况下的结构反应及控制效果进行了比较分析。

以土层剪切强度指标为基本变量, 对水泥土支护体稳定性设计内容建立了可靠度分析方法, 依据上海软土地区 21 例地质资料, 利用一次二阶矩验算点法( JC 法)对有关的失效模式进行了可靠度指标的核算与分析, 探讨了基本变量的敏感性。

采用静力触探试验来研究盾构推进这种动态施工对地层扰动的影响, 通过对土层力学参数的试验数据进行整理分析, 总结了盾构法施工对周围地层扰动的一般影响规律, 并初步定量地描述了这种变化情况。

根据结构性土体的变形特征和屈服准则, 建立打桩力学模型。 原状土变形具有典型的应变软化现象, 土体破坏满足摩尔-库仑准则, 用柱孔扩张理论, 分析了超孔隙水压力的分布规律。

灵泉寺石窟是 1996 年国务院公布的第四批国家重点文物保护单位。 千余年以来, 该石窟除遭受人为破坏外, 在自然营力作用下, 还产生了较严重的地质病害, 使石雕艺术品遭到不同程度的破坏, 目前面临严重的保护任务。 为此, 对地质病害进行了详细的工程地质研究和地震作用分析, 对石窟所在边坡的整治提出了建议。

通过岩块实验、相似模拟和计算模拟, 研究了采场老顶岩块端角摩擦和端角挤压特性。 得出老顶岩块端角摩擦角为岩石残余摩擦角, 摩擦系数确定为 0 . 5; 端角挤压强度受弱面的影响明显且具有规律性, 端角挤压系数确定为 0. 4

运用断裂力学理论定量地分析了裂隙长度、方向、间距对岩石强度的影响, 详细推导了含裂隙水压力岩体的初始开裂强度公式。 通过有关试验结果证实, 所建立的公式具有较高的可靠性, 可用于暴雨入渗边坡和实际工程岩体稳定性评价。

岩土工程的可靠度计算中, 基本变量之间往往存在着较强的相关性。 阐述了相关情况下 Hasofer-Lind 可靠度指标计算的几种方法: 正交变换法; 改进的验算点一次二阶矩法; Monte-Carlo 模拟法; 优化求解法。 在用优化方法求解可靠度指标 β 时, 利用 Microsoft Excel 中的规划求解器来进行优化求解, 避免了相关变量的独立变换以及求极限状态函数对基本变量的偏导数这两个问题。 实例比较了不同方法的求解结果。

简要介绍了滤纸法测吸力的原理和方法以及国外滤纸率定曲线的研究成果。 应用压力膜吸力仪进行了国产滤纸的率定实验, 得到了国产滤纸脱湿过程的率定曲线和脱湿—吸湿过程率定曲线, 分析了该率定曲线的性状, 与国外滤纸的成果进行了比较,得出了有关的初步结论。

在论述和分析强夯加固深度研究现状和影响因素的基础上, 建立量纲统一的加固深度公式: , 并对其运用范围进行了讨论。

借鉴砂井法加固粘性土地基的机理, 提出了用强夯砂土桩法加固饱和粉质粘土地基, 对某工程试夯区进行的现场试验表明,不仅砂土桩本身密实性好、强度高, 而且桩间土的物理力学性能也得到了很好的改善, 复合地基承载力得到了大幅提高。工程应用结果也证实加固效果显著。

以人工神经网络为基本工具, 利用其强大的非线性映射能力, 综合考虑土体的物理性质指标对其导热性能的影响, 为求解土体的工程参数提供了一条新的途径。 结果表明, BP 网络能够充分体现土体物理指标之间的非线性关系和隐含关系, 具有较高的求解能力, 所求出的土体的导热系数与实测值接近, 其精度远高于线性回归, 且简单实用。

根据锚杆静压桩沉桩时桩周土体的受力模式, 对附加沉降产生的原因进行了分析, 提出了附加沉降的计算公式, 并进行了实例计算与分析。

选用描述桩土接触面特性的有厚度接触面本构模型与土塑性特点的弹塑性本构模型, 利用研制的二维有限元程序, 研究了在荷载作用下桩的几何特征、物理特性与土及接触面的物理特性对桩基沉降的影响, 得出了几点规律性的结论。