当锚索超出规划红线被越来越严格限制后，双排桩支护的应用已越来越多。实践中发现现有规范方法的双排桩计算模型简单方便，但对于软土地层时存在计算位移不够合理的情况。同时，桩间土简化为压缩弹簧未能充分考虑桩和土柱之间的作用，会使计算位移偏大。为改进这些不足，建议了一个新的土压力模式，即基坑面以下的附加压力看作弹性应力，对两排桩与桩间土的作用增加一个等效土柱刚度，对基坑面以下的桩间土弹簧刚度取压缩刚度和m法刚度的大值，使计算的位移更合理，并与有限元和工程实测结果进行了比较，初步检验其合理性。

考虑到传统浅埋偏压隧道围岩压力的分析仅以计算摩擦角体现围岩材料特性，没有将内摩擦角和黏聚力作为独立参数分开研究，基于规范法，提出水平地震作用下独立考虑黏聚力的浅埋偏压隧道围岩压力的简化解析分析方法，获得隧道顶部竖直围岩压力、隧道两侧水平侧压力以及滑动面破裂角的理论表达式，并对影响顶部竖直围岩压力、水平侧压力和破裂角的因素进行了研究。结果表明，竖直围岩压力与滑裂面摩擦角、地面倾角呈正相关，与水平地震效应系数、滑裂面黏聚力呈负相关；滑裂面内摩擦角、黏聚力、地面倾角越大，破裂角越大，水平地震加速度系数越大，破裂角越小；水平侧压力随滑裂面内摩擦角和黏聚力的增大而减小，随水平地震效应系数和地面倾角的增大而增大。研究成果可为浅埋偏压隧道的围岩应力计算提供一定的理论依据。

降雨持时较长且雨强较大时，雨水的入渗不仅会增大孔隙水压力，且易使张裂缝充水形成静水压力，对边坡稳定不利。结合降雨条件下饱和-非饱和渗流分析，考虑降雨过程中的瞬态孔隙水压力场与瞬态强度场，并同时考虑张裂缝充水时的静水压力，对边坡临界滑动场法进行改进，提出降雨条件下具有张裂缝边坡临界滑动场数值模拟方法，且对其进行了验证。将该方法用于一个典型均质黏土边坡算例，结果表明，（1）文中方法可考虑张裂缝具体位置、深度及其充水状态下对边坡稳定性的影响，并能搜索出任意形状危险滑面，计算结果合理可靠；（2）降雨条件下张裂缝中静水压力对边坡稳定性及滑面形状有较大影响；（3）降雨条件下张裂缝位置对边坡稳定有较大影响，距坡肩越近，张裂缝对边坡稳定性影响越大；（4）张裂缝处在最不利位置且充水时存在一个最不利深度。

矿井巷道在穿越含瓦斯断层或揭煤掘进过程中常常遇到前方岩柱保护厚度与延期突出问题。为了探索岩柱防突厚 度与时间的非线性耦合关系，应用RLW-2000型岩石三轴流变仪，对含煤岩系中的砂质泥岩、砂岩和泥岩进行了分级加载条件下的单轴压缩蠕变试验。通过对经典流变组合模型的分析及Matlab最小二乘迭代法的拟合，建立了改进的的七元件非线性黏弹塑性本构模型，并建立了基于岩体流变性的岩柱临界安全厚度的计算模型。豫西大平煤矿实例计算表明，埋深612 m的泥岩巷道，防突岩柱使用年限在10、20、30 a时相应的保护厚度分别为8.73、23.56、39.41 m；理论安全岩柱厚度与该矿“10 ? 20”瓦斯突出案例较为吻合，计算模型对同类工程具有一定的借鉴意义。

与普通滑坡体相比，库岸古滑坡体不仅影响稳定的因素多，且受库水位变化影响明显，极易诱发地质灾害，对人类生命财产安全造成危害。以某水库古滑坡体工程为例，利用现场直剪试验、室内直剪试验及标准贯入试验手段，研究滑带土的力学特性，并对利用得到的参数计算分析水位变化对古滑坡体稳定性影响的规律，得到鹅公带古滑坡体的安全系数随库水位升高成U形的变化规律。采用文献[12]提出的利用应力场判断滑坡体的类型，在高应力水平位置采取加固措施降低应力水平后边坡安全系数就提高的方法，由计算出的应力场判断鹅公带古滑坡具有上部推移下部牵引的特征，属于混合破坏型滑坡，针对其上部和下部坡体进行加固处理。对比分析不同加固方案对滑坡体应力场的改变和比较抗滑桩在不同位置时安全系数与位移场和应力场之间的关系，表明对高应力水平区和位移大的区域进行加固的效果最好，该滑坡体下部也是高应力水平区，由于现场施工条件，考虑经济性，最后采用在滑坡体下部设置反压体加固，加固后3年的实践表明利用边坡应力场的应力水平确定加固位置合理可行。文中的研究方法和思路可为类似工程处理提供一个很好地分析问题和解决问题的思路和同类工程借鉴。

竖向立柱是基坑逆作法设计的关键环节之一，而动态施工下侧向约束则是决定立柱稳定承载力的主要因素。针对逆作施工中立柱的轴压稳定问题，采用有限元方法获得立柱轴压屈曲荷载，进而通过杆件欧拉公式反推获得立柱计算长度系数。采用线性特征值屈曲分析研究地基土分步开挖、侧向约束动态变化下竖向立柱的承载力和稳定性，提出了竖向立柱稳定承载力分析时计算长度系数的拟合公式。非线性屈曲分析考虑了几何大位移的影响，通过施加初始几何缺陷获得立柱屈曲后的平衡路径。结果表明，含初始缺陷的立柱实际承载力一般要比特征值屈曲荷载小，且初始缺陷幅值越大，立柱的稳定承载力越小。

提出一种简单有效的计算方法，求解对称荷载作用下含正多边形孔洞无限平面体的弹性应力解。将孔洞内边界向两侧延伸至应力可忽略的远处，其外侧构成半无限平面体。相邻两个半无限平面体有一个公共域，其中一个半无限平面体顶边延伸至相邻两个半限平面体体内。孔洞内边界上面力是已知的，延伸至两相邻半无限平面体体内的顶边上面力可先假设，由弹性理论求出半无限平面体体内应力，再计算相邻半无限平面体顶边上面力，根据对称性得到本半无限平面体顶边上面力改进值，迭代求解直至收敛。该方法具有计算过程简单、精度高等优点。算例分析表明，该方法求解的工程尺度下孔洞周边应力场与复变函数方法、有限元方法计算结果吻合，拟合计算的孔边角点处应力奇异性次数与理论解基本一致。

为揭示西南地区广泛分布的红层泥岩在不同含水条件下的蠕变特性，采用YSJ-01-00岩石三轴流变试验机进行三轴压缩蠕变试验。试验结果表明，（1）随着含水率的升高和轴向荷载的提升，蠕应变量与瞬时应变量的比值整体上都呈增大趋势，比值范围为0.117～0.985，平均比值维持在0.348～0.480之间；（2）红层泥岩的初始、稳态和极限加速蠕变速率都随含水率的升高而增大；（3）红层泥岩的长期强度随含水率的上升而降低，量化比较发现红层泥岩的非线性蠕变程度随含水率的上升而越得到体现。研究了红层泥岩蠕变的非线性特征，提出一个黏弹性模量 ，并引入一个非线性黏塑性体，建立一个新的改进后的伯格斯（Burgers）模型。基于BFGS算法和通用全局优化法对蠕变试验曲线进行辨识，确定模型参数，并进行模型可靠性分析，验证了所建模型的正确性和合理性。

为研究膨胀土非线性流变，取水泥改良膨胀土样进行长期一维压缩试验，得到了改良膨胀土在不同应力水平下的应力-应变等时曲线簇。将曲线反映的非线性流变分解为线性黏弹性蠕变变形、线性黏塑性蠕变变形和非线性黏塑性蠕变变形三部分。基于模型理论和遗传蠕变理论建立了各部分流变模型，其中在线性黏弹性蠕变变形和线性黏塑性蠕变变形部分采用模型理论建立元件模型，在非线性黏塑性蠕变变形部分运用遗传蠕变理论建立积分蠕变方程，结合试验数据拟合出材料和方程参数，用该模型得到的蠕变曲线与实测结果能较好吻合。

针对岩质或黄土浅埋隧道，考虑岩土体黏弹性流变特性和支护效应，给出斜坡下进行隧道施工时的全域时效解答。根据一般黏弹性问题求解方法，采用复变函数方法、Laplace变换、黏弹性叠加关系，用随时间和空间变化支护力体现管片支护效应，导出适用于任意黏弹性模型岩体、任意时刻施加支护的应力与位移。解答与相同模型有限元结果一致，根据解答分析了广义Kelvin黏弹性模型岩体中浅埋隧道开挖时侧压力系数、斜坡倾角、埋深对稳定地表沉陷大小和范围、洞周时效位移、应力的影响，给出可按深埋问题处理时的埋深范围。解答可用于岩质和黄土隧道初步设计中，并为隧道与地下结构相互作用分析两阶段法提供自由位移场。

高承台群桩基础是高速铁路桥梁基础的一种常用形式，受到风、地震等荷载作用影响，常常需要承受较大的横向荷载。采用室内物理模型试验和三维有限元程序ABAQUS对软土地层中单桩、群桩的横向承载特性进行了研究，软土采用修正剑桥黏土本构模型，试验结果与有限元计算结果吻合较好。群桩研究方案包括了桩数的变化以及桩间距的变化。结果表明，群桩基础的基桩平均横向承载力（总承载力/桩数）较单桩基础显著增加，且水平荷载方向桩间距越大，其横向承载力越大；群桩基础基桩受力存在三维空间效应，不同位置基桩受力大小排序为角桩最大，其次为边桩，最小为中间桩，弯矩极值差异可达20%，群桩基础桩周土影响范围距外围基桩边缘净距离约为16D (D为桩径)。桩与桩相互影响效应对群桩水平承载不利，承台约束效应对水平承载有利。探讨了考虑上述两种效应的群桩效应系数计算方法，通过计算验证了该方法在软土地区高承台群桩基础横向承载力计算中的适用性。

强黏结土体或胶凝砂砾石料等颗粒材料的颗粒间存在较大黏结力，在低应力情况下主要由颗粒接触特性决定颗粒材料的宏观蠕变特性。基于颗粒细观力学方法，研究了二维各向同性颗粒材料的蠕变特性。首先引入速率相关的力与位移关系描述颗粒材料细观颗粒间特性。其次，运用Laplace变换，将时间域内的线黏弹性颗粒材料细观均匀化问题转化为拉氏空间内线弹性颗粒材料细观均匀化问题，随后基于颗粒材料线弹性问题在Reuss、Voigt和一般位移场三种假设下的解，通过Laplace逆变换得到颗粒材料相应的宏观蠕变特性解析模型，并建立了材料蠕变特性的上下限。最后，通过理论模型的解析解与商业软件（PFC2D）的数值结果的对比，验证了理论模型的合理性。

提出近距离双线水平平行盾构施工引起的总的地表沉降曲线符合正态分布规律。基于单线随机介质理论简化公式，针对现有不足，建立修正的随机介质理论简化计算公式，可以计算近距离双线平行盾构施工引起的地表沉降，同时能够考虑沉降曲线的不对称性，对计算参数取值进行了探讨。算例分析结果表明，文中方法预测值与实测值比较吻合，且计算比较简便。实测数据统计结果表明，先行隧道开挖后双线隧道的半径收敛值比先行隧道半径收敛值要大，而主要影响角则变小；提出可直接用于近距离界定的式（6），认为双线隧道的地表沉降曲线形状与P值大小有关，近距离的界定范围为 。

为研究开采上保护层对巨厚砾岩断裂诱发冲击的防治作用，根据跃进煤矿25采区的地质条件和采掘条件，将25110工作面下巷作为研究对象，从理论上分析了动静载叠加诱发冲击矿压的机制以及开采上保护层后的防冲原理，数值模拟研究了未开采上保护时和开采上保护层后在同等强度的动载扰动应力的影响下巷道底板的位移、速度、应力以及塑性区的变化规律，进行相似模拟试验研究了人工震源的作用下未开采上保护时和开采上保护层后巷道底板的加速度和动应力响应规律。结果表明，上保护层开采后能够有效地释放围岩内部的高应力，且采空区顶板自然垮落，形成的软弱松散岩层结构，能够更好地起到对动载扰动应力波的衰减作用，从而降低了冲击矿压发生的可能，一定程度上能够较好地防治冲击矿压。研究成果对巨厚砾岩下冲击矿压的防治具有一定指导意义。

为建立更符合岩石屈服与破坏机制的强度准则，基于能量转化是岩石屈服与破坏的本质属性，采用试验与理论分析相结合的方法，对岩石屈服与破坏准则进行了研究。以岩石强度与整体破坏准则为基础，通过引入弹性应变能释放分散系数，建立基于弹性应变能强度准则；分别采用M-C准则、Murrell准则、三剪能量准则、统一能量准则、三维H-B强度准则及基于弹性应变能岩石强度准则对盐岩和花岗岩的破坏强度进行了计算。结果表明，基于弹性应变能岩石强度准则的计算结果与试验值比较吻合（尤其是真三轴试验条件下），并且分析了产生上述结果的内在机制。所建立的强度准则仅需测定常规岩石力学参数（单轴抗压强度与泊松比），物理力学意义明确，对于定量描述岩石的屈服与破坏特性具有重要的意义。

水位下降是导致滑坡的重要原因之一，而土钉是加固土坡的有效手段。进行离心模型试验，再现了水位下降时土钉加固土坡的变形和破坏过程，测量了土坡的位移变化。试验结果表明，水位下降条件下土钉加固土坡的破坏模式以绕钉破坏为主，滑裂面从坡顶逐渐向下发展至坡面；土钉加固土坡的破坏过程与变形局部化过程表现出显著的耦合变化；土钉加固机制主要表现为通过土钉与坡体的相互作用，减小土坡的变形和变形局部化程度，从而提高土坡的稳定性。增加土钉长度使得滑裂面向坡内部移动，显著减小土坡的变形及变形局部化程度，从而提高了土坡安全性。

高放废物缓冲回填工程屏障材料膨润土塑性高，可调性差，加水制样过程中土“团聚化”及含水率分布不均匀现象明显，影响缓冲回填压实砌块质量。与传统直接喷水法对比，试验探索一种加水工艺，即采用粉状冰与膨润土粉混合调配膨润土含水率，试验含水率在5%～30%之间，分析了膨润土与水混合物的混合效率、黏附质量损失率、实际含水率与理论含水率差值、团聚体含水率与粒径关系、混合物中团聚体分布及含量等指标综合评价加水工艺优劣，提出微波辅助解冻法以提高冰-土混合法制备土样的解冻效率。结果显示，与喷水法相比，冰-土混合法混合效率高，膨润土黏附容器少，实际含水率更集中于目标含水率，团聚体数量明显减少，水分分布更均匀；配套的微波辅助解冻法能有效提高冰-土混合法解冻效率，且不影响团聚体数量及试样含水率。研究成果可供我国高放废物缓冲回填材料高效生产及其他高黏性土含水率均匀调配参考。

以上海地铁11号线某区间盾构工程为背景，采用相似物理模型试验研究盾构隧道开挖对上方垂直于隧道轴线的地下管线的影响，并将试验结果与数值解对比。采用量纲分析法推导出文中模型试验的相似准则，并基于该相似准则设计出盾构机和隧道模型，分别通过管线刚度试验和模糊数学综合评判方法选定模型管线和配制相似土材料。研究结果表明，自主开发的半自动盾构掘进装置能较好地模拟盾构的开挖过程，较人工开挖扰动更小；下方盾构隧道开挖使管线产生的竖向变形关于隧道轴线呈对称分布，其形态符合高斯曲线的特征，最大竖向变形位于隧道轴线正上方处，竖向变形反弯点出现在与隧道轴线水平距离约一倍隧道直径的位置处；隧道开挖对管线的影响范围随管隧间距的增加而减小，管线竖向变形曲线的反弯点位置随管隧垂直间距的增大而有所内移；管线刚度对管线竖向变形的影响相对较小。

裂隙岩体在天然地质因素和人工扰动作用下处于加卸载环境是普遍存在的，裂隙面的几何特征和加卸载环境对裂隙渗流特性的影响在实际工程中不可忽视。采用试验和数值模拟相结合的方法，利用热-流-固三场耦合渗流试验系统，开展了应力加卸载作用下不同粗糙度裂隙岩芯试件的渗透试验，自主开发程序将激光扫描裂隙面的三维形貌信息导入到ABAQUS软件，模拟应力作用下的粗糙裂隙渗流。试验和数值模拟一致表明，粗糙裂隙的宽度和渗透率都随载荷的增加而减小，随着载荷的增加，裂隙接触刚度增大，裂隙的宽度和渗透率对载荷变化的敏感性降低；由于点接触产生的塑性变形不可恢复，卸载阶段的裂隙宽度和渗透率增加幅度减小，且小于加载阶段同载荷条件下的宽度和渗透率；裂隙渗透率、宽度与粗糙度呈正相关关系，且粗糙度越大，接触应力分布越不均匀；裂隙内流场符合群岛流，粗糙度越大群岛流现象越明显。

处在季节性冻土区的膨胀土渠道极易受到冻融循环作用的影响，影响工程的稳定安全。为了探究冻融循环作用对膨胀土物理力学特性的影响，以南阳膨胀土为研究对象，开展了不同含水率条件下膨胀土试样的冻融循环试验，对经历不同冻融循环次数作用后的试样进行了变形测量、无侧限压缩试验和微细结构试验。结果表明，在冻融循环过程中含水率低的膨胀土体积变化规律表现为“冻缩融胀”，含水率高的膨胀土体积变化规律表现为“冻胀融缩”；冻融循环作用对膨胀土的应力应变曲线、强度和弹性模量有着显著的影响，尤其是第1次冻融循环作用；试样的含水率越高，膨胀土的力学参数受冻融循环作用的影响越大；试样的面孔隙度和孔隙定向度的变化规律与力学参数的大致呈负相关，说明冻融循环作用下土体内部微细结构的变化直接影响着膨胀土的力学性质。

理论上土体的抗拉强度与抗压和抗剪强度一样是描述土体力学性质的重要指标之一，也是研究土体张拉破坏特性的基础。由于土体抗拉强度在数值上相对较小，且难以准确测量，在岩土工程领域常常被忽视。随着工程中的张拉破坏问题越来越突出，土体抗拉强度特性引起许多学者的关注，相关研究成果也越来越多。文中对土体抗拉强度试验研究方法进行了系统的归纳和总结，对比分析了各种方法的优缺点，认识到，（1）土体抗拉强度试验方法总体上可分为直接法和间接法两大类，直接法是在试样两端直接施加拉力直到试样发生张拉破坏，根据破坏时的最大拉力及对应的破裂面面积计算出土体的抗拉强度。间接法主要通过一些理论假设，把压应力转换成相应的拉应力并基于一些理论公式计算土体抗拉强度；（2）按试样受力条件，直接法可分为单轴拉伸和三轴拉伸，一般都需要开发专门的拉伸试验设备，以实现拉力荷载的施加及其在试样内的有效传递。常用的方式有粘结、锚固、模具夹持及摩擦力传递等，都各有优缺点，但模具夹持法相对而言更具操作性。间接法中比较有代表性的有巴西劈裂试验、土梁弯曲试验和轴向压裂试验等，一般较适应于刚度较大的土体如化学固化土。最后，笔者提出了今后该课题的研究重点，包括制定土体抗拉强度试验方法规范及标准，研发简单易操作的土体拉伸试验设备，拉伸试验过程中土吸力的测量及控制方法，土体拉伸过程中应变场的准确获取方法及土体张拉特性的数值模拟研究等。

以港珠澳大桥拱北隧道明挖段基坑工程为背景，根据相似比尺理论，确定具体的试验模型，利用多功能波浪流水槽系统，研究了波浪作用下黏质粉土基坑周围的超孔压响应规律，研究发现，临海基坑周围的超孔压由振荡超孔压和累积超孔压两部分组成；振荡超孔压幅值沿着从坑外主动区到坑内被动区的渗流路径逐渐衰减，同时伴随着波动相位的滞后，且振荡超孔压幅值衰减值越大，相位滞后也就越明显；基坑主动区的超孔压以随着时间逐渐减小的速率累积，判断临海基坑周围某一位置处的超孔压累积情况，应该从该处的排水条件好坏及由波浪荷载产生的动应力大小两方面分析，排水条件越差或由波浪荷载产生的动应力越大，就越有利于该处超孔压的累积；基坑被动区的振荡超孔压及累积超孔压均相对较小。

扩径率和入岩深度是影响岩基挖孔基础抗拔承载特性的两个重要因素。通过开展8个不同扩径率、不同入岩深度挖孔基础的现场真型上拔静载试验，从荷载位移变化规律、抗拔承载力和地基岩体破坏模式三方面分析了扩径率与入岩深度对基础抗拔承载特性的影响，结果表明扩径率对荷载位移曲线初始线性阶段影响显著。采用图解法分别获得代表基础低、中、高3种承载能力的抗拔承载力QL1、QDLI、QL2，分析表明，随着扩径率与入岩深度的增加，基础抗拔承载力均有不同程度提高，但两种因素对基础承载力影响机制不同，扩径率可明显提高初始弹性阶段的承载力QL1，而入岩深度可明显提高塑性阶段的承载力QDLI和QL2。通过分析地基破坏时地表岩体裂缝的分布特征，得出岩基中上拔岩体的破坏模式与基础结构型式无关，均是从基底开始出现裂缝，沿着一定角度的开口延伸至地面，直至地基发生破坏，并且破坏范围随着入岩深度的增加而减小。综合考虑基础施工安全性、经济性和机械化程度，建议优先选择加深入岩深度的措施来提高基础抗拔承载力。

瓦斯压力是影响煤系页岩瓦斯吸附特性的关键因素。以阜新高瓦斯矿井清河门矿煤系页岩为研究对象，采用低场核磁共振（NMR）谱技术，通过向放有试样的夹持器中不断充入瓦斯，模拟煤系页岩瓦斯集聚赋存过程。以核磁共振T2谱幅值积分作为反映瓦斯吸附量定量化指标，从微细观角度定量研究瓦斯压力对吸附态和游离态瓦斯量影响规律。试验结果表明，（1）两个截止阈值确定了吸附态和游离态瓦斯T2谱曲线范围；（2）瓦斯压力对煤系页岩吸附态和游离态瓦斯增量均有显著影响。吸附态瓦斯增量变化受控于煤系页岩和瓦斯分子间作用力，而游离态瓦斯增量则主要与煤系页岩孔隙结构有关；（3）吸附态瓦斯量与瓦斯压力间关系符合朗格缪尔等温吸附方程，而游离态瓦斯与瓦斯压力呈3次函数关系；（4）以瓦斯T2谱均值变化幅度定量描述孔隙平均半径扩胀变形程度，随瓦斯压力增加，煤系页岩中～大孔隙结构均发生显著扩胀，平均半径增加1.47倍，而微孔隙结构尺寸未见明显变化。

花岗岩残积土属区域性特殊土，一般具有较强的结构性，准确获得其力学参数是进行基坑等工程设计的前提条件。针对广州地区花岗岩残积土，开展系列力学特性试验研究，包括压板载荷试验、标贯试验以及室内侧限压缩、直剪等常规试验，基于试验结果得到工程中常用的花岗岩残积土力学参数，并进行对比分析及验证。结果表明，由花岗岩残积土室内直剪试验强度参数（黏聚力c、内摩擦角 ）计算得到的地基极限承载力以及由室内侧限压缩试验得到的花岗岩残积土变形参数均明显小于实测值；由压板载荷试验反算得到的花岗岩残积土c、 和变形模量E50计算p-s曲线结果与实测结果较为吻合；由标贯试验结果得到的花岗岩残积土E50则与由压板载荷试验得到的E50结果接近，说明压板载荷试验、标贯试验可作为花岗岩残积土力学参数的合理确定方法之一。

为研究水力压裂时地应力对破裂压力和水力裂缝的影响规律，采用水力压裂试验系统，以相似材料作为研究对象，进行了水力压裂物理模拟试验，并借助煤岩断面三维扫描系统、位移计提取了水力裂缝信息。试验结果表明，随着主应力差的增大，破裂压力逐渐降低，破裂时间也逐渐缩短；随着主应力差的增大，破裂面的表面积逐渐增加，破裂面变得逐渐粗糙；围压相近时水力裂缝易出现转向、分叉，压裂液的动力效应越明显；水力裂缝张开度随着主应力差的增大而逐渐减小。研究结果可为水力压裂试验的进一步研究、裂缝网络系统的建立提供参考。

将桩土系统划分为数量足够多的微元段，相邻微元桩段接触面处的环形凸面与土的相互作用采用单个Voigt体模拟，求得Voigt体的弹簧和黏壶系数。结合相邻微元桩段接触面上的应力平衡条件和位移连续条件，得到修正的阻抗函数递推法，桩身采用Rayleigh杆考虑桩身的横向惯性效应。结合桩底的边界条件，运用拉普拉斯变换和修正的阻抗函数递推法求得了平面应变条件下成层土中考虑桩周土竖向作用时大直径楔形桩桩顶复阻抗的解析解。通过与已有解对比，研究了桩周土竖向作用对桩顶复刚度和桩顶在瞬态激振下的速度响应的影响，并在低频域内详细分析了桩周土的竖向作用与桩土系统参数对桩顶复刚度的影响的耦合作用。

分析了目前规范确定承载力的方法，认为其不足之处是没有对应明确的安全系数和沉降变形值，实际应用中存在硬土或低压缩性地基的承载力偏保守，而软土或高压缩性地基以及大尺寸基础的承载力会因沉降变形过大而存在风险。建议地基的承载力应由岩土的强度参数和变形参数对具体的基础进行地基的强度和变形计算，按强度和变形双控的原则确定其最大地基承载力，可以获得地基承载力明确的安全系数和沉降值，获得更为科学合理的地基承载力，能更充分地利用地基的承载力进行地基设计，同时安全也更具有保障性，有较好的工程应用价值。建议现场压板载荷试验用于反算地基土的强度和变形参数，而不是用于直接确定承载力，现场压板试验没有进行到极限状态时建议用最大试验载荷值确定土的强度参数，土的变形参数则对试验曲线采用双曲线拟合确定。文中还建议了简易的双控确定方法，便于应用，通过案例对方法予以说明。

钱塘江冲海积粉土以砂质粉土为主，呈“高粉性、低黏性”的地区特点，在地下水动水压力作用下极易产生渗透破坏。粉土是介于砂性土和黏性土之间的一种过渡类型土，工程性质既与砂性土不同又与黏性土有较大区别。采用自行研制的粉土抗渗强度测定设备，对钱塘江冲海积粉土5种典型样本和微层理原状样本进行了渗透稳定试验。结果表明，钱塘江冲海积粉土渗透稳定性差，抗渗强度低；砂质粉土临界水力比降icr为1.01～1.25，破坏形式为局部流土，从临界水力比降icr发展到破坏比降iF的过程是瞬间的，基坑开挖遇到该类土层极易产生渗透破坏；黏质粉土临界水力比降icr随黏粒含量增加而增加，从临界水力比降icr发展到破坏比降iF有个短暂的过程，是整体流土破坏；钱塘江冲海积粉土渗透稳定各向异性；渗流垂直微层理方向的临界水力比降icr最大，是渗流沿微层理方向icr的2.5倍左右。研究结果为粉土地基渗透破坏防治提供参考。

通过一系列剪切模型试验，研究在不同法向力、预应力和锚固情况下锚索对平滑节理面抗剪性能的影响，利用对比试验将销钉力、预应力和轴力增量3种力的抗剪作用分离出来，着重探讨了在剪切过程中3种力对节理面的抗剪贡献，并分析了锚索模拟体的破坏形式。试验结果表明，预应力锚固明显提高了节理面剪切力-位移曲线初始段的抗剪力和剪切刚度，并使得曲线末段表现出塑性强化的特征；预应力大小对加锚节理面抗剪强度的影响与试验条件、节理面状况和锚固角等有关。试验和理论分析表明，剪切位移开始阶段预应力和销钉作用发挥了主要作用，杆体形成塑性铰后轴力增量则起了重要的作用，锚索的破坏一般发生在节理面附近，属于拉剪复合破坏模式。

流变性是软土的一种长期变形特性，对软土地基的沉降产生重要影响。现有研究表明，软土中高黏性的流变物质是产生其流变特性的主要物质因素，当流变物质分布具有一定均匀性时其流变特性与流变物质的分布形态无关，仅与流变物质本身性质和含量比例相关。通过蠕变试验研究了流变物质对软土流变参数的影响，视强亲水性的膨润土微小颗粒为具有高黏性的流变物质，均匀地把其掺入到人工土试样中进行一维压缩蠕变试验，引入基于邓肯非线性弹性的流变元件模型对蠕变试验曲线进行拟合分析，根据流变物质含量确定流变模型参数的变化规律，建立了模型等效黏滞系数、等效弹性模量和邓肯非线性弹性模量与膨润土（流变物质）含量的关系。模型拟合分析发现，基于邓肯非线性弹性的软土流变元件模型与试验结果具有良好一致性，模型参数与流变物质含量之间关系为双曲线方程。

压板载荷试验是目前被普遍采用且认为是最可靠的地基承载力确定方法，但其影响因素多诸如压板尺寸、埋置深度、地基土均匀性、沉降稳定标准等，尤其以压板尺寸对试验结果的影响最大。工程实践表明，利用压板试验确定的地基承载力特征值设计的基础，实测沉降与计算沉降之间的误差较大，在已有研究成果基础上，研究载荷试验尺寸效应及地基承载力确定方法：（1）综述目前地基承载力确定方面存在问题；（2）分析载荷试验的尺寸效应；（3）基于杨光华教授提出的非线性切线模量法，推导并给出了如何利用小压板载荷试验结果得到实际基础的荷载-沉降曲线的方法；（4）给出利用实际基础的p-s曲线确定地基承载力的方法，实现地基安全和沉降双控的目的；（5）由于压板试验只能反映浅层土，文中利用旁压试验确定深层土的地基承载力的方法。具体工程实例结果表明，基于利用小压板获得的参数计算的沉降值更符合实际；研究通过小压板原位测试方法获取沉降计算的岩土体统参数方法，不仅能够提高沉降计算精度，还可促进基础设计理论的发展和设计水平的提高。

为更合理地确定巷道围岩松动圈厚度，引入量纲分析理论，提出新的巷道围岩松动圈预测方法。选取岩石单轴抗压强度Rc、围岩节理系数F、围岩重度?、巷道埋深H、最大水平主应力?Hmax、巷道跨度B等物理量，应用量纲分析法构建巷道围岩松动圈厚度L与上述物理量间的无量纲关系式，其中L/H表征松动圈厚度L与巷道埋深H成正比，F表征巷道围岩的结构特征，?H/Rc、?Hmax/Rc 表征巷道围岩的力学特征，B/H表征巷道的几何特征。结合实测数据，推导了各无量纲量间的定量函数表达式，残差平方和为0.003 1，相关系数为0.937 9。选取3个矿山巷道围岩松动圈测试实例对所建立的松动圈预测模型进行验证，结果表明该方法计算结果与实测结果较吻合，平均相对误差为7.38%，能满足工程需要。

采用磷酸镁水泥（MPC）对铅污染土进行固化/稳定化处理。基于无侧限抗压强度试验和渗透试验，研究了MPC添加量、水土比对固化污染土强度及渗透特性的影响规律。结果表明，固化土的强度随MPC添加量增加而增大，渗透系数减小；水土比对固化土的强度及渗透特性的影响均存在临界值，为0.45。低于临界值时，固化土的强度随着水土比的增加而增加，渗透系数随着水土比的增加而减小。压汞试验（MTP）结果表明，随MPC添加量的增大，固化土孔隙体积减小，水土比不超过临界值时，固化土孔隙体积随着水土比的增大而减小。扫描电镜试验结果表明，随着MPC添加量的增加，土颗粒团聚化越明显，胶结程度加强；水土比不超过临界值时，土颗粒团聚体增多。镁钾磷酸盐晶体（MKP）主要通过减少孔径大于1 ?m的孔隙体积来影响固化土的强度和渗透特性。

为了研究花岗岩残积土的路用工程特性，通过击实试验、承载比CBR试验、固结试验以及室内基床系数试验分析了该类材料压实性能及基本力学特性，对压实度为92%的最优含水率和饱和压实土样进行了循环加载试验，研究了动力荷载作用下土体的变形特性。结果表明，花岗岩残积土在K为91%～97%时压实功效率较高，提高压实度对于增强土体局部抗变形能力较为有效；采用室内三轴法得到的基床系数K30值为188.25 MPa/m；最优含水率下花岗岩残积土动力变形稳定性较好，但含水率增加会大幅度增加土体塑性变形，降低土的动弹性模量，不利于变形稳定。所以作为路堤填料，应考虑作为受气候与动荷载影响较小的下路堤备用填料，作为铁路路堤本体及公路上、下路路床填料，应在进行土性改良且满足要求的论证基础上取舍。研究成果可为花岗岩残积土填料的工程应用及土体改良提供技术参考。

毛竹是一种高强环保建筑材料，可以解决传统浅基坑支护成本高和后期临时结构的拆除费用等问题。开展竹管桩抗弯试验与单排微型竹桩模型试验研究，结果表明，压弯试验中随着竹桩自身净截面积的增加，其弹性模量逐渐减小，竹桩的弹性模量主要分布在8.0～12.5 GPa；模型试验中桩身应变随着埋深逐渐增加直至峰值，之后逐渐衰减为0，在到达0后出现反向应变，反向应变达到峰值后衰减为0。根据试验中桩身应变和桩顶侧移结果可知，浅基坑支护中使用单排微型竹桩能取得较好的支护效果。研究结果可为浅基坑竹桩支护作用机制和工程设计提供参考。

进行压汞试验和SEM-EDS试验研究复合改性前后水玻璃加固黄土，分析其孔隙分布特征、颗粒和孔隙形态以及胶结物形态和化学元素含量，探讨宏观力学特性与微观特征的联系。压汞测试结果表明，改性前后加固黄土具有相近的孔隙分布特征，入口孔径主要分布在0.06～8 ?m之间，大、中、小和微孔隙分界值分别为8、2、0.06 ?m，加固时生成的凝胶填充作用不显著。SEM-EDS测试结果表明，改性后黄土仍保持其粒状、架空、接触-胶结结构不变，但加入硅酸钾材料后黄土颗粒表面变得粗糙并吸附有絮状物，EDS数据显示K元素含量随着硅酸钾掺入量的增加而增大，且试样无侧限强度与K元素百分含量正相关。研究还表明，土的颗粒联结强度和结构形态特征是导致黄土宏观力学性质差异的本质原因，在复合改性水玻璃加固黄土时在保持黄土架空孔隙基本不变的前提下，生成的含K凝胶在改变颗粒表面形态的同时强化了骨架颗粒之间的连接强度，从而改善了土体的强度。

为分析巴西圆盘劈裂法在层状岩体抗拉强度试验中的适用性，在以往层状岩体巴西圆盘劈裂试验成果分析基础上，选取层理砂岩为试验对象，设计并进行了考虑不同层理角度的砂岩巴西圆盘劈裂试验。分析结果表明，（1）层状岩体抗拉强度的各向异性特点非常明显，层理角度对各种层状岩体的劈裂抗拉强度的影响规律是基本类似的，只是影响程度不一样；（2）不同层理角度圆盘试样的破裂面形状差别较大，其破坏模式可以归纳为直线型、折线型和弧形型；（3）当层理角度0°＜β＜90°时，破裂面的发展规律不能严格满足巴西圆盘劈裂试验力学理论模型的假定，采用式（1）计算得到的劈裂抗拉强度只能是一个近似的值；（4）当圆盘试样加载线两侧的岩石材料、层理结构对称分布时，加载时圆盘内的应力分布可以较好地满足其理论计算模型，其试验结果比较准确。研究成果可为层状岩体抗拉强度的准确测定提供较好的参考。

最大、最小干密度是评价砂土密实度的重要计算参数。通过钙质砂的最大、最小干密度试验，揭示了钙质砂颗粒破碎对最大干密度的影响，分析了最大、最小干密度随粒径和含水率的变化规律，并总结了钙质砂的最大、最小干密度的测试方法。研究表明，最大干密度随粒径的增大呈现先减小后增加的趋势；在最大干密度的测试中存在明显的颗粒破碎现象，使测试结果偏大；颗粒破碎量随粒径的增加先增加后减小，其中粗砂的破碎量最大；最小干密度随粒径的增大而减小，单一粒组钙质砂最小干密度的最大值仍然小于级配良好钙质砂的最小干密度，同一粒组的钙质砂的最小干密度随含水率的增大呈现出略有减小的趋势。建议钙质砂的最大干密度试验宜采用电动相对密度仪法，最小干密度试验宜采用量筒法。

膨胀土是一种高塑性、强亲水的黏性土。由于黏土矿物含量较高，膨胀土颗粒的交换阳离子含量也较高，总比表面积较大，在电导率测试指标上反映是膨胀土的导电性随膨胀性的增大而增强。选取强、中、弱3种不同膨胀等级的代表性试样，采用无电极电阻率测定仪和便携式电导率探头，测试了膨胀土泥浆和孔隙水溶液电导率测试，采用原子吸收光谱仪检测了膨胀土孔隙水溶液中的离子种类、含量等。研究表明，膨胀土孔隙水溶液的导电性与膨胀土泥浆的导电性均随膨胀性增大而增大，膨胀土的电导率和自由膨胀率具有良好的线性关系，工程中可以利用这一原理进行膨胀土的快速判别。

甘肃省关山隧道是一条受高地应力影响的大埋深硬脆性闪长岩铁路隧道，位于青藏高原东北缘，构造活跃，运动速率较大，且方向变化显著的六盘山挤压隆升构造区。在隧道开挖过程中围岩变形破坏现象明显，围岩等级低于前期岩体质量分级，表现出强烈的岩体质量劣化和各向异性。针对该问题，除了采用矿物成分和微结构分析寻找原因，还通过现场结构面统计分析对围岩质量劣化和各向异性进行描述，同时运用自行研发的钻孔电视进一步分析开挖前后一定时间间隔内围岩的渐进式变形和破坏。钻孔电视试验结果表明，尽管闪长岩作为一种硬脆性岩体，单轴抗压强度（UCS）高于现场地应力值，但其变形和破坏却普遍发生，开挖过程中新生裂隙迅速发育，原先在高地应力下闭合的裂隙也会重新张开和发展，围岩劣化，稳定性降低。为了进一步分析围岩的变形破坏过程，设计了变压力大小和方向的单轴抗压试验，试验中闪长岩的单轴压力值低于单轴抗压强度，试验结果与钻孔电视试验观测结果吻合，证明了在开挖引起的地应力剧烈变化条件下硬脆性闪长岩结构劣化，存在变形破坏的可能性。在大埋深高地应力条件下，除了岩体的各向异性，地应力的变化也是硬脆性围岩稳定性的重要考量因素。

基于应力理论，设计了一种能测量土中三维应力状态的三维土压力盒，由一个开槽的十二面体基座和6个常规土压力盒组成。根据任一方向上正应力与常规应力表示方法6个分量之间的关系，建立了三维土压力盒测试数据与常规应力表示方法之间的转换矩阵，给出了由测试数据到常规应力状态的计算方法，并进行了误差分析。考虑基座加工便利性和测试过程的便利性要求，着重阐述了等菱形十二面体三维土压力盒的工作原理、制作过程、测试方法和数据处理等关键环节。对某不饱和重塑土进行了一维压缩，并用测试装置测量了土中6个方向的正应力，推演出了对应的常规应力表达值。结果表明，常规应力表示方法中的两个水平应力基本相等且小于竖向应力，同时水平面和两个竖直面上的剪应力很小，与一维压缩的力学特点吻合，测试装置的设计合理。

开展对水泥土搅拌桩软土地基土体试样的GDS（Global Distribution System）共振柱试验，研究不同剪应变、围压、水泥土置换率对土体动力特性的影响。结果表明，水泥土搅拌桩软土地基土体的动剪切模量G和阻尼比D随剪应变? 变化趋势与软黏土一致，在小应变范围内围压和置换率对土体的动剪切模量G和阻尼比D的影响显著，随着剪应变? 增大，围压和置换率的影响减弱；水泥土搅拌桩软土地基土体的最大动剪切模量Gmax与围压表现出良好的线性关系，围压越大，提高水泥土的置换率对土体最大动剪切模量Gmax增强效果越明显。研究结果可为地区水泥土搅拌桩软土地基土体动力参数的取值提供一定的参考。

将建筑废渣按一定比例与黏土掺合形成的渣土混合料用作填筑材料，具有显著的社会经济与环保效益。为了揭示渣土混合料的压实特性，利用击实试验研究渣料含量和初始级配对渣土混合料压实性能及颗粒破碎特性的影响。研究结果显示，与黏土相比，渣土混合料的最优含水率较低而最大干密度较高，尽管渣料的初始级配有所不同，渣土混合料的最优含水率随掺渣量的增加而减小，最大干密度随掺渣量的增加而先增后减，并存在着一个约为30%的最优掺渣量；击实作用下渣料颗粒的相对破碎率随掺渣量的增加而增加，与初始级配均匀的渣料相比，相同掺渣量下初始级配不均匀渣料的相对破碎率较小，但受渣料初始颗粒大小的影响不大；与初始较小颗粒渣料的混合料相比，初始较大颗粒渣料的混合料的最大干密度较大，表明宽级配的渣土混合料压实性能较好。渣土混合料的压实特性通过结合掺渣量、颗粒破碎特性与渣土混合料结构响应分析得到合理解释。

现有土钉墙滑动面的确定方法大多假定圆弧滑动面通过坡脚，但事实并非如此。文中总结了实际中可能出现的圆弧滑动面的4种类型，利用圆弧滑动面圆心坐标与圆弧上3个位置参数的关系建立了不通过坡脚的土钉墙最危险滑动面的搜索方法。根据土钉墙滑动面的类型，讨论和完善了建筑基坑支护技术规程中土钉墙整体稳定安全系数计算公式。在3个算例中将不同方法得到的滑动面和整体稳定安全系数进行对比分析，结果表明文中方法得到的滑动面与其他方法结果接近，说明文中方法的可行性；部分情况下文中得到的滑动面不通过坡脚，而传统方法假定滑动面通过坡脚，二者计算偏差较大；对于除传统方法得到的滑动面之外的3种滑动面类型，在相同滑动面条件下完善后的公式由于考虑了部分土体重力沿滑动面切向的抗滑力作用，计算出的整体稳定安全系数稍大。

采用2次注入菌液方式，制备不同浓度营养盐处理的微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）胶结砂样。通过固结排水三轴试验和碳酸钙定量化学试验测定试样强度参数及碳酸钙（CaCO3）含量，分析了营养盐浓度对胶结砂物理力学特性的影响及碳酸钙沉淀量试样强度指标间的关系。结果表明，同等反应时间、同等体积营养盐溶液条件下，随着营养盐浓度的提高试样强度逐渐升高，且达到一定峰值后再下降；碳酸钙晶体分布形态较好条件下，变形模量随着试样干密度的增加而增加；碳酸钙晶体分布形态和沉淀含量共同影响MICP试样强度的提高，试验中0.5 M试样强度提高效果最好，碳酸钙含量、黏聚力、内摩擦角分别为6.03%、46.9 kPa和41.31°。

Burgers模型只能描述岩石蠕变的前两个阶段，为了描述蠕变全过程，考虑蠕变参数的时间效应及损伤带来的影响，采用非定常黏性元件取代Burgers模型中串联的定常黏性元件，使其能描述加速蠕变阶段。根据损伤变量的变化特征，假定了一个函数，经过Lemaitre应变等效原理，代入Kelvin模型可得到能描述蠕变衰减阶段的模型。试验数据拟合结果显示，改进的Burgers模型能很好地描述加速蠕变阶段，模型拟合曲线与试验曲线基本吻合，相关系数高，参数取值也在合理范围内；非定常Burgers模型更适合描述不同应力下的岩石蠕变特征曲线。

针对某220 kV变电站岩质高挖方边坡，采用极限平衡法和数值分析法，设置不同锚杆打入角度和长度方案对边坡的稳定性进行了计算对比分析，优化了锚杆设计参数，评价了坡顶位移监测、深层水平位移监测和锚杆应力监测对锚杆加固效果。结果表明，（1）随着锚杆打入角度的增加，边坡安全系数先增大后减小，存在最优锚固角度，确定22°为最优锚固角度；（2）边坡下部锚杆受力大于上部锚杆受力，设计时应有重点考虑下部锚杆参数。当边坡安全系数不满足设计要求时，应适当增大下部锚杆截面尺寸或增加锚杆长度；（3）各排锚杆应进行不等长设计，锚杆长度通过极限平衡法量取潜在滑动面到坡面的距离进行确定和验算；（4）现场监测结果显示优化设计后的锚杆参数加固效果良好，经济效益可观。

传统获取岩石单轴抗压强度参数需要钻进取样、加工制作等严格的试验步骤，需要建立一种参数易于获取且准确的岩石单轴抗压强度预测公式。基于岩石物理力学参数的内在联系，建立了岩石单轴抗压强度与岩石P波模量的关系式。根据英安斑岩和页岩两种岩石的干密度、P波速度及单轴抗压强度的测试数据，采用线性拟合的方法建立了岩石基于P波模量的单轴抗压强度预测公式，并采用统计检验的方法对上述预测公式与传统基于P波速度的预测公式进行了对比分析。结果表明，所建立的强度预测通式简单、精度高，模量容易获取，具有很强的实用性。

基于郑州三环快速路工程开展的6个场地19根大直径灌注桩现场足尺试验，通过对比分析后注浆桩与未注浆桩实测结果，研究桩端后注浆对大直径灌注桩承载变形性状、荷载传递规律、桩端承载特性及桩侧摩阻力发挥性状的影响。结果表明，桩端后注浆条件下大直径灌注桩承载变形性能明显提高，且提高幅度受注浆龄期影响较为显著；在黄河中下游以中密～密实粉土、粉细砂及可塑～硬塑粉质黏土为主要冲积地层中桩长40 m左右的大直径灌注桩表现为摩擦型桩，但相比于未注浆桩，桩端后注浆桩传递至桩身下部及桩端的荷载更小；桩端后注浆在桩端下形成水泥沉渣坚硬固结体，有效地处理了桩端沉渣问题，且通过渗透劈裂作用，形成深度可达1 m的网状分布的水泥胶结体，加之对桩端土层的压密效应，显著提高了桩端支承性能与承载刚度；桩端后注浆显著提高大直径灌注桩桩侧极限摩阻力发挥水平，并降低了桩侧极限摩阻力对应的桩土相对位移，使得大直径灌注桩在较小的沉降下表现出较高的承载能力。

微生物固化技术（MICP）是岩土工程领域新兴起的一种不良地基处理技术，不同地基土体之间的颗粒粒径并不相同，其固化效果也可能存在一定差别。选用3种不同颗粒粒径范围的砂土进行微生物固化处理，并基于无侧限抗压强度试验、孔隙体积测量和洗酸处理，从宏观角度分析颗粒粒径对微生物固化效果的影响。结合扫描电镜测试，从细观角度对微生物固化机制进行了初探。研究结果表明，微生物固化砂土中碳酸钙晶体以颗粒簇形式堆积在砂土颗粒表面及颗粒间接触处，其尺寸随碳酸钙晶体堆叠程度的增加而增大；对于颗粒粒径较小的砂土，颗粒间孔隙较易被碳酸钙晶体填充密实，固化试样内有效碳酸钙晶体比例较大，“结构性”较强，无侧限抗压强度较高。

尾砂是矿山充填的主体材料，属典型松散介质，在外力及自重作用下具有明显的压密特性。不同压密条件下尾砂物理力学性质也随之变化，但迄今还没有较合理的计算方法。以大红山铜矿尾砂为研究对象，采用origin软件自定义函数对尾砂三联杆高压固结试验结果进行拟合分析，得到尾砂密度随外加载荷变化的关系满足幂函数特征。通过分析采场内尾砂微元体自重条件下的受力平衡条件，得到大空区尾砂充填体密度随高度的变化关系满足幂函数特征，函数为可积分函数，尾砂密度随高度的增大而增大，增长速率逐渐减小。Fluent数值模拟计算结果和工业试验结果表明，所得尾砂充填体自重压密模型与实际情况相符很好，具有较高的工程指导价值。

钻孔摄像技术能够采集到大量地下岩体内的结构面数据，分析其数据有助于进一步揭示结构面的空间分布规律和组合关系。针对钻孔内获得的结构面几何参数的特殊性，提出了综合倾角、倾向和位置深度等参数的特征点描述方法，在局部坐标系下对结构面特征点的描述方法及计算过程进行了阐述，推导出了结构面几何参数与特征点坐标之间的转换公式，在全局坐标系下对特征点坐标进行了归一化处理，最后对空间坐标系下特征点的分布规律进行了探索。研究结果表明，（1）空间坐标系下的结构面特征点是结构面几何参数和空间位置的综合反映；（2）特征点在空间的分布反映了结构面的空间组合关系。为结构面的统计分析提供新的思路和方法，有助于开展结构面的空间分布规律和交切关系研究，对钻孔摄像技术的发展和以结构面几何特征为基础的岩体稳定性评价起到积极的推动作用。

有孔管桩能够有效地加速超静孔隙水压力时空消散，减轻沉桩效应对周围环境的不利影响，但桩身开孔引起的应力集中现象会削弱桩体承载力。为探讨桩身开孔对管桩承载性状的影响，采用室内模型试验方法，在软土地基中开展无孔管桩和3种不同布孔方式的有孔管桩单桩静载荷试验，对竖向荷载下引起桩顶沉降及桩身不同位置的应变进行了监测和分析，获得了各种管桩的Q-s曲线、桩身轴力及桩侧摩阻力的分布规律。对比分析可知，星状开孔有孔管桩的桩身轴力削弱情况最小，双向对穿有孔管桩的桩侧摩阻力最大。

为了解加入纤维对水泥土力学性能的影响，对素水泥土及纤维水泥土进行了无侧限抗压和疲劳试验。研究结果表明，添加纤维可小幅度提高水泥土的抗压强度；与素水泥土相比，纤维水泥土在达到应力峰值时的应变明显增大，破坏后的残余强度也有所提高；纤维的加入提高了水泥土的延性，减少了裂缝的开展，改善了其力学性能；添加纤维后水泥土抵抗疲劳的能力明显增强；掺入纤维对水泥土抗疲劳能力的提高程度远大于其对水泥土无侧限强度的提高程度；水泥土的应力水平和疲劳寿命之间具有单对数线性关系；在循环荷载作用下水泥土表现为低应力性破裂特征。

岩体质量等级分类在实际的工程中有着很重要的作用。基于主成分分析（PCA）法和与Fisher判别分析法相结合建立岩体质量等级判别模型，选取单轴抗压强度、岩体体积节理数、声波纵波速度、节理面风化变异系数、节理面粗糙度系数和透水性系数6种指标作为岩体质量分级判别的判别因子。以永平铜矿露天矿区工程岩体特征资料中的20个样本为训练样本，10个为待判样本，对该模型进行检验和应用，并与传统的RMR法、Fisher判别分析模型的结果进行比较，相应正确率分别为87%、70%、77%，判断结果表明利用主成分分析法和Fisher判别分析法建立的模型判别能力更高。

相比于宽基坑，狭窄基坑具有更好的稳定性和更小的变形，表现出明显的尺寸效应，相同挖深时窄基坑围护结构的入土深度可适当减小。目前设计采用的基坑稳定性分析方法基本上都没有考虑开挖宽度对安全系数的影响，导致狭窄基坑设计偏于保守。为保证窄基坑滑裂面也能够形成，通过移动滑动圆弧圆心方法，使滑裂圆弧通过围护墙底和基坑底与对侧围护墙的交点，以该滑裂面计算的抗隆起稳定安全系数 值可以考虑基坑宽度的影响。基于该理念，根据宽窄不同，把基坑分为不同种类，分别对应不同的Ks值计算方法。该方法可以在基坑足够宽时过渡到现有规范方法，保证与既有规范的统一，在狭窄基坑时， 。计算分析表明，在基坑设计时忽视尺寸效应，片面强调插入比是不科学的。由于仍然采用传统的抗隆起稳定安全系数的滑裂面形式，计算方法没有过大变化，适合在基坑设计和施工中推广应用，文中方法为狭窄基坑减小围护插入深度提供了理论依据。

在分析刚性桩复合地基变形机制的基础上，提出采用桩顶垫层压缩量法计算复合地基的最大沉降量。计算中桩的沉降量根据以往桩的载荷试验资料由经验确定，主要计算桩顶垫层的压缩量，计算中考虑了垫层压缩模量随荷载水平的变化。将收集到有沉降观测资料的28个工程实例的计算结果列于表中，对其中的3个进行了详细介绍，计算结果与实测资料、规范法计算结果进行了比较。该法的计算结果更接近实测资料。

推导了考虑剪应力作用时横观各向同性岩体中圆形巷道的位移解析解，利用参数可辨识条件对考虑剪应力作用时横观各向同性岩体中圆形巷道位移反分析的惟一性进行了探讨。结果表明，无论布置多少个测点也不能惟一地反分析出所有7个参数，必须至少已知3个参数，才有可能惟一地反分析出其他参数；水平与竖直地应力分量是否为 0 对反分析惟一性有一定影响；3个地应力分量的可辨识性最好，各向同性面上的弹性模量和泊松比次之，垂直于各向同性面方向的弹性模量和泊松比最差。与不考虑剪应力时位移反分析惟一性结果相比，考虑剪应力时参数的可辨识性顺序不变，但是条件惟一的比例降低，不惟一和绝对惟一的比例增加，说明考虑剪应力能够提高位移反分析的惟一性。工程实例计算表明，推导的位移解析解和反分析惟一性探讨结果能够很好地指导岩体参数反演计算。

基于模型试验方法，开展砂土中竖向荷载作用下低承台2×1和2×2扩底楔形桩群桩桩-土相互作用模型试验，测得不同荷载等级下桩顶荷载-沉降关系曲线、桩端阻力以及桩身轴力等分布规律，同时开展扩底楔形桩单桩竖向承载特性试验作为对比分析。结合JGJ94规范规定的承台效应系数和群桩效应系数，对扩底楔形桩群桩竖向极限承载力进行了理论计算分析。研究结果表明，文中试验条件下竖向荷载作用下低承台2×1和2×2扩底楔形桩群桩的综合效应系数分别为1.16和1.10；无承台作用下2×1和2×2扩底楔形桩群桩的群桩效应系数分别为0.95和0.88；理论计算中扩底楔形桩承台效应系数和群桩效应系数可以参照等直径桩的相关规范取值。

膨胀力是膨胀岩土地区工程设计和施工中的重要参数，目前常用的膨胀力试验方法主要有膨胀反压法、平衡加压法和加压膨胀法3种。膨胀力大小容易受试验方法的影响。为了研究试验方法对膨胀力的影响，以延吉膨胀岩为研究对象，采用上述3种方法开展了不同初始含水率试样的膨胀力试验，分析比较了3种试验方法的特点和适用范围。结果表明，膨胀力具有强烈的水-力路径效应，3种方法确定的膨胀力存在较大差异，膨胀反压法测得的膨胀力最大，加压膨胀法最小；3种方法确定的膨胀力与初始含水率之间存在明显的线性负相关关系，随着试样初始含水率的增加，不同方法得到的膨胀力与初始含水率的关系曲线逐渐靠拢，水-力路径对膨胀力试验结果的影响逐渐减弱，每一种方法有其自身的特点和特定的适用范围，膨胀力测试应该根据实际工况选择合适的试验方法。

工程中多采用基础上拔静载试验中基础顶部荷载-位移曲线获取基础的承载力，忽略了基础周围土体的变形破坏过程，而实际工程中均是基础周围地基土体发生破坏。为研究扩底基础与其周围土体在抗拔承载特性方面的差异，以黄土地基中的9个扩底基础为研究对象，通过现场全尺寸基础的上拔静载试验，分别获得基础顶部与地表的上拔荷载-位移曲线，并进一步对基顶与地表处的荷载-位移曲线变化特征、抗拔承载力取值进行对比分析。结果表明，两处的荷载-位移曲线变化特征相似，相同上拔荷载作用下地表处的位移量均小于基础处位移量，差异以初始弹性阶段变形最为突出；两者在弹性极限荷载QL1取值方面，相差较大，但随着地基基础由弹性向塑性发展，差异逐渐减小，两者塑性极限荷载QL2取值基本相同。结合上拔扩底基础的破坏模式，分析出上述差异主要由于基础与周围土体之间变形不协调所致，加载初期基础顶部的上拔位移包括基础拔出量和上部土体压缩量，当上部土体压密后压缩变形消失，地基基础成为一个整体，上拔基础与周围土体的变形趋于协调。

将S变换时频分析技术引入微震信号波形分析领域，通过震源破裂尺度，研究微震信号频率特征与岩体变形破坏之间的联系。以西南地区3个水电工程作为研究对象，将大量微震监测数据作为统计样本以减小外部因素对参数计算的影响。在该基础上统计、分析岩体破裂尺度与微震信号频率之间的关系，结合大渡河猴子岩水电站地下厂房微震与多点位移计监测资料进行工程实证研究。研究结果表明，当岩体破裂尺度增大时微震信号高频成分减少，表现出低频特征；在围岩变形过程中微震信号高频成分呈现出先减少再增加的演化规律，围岩发生明显变形前微震信号出现由高频向低频转移的现象，因此，可将聚集区域内微震信号频率降低作为该区域岩体宏观变形破坏的前兆信息。研究结果可为基于微震监测的岩体工程稳定性分析及其灾害预测预报提供参考。

2013年7月10日发生的四川省都江堰市中兴镇三溪村五里坡滑坡-碎屑流，属于典型的降雨型高位斜向层状岩质滑坡-碎屑流灾害。在前人研究成果梳理和进一步野外调查的基础上，分析总结了五里坡滑坡-碎屑流的成因及演化模式，并对五里坡高位滑坡在降雨作用下的后缘裂隙扩展判据和滑坡启动判据进行了定量计算。研究表明，五里坡滑坡的演化模式为后缘拉张裂隙形成→降雨作用下裂缝开始扩展→动、静水压力联合作用下斜坡沿泥质软弱层滑动→后缘拉裂槽形成→“7?10”强降雨诱发滑坡复活→滑体前缘临空崩落、加速→崩滑体沿沟谷铲刮、运移→堆积停止。从力学角度推导了前期降雨作用下滑体后缘裂缝自动扩展的最小深度、滑坡失稳的临界水头高度和临界降雨强度的计算公式，得出充满水的后缘裂缝在静水压力作用下开始自行扩展的临界深度为11.3 m；后缘裂隙贯通至滑带后，当五里坡斜坡体在后缘裂缝水头高度达到9.8 m时滑坡处于启动的临界状态。

膨胀土作为“工程中的癌症”在我国分布广泛，为有效评估施工过程中膨胀土堑坡的稳定性状况，基于广西、云南、河南、北京等地22条公路膨胀土路段的调研数据，分析膨胀土堑坡的孕险环境、施工期的致险因子及工后动态反馈信息，遴选出主控膨胀土堑坡稳定性的二级8类24项评价指标。通过统计与理论分析相结合，确立各评定指标的分级标准，并采用层次分析法确定指标权重。基于模糊层次分析法（Fuzzy-AHP）计算各指标相对隶属度向量，最终建立膨胀土堑坡稳定性的动态风险评估模型。针对南友路膨胀土堑坡工程，采用所建评估模型分别进行施工前孕险环境评估与施工期及工后致险因子动态评估，与现场工况的对比分析表明，评估结果与堑坡实际工况吻合性较好，验证了该理论与模型的合理性及实用性，为整个施工过程中膨胀土堑坡稳定性等级动态定量识别提供了一种有效的方法和途径。

以往研究中倾倒变形研究在反倾边坡较多而在顺倾边坡中很少，对两种不同结构的边坡形成倾倒体的异同点更是存在较多空白。在总结大量倾倒体实例基础上，对层状反倾和顺倾边坡倾倒变形形成条件及发育规模特征进行了详细研究。结果表明，顺倾边坡若发生倾倒，通常表现为坡高 100 m，边坡坡角 35°，岩层倾角 60°，岩性为薄层或薄层与中层互层的软岩、软硬相间的岩石；反倾边坡当坡角 30°及岩层倾角 30°就可能发生倾倒，其岩性为薄层～中厚层状的软岩、硬岩及具有似层状结构的坚硬岩石均可；提出层状岩质边坡“倾倒临界倾角 ”的概念，对于顺倾边坡， 60°，当 时边坡将可能产生倾倒破坏，当 时边坡通常产生顺层面的“滑移-弯曲”或“滑移-拉裂”型破坏；反倾边坡 30°，当 时边坡才可能演化成明显倾倒变形，当 时边坡不会倾倒或倾倒不明显；对于地质条件基本相同而坡体结构不同的两种边坡，反倾边坡形成的倾倒体无论是发育分布面积还是倾倒深度通常是大于顺倾边坡的，而且一旦形成倾倒体，二者的规模通常是深层的、大型或特大型的；倾倒体的分布面积和倾倒深度均呈现一种随坡高的增加而增加的趋势，坡高 250 m时其分布面积和倾倒深度表现为陡然增加，并且反倾边坡增加幅度大于顺倾边坡。

膨胀土边坡危险滑面受裂隙面影响，常位于强弱风化层界面，且近似为直线，滑坡后缘一般为垂直张拉裂缝，下部主滑床呈近水平状。基于上述特性，提出滑坡体的三折线刚体简化模型，滑体内土体强度采用多次干湿循环后稳定值，并根据整体刚体的静力平衡推导建立边坡安全系数求解公式。以秦淮东河膨胀土边坡为实例，开展膨胀土干湿循环室内试验，并利用推导公式求解边坡长期稳定系数，计算结果与FLAC强度折减法求解结果接近。设计程序分析了强风化层厚度和膨胀土层厚度对边坡安全系数求解值的影响，发现后者随前两者的变化先急剧减小后趋于平缓，在一定范围内影响较大。考虑浅层土体强度和强风化层深度在干湿循环不同阶段的变化，求解了各阶段强弱风化层交界面上滑面的安全系数，发现其呈现指数衰减的趋势，边坡主要在6次干湿循环后发生失稳，滑面深度在1.83 m左右。

通过搜集大量文献，系统地总结了地表沉降槽特性参数的取值方法，并以中国20多个城市的地铁工程地表沉降实测资料为背景，基于Peck公式反演分析法，获取了隧道在不同相对埋深 、不同地层条件和不同施工方法下的地表最大沉降量 、沉降槽宽度k、地层损失率 等参数的变化规律。研究结果表明，（1）采用Peck法估算地表沉降需要基于大量实测资料和结合地域特性和具体施工方法才能得到比较合理的预测结果，不同地区地铁隧道的相对埋深 为0.55～4.43，其地表最大沉降量 为 1.5～ 146.0 mm，沉降槽宽度系数 为0.13～1.60，地层损失率 为0.06%～6.90%，其中 和k与 呈反相关， 受施工工艺和地层条件影响较大；（2）砂性土地层中浅埋暗挖法及其辅助工法的灵活性优于盾构法，黏性土及其互层地层中的盾构法施工在控制地层损失上较浅埋暗挖法要好。

软土地层盾构施工易沉降过大导致轴线偏差，出现调坡困难，甚至影响后期列车运行速度，注浆抬升是轴线偏差治理的一种方法。宁波轨道交通某区间在施工过程中因对地层变化理解不彻底，导致沉降过大，调坡困难，为了不造成结构破坏，不影响工程工期，使隧道线型得到改善，对隧道结构整体抬升进行了实践。通过对地质情况分析，结构验算，注浆工艺研究，提出了下部注浆，内部支撑，实时监控，即时调整的思路，在注浆过程及时调整浆液。经过精细化管理，该区间最大稳定抬升量达3 cm。工程实践表明，注浆工艺和内部支撑对抬升阶段通用环管片结构安全起到重要作用，浆液的选择对后期稳定非常重要。该工程探索了软土地层盾构隧道不均匀沉降治理、控制措施，可为其他盾构隧道沉降治理提供参考和抬升设计提供依据。

受库水位涨落及降雨等影响，库区滑坡位移表现出明显的周期性。基于位移时间序列分析，将滑坡监测位移分解为趋势项与周期项之和。趋势项反映滑坡变形的长期趋势，其主要受滑坡本身地质结构等因素影响。周期项反映滑坡变形的波动性，其主要受外部因素影响。以三峡库区巫山塔坪滑坡为例，考虑长江水位与降雨量影响，采用H-P滤波法从滑坡位移中分解出趋势项及周期项，利用差分自回归滑动平均模型（ARIMA）对趋势项进行平稳处理并计算趋势项预测值，利用向量自回归模型（VAR）计算周期项预测值。趋势项预测值与周期项预测值之和为滑坡位移预测值。与实际监测值及多种方法分析比较，表明综合预测所得结果能较好反映滑坡变形的趋势性和波动性，位移预测效果较好。

以上海地区某深软场地地铁狭长深基坑为工程背景，对开挖引起的地表和周边建筑物沉降、地下连续墙侧移、墙顶和立柱竖向位移等的监测数据进行了详细地统计和分析，探讨了深软场地狭长深基坑变形的时空分布特征及其主要诱因。对比分析实测墙体最大侧移?hm和最大地表沉降?vm与已有统计结果和经验预测结果，结果表明深软场地狭长深基坑的变形时空效应非常明显。与已有上海地区深基坑工程实测统计得出的地表沉降预测结果相比，狭长基坑周围地表沉降曲线基本符合已有的经验预测结果，但与已有的实测统计结果相比，实测墙体最大侧移?hm和最大地表沉降?vm与开挖深度的比值平均线明显低于已有的统计结果，主要原因是针对地铁狭长深基坑特点采用的地连墙和多层内支撑的围护结构体系明显区别于一般深基坑的围护结构体系所造成的，表明该围护结构体系能够很好地控制狭长深基坑的变形发展。

城市地下空间开发中经常遇到已建隧道上方进行基坑开挖的情况，如何提前预测已建隧道的纵向变形是目前工程界普遍关心的问题。基于能够考虑土体变形连续性的Kerr地基梁理论，分别将已建隧道简化为欧拉伯努利梁和铁木辛柯梁，将Mindlin基本解积分得到已建隧道纵向上的附加荷载，建立了基坑开挖卸载对下卧已建隧道影响的解析分析方法，探讨了隧道剪切刚度对隧道纵向变形的影响。研究发现，当隧道剪切刚度趋于无穷大时，Kerr地基上的铁木辛柯梁退化为欧拉伯努利梁，当隧道等效剪切刚度有效系数 时，已建隧道的剪切刚度对其纵向变形和纵向曲率产生显著影响，必须予以考虑。将文中的分析方法应用于郑州市某基坑工程，通过实测数据反分析得知水泥土有效卸荷系数为0.22，对快速开挖、快速等量加载的抽条开挖方式用各条基坑独立开挖，计算结果叠加的方法进行预测，将预测的结果与地铁最终上隆量进行对比，较为吻合。

提出基于贝叶斯理论的抗剪强度参数最优Copula函数识别方法，首先简要介绍了基于Copula函数的岩土体抗剪强度参数相关结构表征方法，给出常用的识别最优Copula函数的最小平方欧氏距离法和AIC（akaike information criterion）准则。其次，采用蒙特卡洛模拟方法验证了贝叶斯理论识别最优Copula函数的有效性，比较了3种方法的最优Copula函数识别能力，并分析了影响贝叶斯理论识别精度的主要因素。最后，收集了实际工程共23组抗剪强度参数试验数据，研究了贝叶斯理论在抗剪强度参数最优Copula函数识别中的应用。结果表明，贝叶斯理论能够有效地识别表征抗剪强度参数间相关结构的最优Copula函数，且能有效考虑先验信息对识别结果的影响；与传统的最小平方欧氏距离法和AIC准则相比，贝叶斯理论的识别能力和识别精度都更高；抗剪强度参数的样本数目、相关性大小、真实Copula函数类型以及先验信息都对贝叶斯理论的识别精度具有重要的影响。此外，常用的Gaussian Copula函数并不总是表征抗剪强度参数间相关结构的最优Copula函数。

为解决谢桥煤矿1232(3)工作面回风巷道围岩控制的技术难题与经济合理性问题，运用正交实验方法，以巷道两帮与顶底板收敛量为指标，对不同因素不同水平的正交实验数据进行极差分析，得出锚杆直径与间排距为影响回风巷道围岩控制效果的主要敏感因素。同时，选定技术与经济指标，通过分析各关键因素对围岩控制效果的影响情况得出2组局部优化方案，并借助灰色关联分析方法对不同方案进行综合分析和决策，得出最终优化方案。现场实际应用表明，支护参数优化后巷道围岩变形得到有效控制，技术经济效益显著。

滑坡的类型一般可分为牵引式滑坡、推移式滑坡和复合式滑坡，根据其滑面的发展形态，依次表现为前进式渐进破坏模式、后退式渐进破坏模式和复合式渐进破坏模式。基于岩土体应变软化特性，揭示了滑坡渐进破坏过程的本质是滑带力学参数弱化的过程，初步探讨了3种类型滑坡渐进破坏过程的远动特点和力学特征和滑坡渐进演化过程。以不平衡推力法和3种类型滑坡的演化特征为基础，提出3种类型滑坡渐进破坏过程中临界状态条块确定方法，通过建立滑坡渐进破坏稳定性计算模型和计算公式，提出滑坡随着渐进演化过程的滑带参数取值方法，并阐述了渐进破坏过程的稳定性计算实现过程，实现不同类型滑坡渐进破坏过程的稳定性分析。以3个典型滑坡为例，分析得出滑坡渐进破坏过程中牵引式滑坡和复合式滑坡稳定性降低速率由大到小再到大和推移式滑坡稳定性降低速率由小到大的过程，3种类型滑坡在渐进破坏过程中不同部位对稳定性的贡献不同，验证了不同类型滑坡的变形规律。研究结论可对不同类型滑坡的稳定性发展进行初步预测和为滑坡治理提供指导意义。

受风、波浪等荷载作用海上大直径单桩的水平循环受荷特性在其设计中更为关键。基于有限差分程序，通过开发用户子程序实现土体刚度衰减模型的嵌入，分析循环次数和荷载特征对桩基累积变形的影响规律，并讨论累积变形预测模型的适用性与可靠性。研究结果表明，密砂地基中荷载值的增加将导致累积变形发展加快，设计最大循环荷载值应控制在0.58倍的桩基静承载力内；对数模型能较好地预测小循环荷载值作用下桩基累积变形，而低估较大荷载值引起的累积变形；幂函数模型较好地反映不同荷载作用下的桩基累积变形发展规律，且模型参数α的取值随着荷载幅值的增加呈线性增大，并给出了不同荷载下幂函数模型的设计参数。

在上跨隧道的基坑工程中基坑开挖常引起下卧隧道发生结构变形，限制隧道的隆起变形成为基坑施工控制的关键。详细介绍了该类工程的特点，包括交叉形式、隧道变形特点、常见控制措施等，对近期国内发生的39例类似工程进行分类总结，分析了隧道纵向最大隆起变形与各影响因素间的关系，并提出了隧道最大隆起变形的预测模型。结果表明，该类工程中工程地质对隧道的隆起变形影响较大，工程地质条件越差隧道的隆起变形越难控制；开挖深度、基坑面积、基坑形状同样是影响隧道隆起变形的重要因素，基坑开挖面积及深度越大，形状越不规则，隧道的隆起变形越大；在软土地区，当基坑开挖面积及深度较大时设置抗拔桩能显著减小隧道的最大隆起变形。

基坑支护方案决策受决策者的风险态度和指标的随机模糊性影响与控制，是一个复杂的不确定性决策难题。应用联系数与累积前景理论的耦合方法，探讨了基坑支护方案的联系累积前景理论优选新模型，即首先基于原始规范化的决策信息确定正、负理想方案，再基于联系数理论定量统一描述待选方案与正、负理想方案间的确定和不确定关系，以构建基于联系前景效用价值函数的综合决策模型，并求解最优的权向量，确定合理的基坑支护方案。实例应用和与其他方法结果对比表明，文中方法应用于基坑支护方案优选是有效可行的，且能定量表达待选方案与理想方案间的联系和转化态势，避免了基坑支护方案决策过程的非理性。

近些年国内进行了多处的人工堆山工程，其特点是堆载分层施加、荷载分布面积大、施工期较长且总荷载非常大，常规地基处理不能满足堆山荷载对地基承载力的要求。结合堆山工程逐级施加的堆土荷载之间通常有较长时间间隔的特点，认为地基可在分级堆填间歇时间内发生一定程度固结有效应力提高，导致土体强度增加，因此地基承载力也产生相应的提高，利用固结引起土体强度增长导致的承载力提高是堆山工程成功的关键。应用有效应力法分析了土体固结引起强度增长的机制和计算，提出不排水条件下考虑土体强度增长的地基承载力分析方法，运用该理论对比分析了两个人工堆山工程案例，对堆山工程提出建议可供类似工程参考。

将全尾砂作为充填料进行充填法采矿，不仅可以降低采矿成本，而且还能够实现固体废弃物资源化利用，同时将固体废弃物充填地下保护环境，维护生态平衡。由于尾砂粒径较细，需要与棒磨砂、戈壁砂混合作为充填料应用于充填采矿，有必要开展混合充填骨料的配比优化研究。首先，分别测试了棒磨砂、戈壁砂和尾砂3种骨料的粒径级配和不均匀系数。然后进行了9组配比的胶结充填体强度试验，在该基础上对试验样本进行训练，建立了神经网络预测模型。最后采用该预测模型，进行混合充填骨料正交设计方案的充填体强度预测，并分别采用极差分析和回归分析，揭示了充填体强度与混合充填骨料特征值之间的关系。研究发现，混合骨料平均粒径和不均匀系数不同，充填体早期和后期强度存在显著差异；平均粒径较小的混合骨料早期强度较高，而平均粒径较大者则更利于提高充填体的后期强度。

地裂缝是黄土地区的一种典型地质灾害，地震波在地裂缝场地中的传播规律是工程界比较关心的一类问题。为了研究地震波在地裂缝处的传播规律，引用西安地区地裂缝界面的等效刚度系数和裂缝面的接触面连续条件，基于运动方程的基本解答，在考虑转换波产生的前提下得出了求解西安地裂缝处地震波透反射系数的频域方程组。对入射角、入射波频率和地裂缝介质等效力学参数的变化对地震波传播规律的影响进行了分析。结果表明，地裂缝对地震波的传播起到了一定的高频滤波作用，当入射波频率较低时波动的传播主要以透射波为主；等效法向刚度只影响P波的传播，等效切向刚度对P波和SV波都有影响；相对于法向刚度，切向刚度的变化对的透反射系数的影响更为明显。

工程围岩是一种高度非线性的复杂动态系统，其影响因素众多，单一的评价指标已不能准确描述围岩分类情况。目前，综合考虑多种指标评价围岩分类的方法很多，但围岩评价指标之间或多或少存在一定的相关性，其评价指标中存在一些服从非高斯分布的指标，无法满足概率神经网络（PNN）样本层中采用高斯分布作径向基函数的要求，因此，提出一种对称Alpha稳定分布（SaS）。SaS有更广泛的数学表达，其径向对称特性还可充当PNN样本层中高斯分布。在SaS的基础上，建立广州抽水蓄能电站二期工程围岩分类评价的SaS-PNN模型。预测结果表明，SaS-PNN模型具有良好的预测效果，其误判率为为4.55％。可为地下工程围岩分类评价提供一种新思路。

用于公路软基处理的塑料套管桩是由预先打设在地基中的塑料套管内浇注混凝土组成的。通过在塑料套管桩身埋设钢筋应力计，完整测试了路堤填筑荷载过程及预压期内路堤荷载作用下塑料套管桩的荷载传递机制，同时提出了钢筋应力计的修正方法。试验结果表明：单桩静载下塑料套管桩身轴力沿深度逐渐减小且无负摩阻力；在路堤荷载作用下塑料套管桩桩身轴力沿深度先增大后减小，负摩阻力分布在桩长上部3/5范围内，且随着填土荷载的增加，负摩阻力和正摩阻力都逐步增加，但在监测期内负摩擦力中性点位置保持不变。

传统剩余推力方法的基本假设仅适用于理想塑性材料或应变硬化材料，对具有应变软化特性的坡体其适用性受到限制。基于土体的应变软化性质，探讨了其剪应变和抗剪能力的对应关系。通过引入条块底部的应变协调方程，对滑坡条块推力计算方法进行改进，提出了考虑应变软化特性的滑坡抗滑桩设计推力计算新方法。实例分析表明，改进的方法计算得到的滑坡当前稳定性系数介于分别取峰值强度和残余强度所获的结果之间；所得的抗滑桩设计推力值相较残余强度算得的值小，较峰值强度算得的值大，介于两者之间；能考虑土体应变软化特性的设计推力计算是依据滑坡当前状态进行，既能够起到及时遏制滑坡进一步发展的作用，又比较符合坡体实际情况。

对基坑开挖期间近邻地铁车站和隧道变形等进行分析，总结基坑开挖期间近邻地铁车站、隧道变形的发展规律。以量化的形式定义表征隧道不均匀变形程度的不均匀变形参数 ，并对地铁车站引发的隧道近站部分不均匀变形分布及其大小预测进行研究。研究表明，基坑开挖期间地铁车站表现为上浮而近站隧道表现为沉降；基坑开挖期间地铁车站和近站隧道之间的位移差显著，对隧道结构的损伤严重；基坑开挖对近站隧道的影响范围约为基坑开挖深度的4倍；地铁站引发的近站隧道不均匀变形主要分布在距地铁站1倍基坑挖深的范围内，得到的 分布预测公式可对隧道近站部分不均匀变形的大小和分布进行预测。所得结论及某工程参数A、B的取值可供类似工程参考。

为研究钢管抗滑短桩加固滑坡体的受力特性，在中国地质调查局地质灾害防治技术中心完成了4组不同桩长的钢管抗滑短桩加固碎石土滑坡的室内物理模型试验。测试堆载施加的滑坡推力作用下桩后、前土压力和桩身应变，观察滑体前缘变形破坏形态，分析滑坡推力、桩前土体抗力和桩身弯矩的分布规律试验。结果表明，滑坡推力的分布和桩前土体抗力和桩身弯矩是“S”型分布，确定了抗滑短桩的危险截面。对比分析桩长变化钢管抗滑短桩的受力特性，初步拟定钢管短桩能发挥抗滑效果的桩长下限值，即钢管抗滑短桩位于滑体中的长度应不小于滑体厚度的2/3。

黏性土场地的工程特性评价是工程师们所关注的重要研究课题之一。电阻率法在环境监测、地质勘查等方面具有全面性、原位无损、速度快等特点被广泛应用，对上海地区典型的5个黏性土场地进行电阻率测井以及相应工程特性测试，测试分析了电阻率随场地黏性土层的含水率和密度等状态参数的变化规律，并提出了基于电阻率的黏性土工程特性评价方法。研究表明，电阻率随含水率减小呈指数函数增加，随密度增加呈线性函数降低；与土颗粒比表面积相关的土的塑性指数与电阻率之间呈指数函数关系；剪切特性和压缩特性都与黏性土的孔隙特性相关，而电阻率是土的孔隙特性反映指标之一，电阻率与黏聚力和压缩系数呈指数函数关系，与摩擦角和压缩模量呈线性函数关系。根据上述分析得出电阻率可以作为黏性土场地的工程特性评价指标。

针对节理岩质边坡稳定性分析问题，开展了基于Hoek-Brown破坏准则的强度折减法研究。边坡的失稳过程是一个渐进累积破坏过程，破坏过程中各强度参数的衰减程度不同，在强度折减法中对应的折减系数也不同，不同折减系数间关系的确定及其综合安全系数的定义值得深入探讨。首先从岩体材料软化（硬化）特性出发，根据岩体强度参数从峰值强度到残余强度的变化规律，推导了Hoek-Brown破坏准则中3个强度参数折减系数间的数学关系式，然后以折减前后滑面上抗滑力之比定义综合安全系数来评价边坡的稳定性，最后结合算例验证了该方法的合理性，可有效应用于节理岩体边坡的稳定性分析。

均匀地应力场中球形洞室开挖问题可以简化为空间轴对称问题，为分析和评价球形洞室开挖的稳定性，采用有限差分方法对平衡方程与变形协调方程进行离散，将洞室围岩潜在塑性区划分为一系列的球壳，并考虑岩体的应变软化行为，可以得到满足线性Mohr-Coulomb（H-C）准则和非线性Hoek-Brown（H-B）屈服准则的围岩体塑性区范围及相应的应力与变形分布。计算结果表明，随着离散步的增加，数值解逐渐收敛，文中解与已有文献的结果完全吻合，且计算效率更高。对一组强度参数遵循CWFS（黏聚力弱化与摩擦角强化）规律的围岩体内塑性区范围、变形与应力的分布进行了分析，并与常规的应变软化模型的计算结果进行了对比，CWFS模型的结果更合理一些。

模型范围是影响数值分析计算精度与效率的重要因素，针对深埋隧洞开挖数值模拟分析问题，采用有限差分软件FLAC3D和复合失稳准则，对计算模型的纵向范围取值问题展开研究。首先分析了深埋隧洞开挖过程中围岩纵向变形以及未开挖岩塞对围岩变形的约束作用，然后研究了近端边界和远端边界对监测断面位置处围岩变形的影响，最后采用最小二乘法对多组计算结果进行了位移误差分析，并给出了纵向模型范围的取值建议。研究结果表明，当监测断面距掌子面大于10倍洞径时，未开挖岩塞的约束作用基本消失；远端边界以及近端边界与监测断面的最大位移误差值之间均基本满足幂函数关系，且远端边界对监测点位移误差的影响要大于近端边界；深埋隧洞开挖数值模拟中，纵向模型范围取7.5倍洞径即可满足一般数值分析的精度要求。

为研究地应力对溶洞稳定性的影响，依据中国大陆地壳应力环境基础数据库及地应力分布规律计算公式建立了地应力模型，并辅以少量的测孔予以验证。基于地应力、Hoek-Brown屈服准则等模型，利用有限差分软件，结合剪应力分析和塑性区分析，针对不同地应力环境下溶洞的剪应力变化情况和破坏特点进行分析和总结发现，溶洞的稳定性与其所处的地应力环境存在很大关系。将地应力分解为静水应力和剪切应力，回归分析绘制趋势图发现静水应力和剪切应力之间的比值与溶洞可以承载的极限路基高度近似为负相关的线性关系。对沿线岩溶塌陷位置以及实测的路基填筑高度进行统计，并与预测成果对比发现地应力对溶洞稳定性的影响不可忽略。

在全断面岩石掘进机（TBM）刀具破岩的颗粒元模拟中颗粒参数的选取至关重要，其中颗粒间平行黏结切向、法向强度是关键控制性参数之一，它们之间的比值关系直接决定所模拟试样的延脆性质，影响刀具破岩过程及其破岩效果。为探讨延脆性对刀具破岩模式的影响，（1）建立9种采用不同平行黏结强度比值的数值模型，分别进行单轴压缩及巴西劈裂模拟，研究不同延脆性试样的力学行为及破坏模式的变化。（2）对9种模型进行双刀破岩，并监控其裂缝的发展情况及刀具的受力状况。（3）为减小随机性对模拟结果的影响，通过改变随机数，每种模型重复模拟5次，综合分析5次的计算结果。模拟分析发现，随着切向和法向黏结强度比值( )的增大，试样的脆性增加，破坏模式逐渐从剪切破坏转变为脆性张拉破坏，刀具破岩压碎区范围减小，张拉裂缝更容易在刀具间贯通延伸从而切割出块体更大的岩渣；随着试样脆性的增加，归一化比能减小，刀具破岩的效率增加；平行黏结强度比值相同的条件下采用不同随机数种子生成的模型中，试样的具体破坏情况有一定的差别，但总体破坏模式相似。

在波浪循环荷载作用下饱和软黏土地基出现孔隙水压力升高，并导致不排水强度弱化，严重影响防波堤的承载性能。考虑静偏应力影响，基于最大孔隙水压力发展模型和正常固结软黏土不排水强度公式，推导出软黏土不排水强度随循环荷载作用次数和应力水平变化的动态折减规律。结合软黏土不排水强度动态折减规律和M-C屈服准则，在有限元软件ABAQUS上实现软黏土不排水强度循环弱化分析的数值开发和动力运算过程。运用该动力有限元方法对天津港防波堤地基软黏土的动、静三轴试验进行数值模拟运算。结果表明，最大孔隙水压力发展曲线以及循环荷载作用后不排水强度的数值预测结果与动三轴试验结果吻合良好。另外，动力有限元方法（DFEM）能够表示土体强度在循环荷载作用下的具体弱化过程。

EPR核电厂循环水泵房(HPX)给循环冷却水(CRF)系统供水，为抗震Ⅰ类物项，厂址地基中非均质特性的影响尤为重要。以国内某核电厂实际厂址条件为背景，基于ANSYS分析平台建立了泵房-地基三维有限元整体计算模型，细致模拟捕虏体的力学特性和空间分布形态，并提出基于隐式Newmark的静动力时程分析法，对地基竖向变形及承载能力，基础底面接地率、抗滑和抗倾覆稳定性以及泵房主应力分布等进行了综合评价。计算结果表明，在该厂址实际的分布状态情况下，捕虏体的存在对泵房地基的安全性影响较小，局部压应力超标不影响整体稳定性，所评价指标均能满足规范要求，不需要进行地基处理措施，也验证了所建立静动力联合分析模型的可靠性及良好的工程适用性，结合ANSYS软件丰富的单元模型及非线性分析能力，该模型具有解决复杂核电结构非线性动力问题的潜力。

真实地质体三维数值模型构建是进行岩体工程数值分析面临的难题，开展大型复杂地质体三维数值模型构建方法比较研究具有重要意义。以3DMine数字化模型为基础，提出了3DMine-FLAC3D耦合建模方法和3DMine-Surfer-Rhino- ANSYS-FLAC3D多软件耦合建模方法，详细阐述了各建模方法具体步骤，深入分析了各建模方法优缺点及适用性，通过对比各建模方法的优势与短板，取长补短，改进了3DMine-FLAC3D耦合建模方法存在的缺陷，解决了复杂地质体三维数值模型构建难题。以广西铜坑矿锌多金属矿体开采为背景，利用大型复杂地质体三维数值建模方法，构建了锌多金属矿三维数值模型，分析了矿体上行开采地表沉陷规律。研究成果对准确构建大型复杂地质体三维数值模型具有重要指导作用。

岩性体振动裂隙扩展是路基、桥梁、振动施工和防震等领域共同关注的问题。通过自制惯性加载装置联合振动实验台，对12组含边中穿透裂隙的板状相似岩样进行振动加载试验，观测裂隙扩展和贯通规律，并利用PFC颗粒流软件建立试验对应模型，进一步分析裂隙扩展的控制机制。结果表明，不同区域振动变形的相位差会促进裂隙的扩展行为；边裂隙的起裂方向与振动方向夹角较小，约在±10°以内，且与振向相同的边裂隙最容易扩展，与振向相同的边—中裂隙对最容易贯通；破坏频率与裂隙间距呈正相关性，并且随着裂隙倾角和振向夹角的增大，裂隙扩展越来越困难，垂直振向的裂隙最难扩展；振动裂隙扩展路径为裂尖最近路线，符合能量最小原理。

河南某基坑最大开挖深度为5.8 m，场地以饱和淤泥质粉质黏土为主，与周边既有建筑最近距离为1.2 m，采用工字钢水泥土搅拌墙和预应力扩大头锚杆进行支护。运用PLAXIS有限元软件对该基坑支护结构进行数值模拟，得到了不同工况的土体位移、工字钢水泥土搅拌墙轴力和弯矩、预应力锚杆的锚固力和各开挖阶段的总乘子 ，结果表明，数值计算的土体水平位移与实际监测数据比较吻合，验证了工字钢水泥土搅拌墙建模的合理性；PLAXIS软件能较好地模拟基坑开挖过程中土层及结构的变形特点，验证了PLAXIS有限元软件在基坑工程的适用性；数值计算的土体水平位移、锚杆轴力、采用强度折减法计算的各开挖阶段的总乘子 均满足基坑设计要求，验证了工字钢水泥土搅拌墙在基坑支护的可行性，为类似基坑设计提供了理论依据。

鉴于试验砂岩内摩擦角较大及峰后脆性强的特点，选用颗粒流程序PFC2D中的cluster单元进行模拟，在常规三轴压缩试验校正的基础上得到一组能够真实反映砂岩宏观力学行为的细观参数，模拟了砂岩两种卸围压路径，结果表明其峰值强度随初始轴向应力的增大而不断增大，其规律与试验相同。选取了两种卸围压路径微裂纹数目随应力-应变的演化趋势进行分析，结果表明卸围压对试样造成的损伤较加轴压大，同时初始轴向应力增大一定程度上增加了试样承受破坏的能力。通过对不同应力路径裂纹两侧位移场的分析可知卸围压会造成颗粒在横向产生位移不连续，导致试样破坏。

超长桩桩侧摩阻力出现软化是一个较为普遍的现象。针对超长桩出现的侧摩阻力软化现象，提出了一种新的双曲荷载传递函数，该传递函数充分考虑了桩土相互作用的非线性特性和软化特性。依据新的荷载传递函数，利用FORTRAN语言编写了UMAT子程序。通过实例计算，对比了现场试验数据、ABAQUS自带接触对的计算结果和ABAQUS应用文中子程序后的计算结果，结果表明ABAQUS应用文中子程序计算所得的桩顶Q-s曲线、桩侧摩阻力分布曲线和桩侧摩阻力与桩土相对位移关系曲线都与现场试验数据更加吻合，证明文中提出的荷载传递函数可以有效地模拟超长桩桩土相互作用的非线性特性和软化特性，并且对超长桩承载力的估算更加合理可靠。

地表沉降监测是盾构信息化施工的重要组成部分，对优化盾构施工参数，保证施工安全具有十分重要的意义。为了及时共享和反馈监测成果，提高监测信息管理与数据分析的效率，采用Microsoft Visual Studio .Net编程技术和MySQL数据库开发了沉降自动化监测及数据移动发布系统，实现了24 h监测数据的自动化采集、分析和移动端推送，并将该系统应用于南宁轨道交通1号线盾构隧道下穿南宁火车站铁路股道及站房工程，获得盾构推进过程中的地表沉降及火车轨道沉降的变化规律。通过监测数据和分析成果的及时反馈，优化了盾构机施工参数，有效保证了盾构掘进和周边环境的安全。