在川西地区，由砂砾石与黏土颗粒构成的混合土路基经常会发生沉降变形问题。对于交通荷载作用下土体中的累积变形，可通过建立循环荷载作用下的动本构模型进行描述。在边界面弹塑性理论的框架内，综合考虑崩坡积混合土非饱和状态和细颗粒含量两大主要影响因素，结合能比较真实描述非饱和土体湿陷性能的LC（loading-collapse）屈服曲线，同时基于可移动映射中心的映射准则，采用经典的修正剑桥模型作为塑性势方程，构建了混合土的非饱和动本构模型，其参数可通过拟合或常规试验获得。通过与试验结果进行对比，该模型不仅可以较好地反映非饱和混合土在静载和循环荷载下的力学特性，而且能够真实地预测土体在加、卸载过程中的滞回特性。其结果可为川西混合土路基沉降变形预测提供理论依据。

通过黏性土与不同表面粗糙度混凝土板的室内直剪试验，模拟预制桩的界面受力性态。利用微型硅压阻式传感器测定桩-土界面孔隙水压力和土压力的变化，定量分析表面粗糙度对界面抗剪强度参数、界面阻力-剪切位移曲线的影响。试验结果表明：桩-土界面孔隙水压力约占法向应力的10%，实际工程中应考虑；提出桩-土界面阻力的概念，界面阻力由黏性土与混凝土之间黏着力和摩擦力两部分构成，其中摩擦力为界面法向有效土压力与界面摩擦系数的乘积。随着混凝土表面粗糙度的增加，界面黏着力增大且逐渐接近黏土自身黏聚力。表面粗糙度对界面摩擦系数影响较小，但对界面阻力有一定影响，桩-土界面峰值阻力和剪切位移均随粗糙度的增加而增大。试验结果能够为桩基工程的设计、施工与检测提供参考依据。

采用爆炸加载透射式动焦散测试系统，研究了爆炸荷载下不对称Y型裂纹扩展的动态行为。试验结果表明：爆炸荷载下两相向运动裂纹在相遇前裂纹尖端奇异场相互影响，焦散斑扭曲，裂纹尖端应力场改变，相遇前沿偏离水平方向相向扩展，偏离角度逐渐增大，相遇后偏离角度逐渐减小并朝对方已有裂纹方向扩展；两分支裂纹相交于主裂纹，翼裂纹主要从与入射应力波夹角较小和长度较长的分支裂纹起裂，沿周向最大拉应力垂直方向扩展；入射应力波夹角较小和长度较长的分支裂纹对入射应力波夹角较大和长度较短的分支裂纹扩展及其尖端应力强度因子有抑制作用；分支裂纹尖端动态应力强度因子均值随分支裂纹与应力波夹角增大而减小，分支翼裂纹扩展速度呈现振荡式变化规律。研究结果为实际工程中分析相互贯通裂纹的扩展规律提供了可靠依据。

土体滑裂面形状对挡土墙主动土压力有重要影响。以无黏性填土挡墙为研究对象，假设在考虑土拱效应时，极限状态下墙后土体的滑裂面为曲线，基于水平微分单元法推导出平动模式下挡土墙主动土压力的分布。首先将计算与模型试验结果及已有理论研究成果进行对比分析，验证了方法的可靠性；其次，研究土体内摩擦角和墙-土摩擦角对主动土压力分布、合力大小和作用点高度的影响。结果表明：基于曲线滑裂面假设得到的滑动楔体范围略大于采用直线滑裂面的假设；对于不同高度的挡土墙，建议的计算结果与模型试验结果更为符合；对于不同的土体内摩擦角和墙-土摩擦角，土压力的分布形式和合力作用点与Paik解较为接近，但合力略大于Paik解。

通过单轴压缩条件下的声发射试验，分析了蚀变花岗片麻岩破坏过程中声发射事件的演化规律，研究发现：对于多数试件，高能级声发射事件的首次出现可作为岩石处于高应力水平的标志，中能级声发射事件在试件空间内形成贯通分布可作为岩石应力水平进一步上升的标志，最后贯通区出现高能级声发射事件可作为岩石破坏的前兆现象；发生脆性破坏的试件，不会出现中能级声发射事件在试件空间内形成贯通分布的现象；对于含弱区的试件，首个高能级声发射事件会出现于低应力水平，此时岩石内声发射事件呈条带状密集分布于高能级声发射事件周围，其他区域的声发射事件少、能级低。以上研究为利用声发射信息识别岩石应力水平及评价岩石稳定性提供了试验依据。

碎石颗粒的形状对于集料的整体剪切性能有很大的影响，而现有的研究缺乏对于不规则块体颗粒形状的定量评价指标。利用离散元软件PFC2D（Particle flow code, 2D）研究，提出了不规则块体的生成方法，建立了平面双轴剪切试验条件，通过对比室内试验结果完成了对模型的验证以及细观参数的选择。通过对块体进行分割后得到的多边形相邻顶角的差值进行分析，改进了棱角度指数的概念，在此基础上分析了颗粒形状对于级配不良的碎石集料的力学性质的影响，研究结果表明：棱角度指数受划分边界数的影响较大，随着划分密度的增加，棱角度指数不断减小并趋于稳定；随着轴向应变的增加，碎石集料的剪应力呈现出明显的非线性增加，曲线的形态受颗粒形状影响较大，除球形颗粒外，其他形状颗粒集料均呈现出应变硬化的特性。在棱角度指数较低时，抗剪强度和内摩擦角缓慢增加，而当棱角度较大时，抗剪强度指标则增加较快，可以通过幂函数进行拟合。

为揭示冻融循环作用对板岩弹性参数及单轴抗压强度的影响，采用DX-40型低温数控箱、DNS100微型控制电子万能试验机进行7种层理倾角（?）、6种冻融循环次数的单轴压缩试验，对其5个弹性参数、单轴抗压强度及破坏类型的变化规律进行分析。试验结果表明：板岩弹性模量、剪切模量和单轴抗压强度随冻融循环次数增加呈指数下降趋势，泊松比随冻融循环次数增加呈线性增加趋势；板岩单轴抗压强度随层理倾角增加呈先减后增的变化趋势；冻融循环作用下板岩破坏类型有3种：当0°≤?≤26.6°时，沿与竖直轴线呈一定角度方向发生剪切破坏；当26.6°≤?≤83.0°时，沿层理面发生剪切破坏；当83.0°≤?≤90°时，沿垂直方向发生劈裂破坏。在Jaeger单弱面理论的基础上，建立了以冻融循环次数和层理倾角为控制变量的板岩单轴抗压强度预测模型，并通过试验数据验证了模型的合理性，表明该模型能较好地描述冻融循环次数和层理倾角对冻融板岩单轴抗压强度的影响。

利用自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验装置，开展了渗透水压作用下完整砂岩试件剪切-渗流耦合特征试验研究。结果表明：（1）在恒定渗透水压情况下，法向应力越大，砂岩的抗剪强度越高，法向变形则越小，砂岩的剪切变形过程可分为3个阶段：剪切变形的线性增长阶段、非稳定破裂发展阶段和剪断后的摩擦滑移阶段；（2）在恒定渗透水压情况下，法向应力越小，法向和剪切变形量越大，剪切断面的起伏程度越大，表面次生裂纹发育越明显、发育范围越宽，砂岩的破坏程度越严重；（3）在整个剪切过程中，剪应力出现几次明显的应力降，首次应力降出现在线弹性变化末期，同时伴有水流流出，说明首次应力降是第一条宏观贯通的裂纹所致，且法向应力越大，裂隙越窄，导水能力越差。

岩土材料广泛存在于自然界中，在重力沉积作用下表现出明显的横观各向同性。为了更好地研究横观各向同性材料的破坏机制，基于Christensen提出的破坏准则应与弹性应变能函数相协调的思想，推导了横观各向同性材料的弹性应变能，通过应变能的分解和整理，分析了应变能中各项所表示的物理意义，确定了级数展开的基，从而使得应变能函数和材料破坏准则在形式上具有一致性，最终提出了一个适用于脆性横观各向同性材料的破坏准则。该准则由5项能够与弹性应变能相协调的部分组成，仅包含5个独立且物理力学意义清晰的参数。基于常规试验给出了5个独立参数的确定方案。通过与Tsai-Wu准则及已发表的多组试验数据的对比，验证了准则的正确性。

研发了一套足尺浅埋管道上拔试验装置，针对不同软土强度、管道埋深和加载方式的情况，较系统地研究了上拔过程中管-土相互作用、管周软土破坏模式、上浮承载力及其影响因素。试验结果表明：在管道上拔过程中，回填软土的变形主要由土块相对位置调整及块间间隙水的排出产生，这与均质软土中变形主要由固结导致明显不同；埋深管径比 1时，回填软土的破坏模式接近流动破坏，远小于规范建议的 3； 1时，建议采用Palmer方法计算长期荷载作用下回填软土的极限上浮承载力； 越大，则回填软土中管道的上浮承载力也越大；在其他条件一定时，回填软土中管道的上浮承载力基本随抗剪强度呈线性增长，由于地基固结速度明显较均质软土快，设计时可适当考虑土体强度恢复的影响。

土工格栅广泛应用于各类加筋土结构工程实践，在这些实际的加筋土结构中，加筋土体一般处于平面应变状态。为了更详尽地描述平面应变状态下土工格栅加筋土的复合力学性状，加深对土工格栅加筋机制的认识，通过以砾石和具有不同横肋数量的土工格栅为研究对象，进行大型双轴压缩试验，探究了平面应变状态下土工格栅横肋对加筋土强度和变形特性的影响。试验结果表明：土工格栅显著提高了加筋土试样的最大轴向应力，最大轴向应力随土工格栅横肋数量的增加而增大；基于数字图像相关（DIC）技术，获得了同一围压下未加筋土和各加筋土试样土颗粒的位移和旋转情况，直观地展现了土工格栅的加筋效果；加筋土试样中土工格栅在双轴压缩荷载作用下的纵向拉伸应变分布规律呈现中部最大、朝格栅试样两端递减的规律；在相同轴向应变条件下，上层格栅的拉伸应变略大于下层格栅的拉伸应变；在相同轴向应力作用下，土工格栅的纵向拉伸应变随横肋数量的增加而减小。

金坛盐穴储气库现场压井试验发现某泥岩夹层密封性欠佳，可能影响储气库运行的密闭性，钻井取芯情况表明，该夹层易破碎，难以开展系统的渗透性测试试验。针对该问题，提出了一种测试易碎泥岩夹层渗透率的新方法，将泥岩夹层岩芯浇筑在环氧树脂中，通过切割打磨等工序制备出符合渗透试验要求的标准试样。为了观测泥岩夹层岩芯与环氧树脂的胶结情况，对人工合成试样进行了镀金电镜扫描试验，发现交界面孔隙较岩石孔隙小、胶结良好，说明夹层岩芯是人工合成试样中的主要渗透通道。利用稳态法对人工合成试样进行渗透率测试，测试结果与其他学者的测试结果吻合，证实了该方法的可靠性。同时开展了理论分析，结果表明，浇筑式方法测得的渗透率与理论结果相符，从理论上进一步证实了其可行性。文中所述的泥岩夹层渗透性测试方法，对测试不规则破碎岩芯的渗透率具有一定参考意义。

地震动力作用下堆积体边坡的变形破坏受多种因素影响，为研究基-覆界面及坡面倾角对松散堆积体边坡的动力响应影响，通过室内物理模型试验，模拟了水平向振动荷载作用下包含不同倾角的基-覆界面和坡面的堆积体边坡的变形破坏过程。试验结果表明，堆积体边坡的破坏模式由基-覆界面及坡面倾角共同控制，当基-覆界面倾角在一定范围内（<15°）时边坡只发生浅表部局部滑塌破坏，不会发生沿基-覆界面的整体下滑；随着基-覆界面倾角的增大，边坡破坏形式由局部滑塌逐渐转变为以整体下滑为主；坡面坡度控制着边坡局部滑塌的范围。

根据边坡施工后坡体位移的相对变化趋势，给出了边坡开挖松弛区和预压区的明确定义，将开挖松弛区和预压区统称为坡体影响区，并通过大型模型试验模拟了多级边坡的施工过程，提出了影响区重叠效应的概念。若下级边坡的开挖松弛区（或预压区）与上级边坡的预压区发生重叠，那么会对上级边坡重叠区域的岩土体产生松弛（或加固）作用，从而影响该重叠区域支挡结构的受力情况，重叠范围越大影响越大；对于重叠区范围之外的支挡结构，其受力不受影响，影响区重叠效应是支挡结构受力发生变化的根本原因。

通过一维水平砂柱试验，结合多孔介质传质理论，从孔隙尺度探索含水层中微纳米颗粒形貌特征与其释放、运移、沉积过程的内在关联，揭示颗粒重组的力学诱导机制。研究结果表明，在渗流溶液水动力作用与物化性质相同，并且含水介质机械组成相近的条件下，球形硅微粉释放率最高，试验过程中累计释放颗粒质量达93.74 mg；咸水层原砂释放率最低，仅为0.62%。依据试验结果，利用双沉积位动力学模型进行反演，计算得到咸水层原砂在受运移距离控制点位沉积系数最大，高于人工制备砂样2个量级。结合电镜扫描与颗粒表面ζ电位测试结果，基于颗粒受力平衡分析，渗流剪切应力与颗粒法向截面面积成正比；同时伴随微纳米颗粒形貌、构成的变化，扩散双电层排斥力存在显著差异。因此，球状硅微粉颗粒通常以单体形式脱离多孔介质表面；片状次生黏土矿物颗粒多以大体积粒团形式释放，出现再次沉积或被孔喉捕获的机率提高。

分别采用预制混凝土块、45号钢螺杆、矿用化学浆液来模拟围岩、锚杆及锚固剂进行节理岩体室内剪切试验，研究在无锚、端锚和全锚3种情况下节理岩体抗剪特性及锚杆受力变形特征。研究结果表明：在不同锚固方式下节理岩体的剪力-位移曲线有显著的差异，无锚试件表现为脆性特征；端锚试件在调动锚杆抗剪强度时会有一剪力小幅下降的转折点，全锚试件与节理匹配性较好，可以承受更大的剪力；对于加锚试件，无论是端锚还是全锚锚杆，根据锚杆变形特点，均可分为拉伸区、剪拉区和压缩区。锚杆在剪力和拉力综合作用下破坏时即发生在剪拉区。锚固方式不同，剪切试验过程中锚杆轴力分布也不同，全锚锚杆主要分布于节理面附近，随着与节理距离增加，轴力迅速衰减。端锚锚杆轴力分布则相对均匀。

采用改进的SHPB试验装置，进行深部岩石的三维高静载频繁动态扰动试验，分析动态应力-应变曲线的一般特征，可将其细分为微裂纹稳定发展、微裂纹非稳定发展、疲劳损伤、疲劳破坏4个阶段进行描述，其中峰值后的2个阶段处于动态应力卸载过程。基于连续因子、应变等效原理及统计损伤理论定义岩石的损伤变量并推演损伤演化方程，采用组合模型法建立岩石的本构模型。结合试验数据，验证岩石的损伤演化规律及建立的本构模型，结果表明：利用推演的损伤演化方程计算出损伤变量，其与动态应变的关系曲线符合试验中岩样的损伤规律；建立本构方程的拟合曲线与试验曲线具有较好的一致性，说明建立的本构模型可以用来预测深部岩石处于三维高静载频繁动态扰动时的动力学特性。

无法直观认识和还原岩石内部结构一直是阻碍岩石力学试验研究的关键问题之一。以天然砂岩为研究对象，运用CT扫描和2种不同的3D打印工艺重构了与天然砂岩试样结构相接近的3D打印试样，并在此基础上通过单轴压缩和巴西劈裂试验对天然砂岩及3D打印试样进行了力学性能测试，对比了两者的强度和变形规律。试验结果表明：通过不同3D打印工艺制作的试样均能够高度还原天然砂岩试样的内部复杂结构。其中，采用3DP打印工艺制作的试样具有与天然砂岩试样更接近的物理力学性能，试验结果的离散性也相对较小。其研究结果可为今后岩石力学研究中材料的替换、室内试验的开展和数值模拟结果的印证提供新的研究途径。

随着城市建设发展的需要，有两种甚至多种开挖深度的深基坑越来越常见，但设计时常按开挖较深侧单边设计，忽略两侧开挖深度不同带来的影响。基于等值梁法，通过改进开挖较浅侧围护结构所受土压力模式，推导了能考虑两侧挖深不同的支撑式围护结构深度计算公式，探讨了基坑开挖的非对称程度对围护结构插入比的影响。结果表明，相比于仅按单边设计，挖深较深侧对挖深较浅侧的推挤作用会使挖深较浅侧围护结构插入比增大，增大的幅度随非对称开挖程度的增加而增大，且挖深较深侧挖深越大，增大效应越显著。工程实例表明，综合考虑两侧挖深差异的影响，比仅按挖深较深侧单边设计更加经济、合理。

预应力锚索广泛应用于边坡、基坑等工程中，锚固力损失是影响其锚固效应的重要方面，由于锚固力失效而导致的工程事故屡见不鲜。特别是在降雨或者地下水丰富的地区，由于渗流作用等的影响更容易引起预应力锚索锚固体等应力状态的改变，导致锚索失效引发工程事故。以滨海某基坑为研究背景，以现场监测数据为基础，建立了一种综合考虑渗透作用下土体蠕变和预应力锚索锚固力损失三维本构模型，推导出土体蠕变和预应力锚索锚固力松弛方程。基于FLAC3D软件开发了相应的计算程序，分析了滨海某基坑渗透作用下土体蠕变和预应力锚索锚固力损失特性。结果显示，数值模拟结果与现场监测数据有较好的一致性，表明所建立的模型是正确和可行的。该方法可用于分析渗透作用下的预应力锚索锚固力损失特性，为类似工程提供理论指导和分析手段。

根据程湖东区塌陷历史与现状，借助三维激光扫描技术重建了地面塌陷三维地表模型，结合surfer绘制出了地面累计沉降等值线图和累计沉降值盆地；最初塌陷点大多分布在大理岩及围岩蚀变带中；塌陷区自东向西呈条带状分布，北部塌陷要比南部严重；塌陷区内呈现类似“角峰”、“刃脊”等冰川地貌的特点。根据地质条件、采矿情况以及监测资料分析，认为地下采矿是诱因，地质条件是内因，二者共同作用导致了塌坑大多首先在大理岩及围岩蚀变带区域中出现。在塌坑出现后，较高的水平构造应力得到释放，使得由NE向节理切割成悬臂梁板的岩体被折断。通过建立的力学模型分析得到岩体折断的范围达到了172 m宽。折断的岩体沿着折断面发生倾倒滑移破坏。这种力学扩展机制使得塌坑范围不断扩大，最终形成一个大的塌陷盆地。

针对邢东矿2222工作面深部带压开采接近临界值且局部受隐伏断层等构造影响，可能出现底板突水的问题，采用ESG微震监测系统实时监测导水裂隙带形成过程，并利用研发的CMMA-3D微震分析系统获得了2222工作面底板导水裂隙带的空间位置，为针对性注浆治理和安全开采提供了重要指导。基于断裂力学分析了隐伏断层活化突水机制，推导出隐伏断层扩展长度计算公式。获得了不同类型隐伏断层（正断层和逆断层）的扩展规律：正断层扩展长度?l与承压水压力p和侧压系数 均呈正相关；逆断层扩展长度?l随承压水压力p的增加呈现出先减后增的变化趋势。底板导水裂隙带渗透性随采空区垮落岩体压实度的增加而降低，阐明了2222工作面突水量后期逐渐减小的原因。

岩体结构面是处置库中核素迁移的关键通道，也是各种岩体质量评价的重要指标。鉴于高放废物处置库工程的安全等级、服务年限及围岩体力学特征，在深入分析传统的岩体质量评价方法及节理和断层等结构面对处置库安全性、可靠性产生的重要影响的基础上，建立一种基于多维度、多尺度结构面综合指标SCE的岩体质量评价方法。以中国高放废物处置库天湖地段岩体地表结构面调查和钻孔数据为依据，采用SCE指标对天湖岩体质量进行评价。实例分析表明：该指标克服了传统的单一指标对岩体结构面评价的不足，可以更便捷、准确、客观地体现结构面发育程度及岩体完整性，与现实情况更为符合。研究结果既可为处置库设计中的渗流特性和核素迁移规律研究提供科学、合理的依据，也可为建立一套适用于高放废物处置库场址筛选和适宜性评价体系提供一定参考。

针对目前深部大断面回采巷道控制难题和相应的高强锚索控制技术，考虑顶板围岩应力与支护荷载影响，利用Hoek-Brown强度准则及塑性力学中的极限分析上限法，得到了大断面巷道顶板的冒落破坏机制，提出了顶板锚索长度及匹配预紧力的设计方法。基于建立的锚索设计参数影响因素敏感性指标对巷道宽度、岩体重度、围岩应力、岩体抗压强度、抗拉强度、锚索布设间距、顶角锚索布设倾角等因素的影响进行了分析。结合现场实际情况，提出了深部大断面回采巷道围岩控制的工程建议。将此设计方法应用到千米深井赵楼煤矿1305孤岛工作面的运输顺槽顶板锚索参数确定中，有效地控制了围岩变形。研究表明：在高应力大断面回采巷道中，顶板锚索需锚固在稳定岩层中，并施加足够的预紧力，才可有效控制顶板围岩冒落或破坏；顶板锚索所需预紧力随岩体抗拉强度、抗压强度及岩体经验参数A的增大而减小，随巷道宽度、岩体重度、围岩应力、锚索布设间距、顶角锚索布设角度以及岩体经验参数B的增大而增大，其敏感性最高的影响因素为围岩应力。因此，在深部高地应力巷道设计中，需特别重视地应力的影响，采用高强、高延伸率锚索，增设锚索定量让压装置，高阻让压有效释放围岩应力，并通过施加高预紧力或注浆加固等方式来提高围岩完整性，获得较好的围岩控制效果。

西南地区水电站复杂高陡边坡的开挖稳定性一直是水电工程建设的关键技术问题之一。在研究金沙江白鹤滩水电站左岸边坡地形地貌、工程地质特性、地应力实测资料等基础上，利用通用离散元程序UDEC建立左岸顺层边坡离散元模型，进行开挖卸荷过程坝基边坡的稳定性分析，获得边坡开挖过程应力场、位移场、塑性区分布规律，揭示了顺层岩质边坡变形失稳机制。同时，结合左岸边坡开挖卸荷和应力调整过程微震活动特征，识别和圈定了左岸边坡深部岩体潜在损伤区域和滑裂面。综合研究结果表明，左岸边坡变形主要受构造应力、地质条件和开挖卸荷等综合因素影响，其中软弱结构面LS3318、LS3319、LS331、LS337、F17等对坝基边坡开挖变形起决定性作用。研究成果可为左岸边坡开挖和支护施工提供参考，同时也为类似顺层岩质边坡工程开挖支护提供研究思路。

群桩中各基桩之间的加筋与遮帘效应和桩端土体变形是群桩沉降计算中的关键部分，极大地影响计算结果的准确性，然而，目前相关的研究仍显不足。采用剪切位移法原理分析了各基桩之间的加筋与遮帘效应，通过荷载传递法原理推导出层状地基土中各基桩桩底、顶之间的沉降与轴力关系式；基于虚土桩模型，探讨了虚土桩长度的影响因素并给出了定量计算公式，得到了层状地基土中各虚土桩顶、底之间的沉降与轴力关系式；利用基桩与虚土桩的边界条件和平衡关系确定柔度系数矩阵，进而根据不同的承台形式求得群桩沉降。工程案例计算表明，理论计算与实测值吻合较好，该方法具有较高的准确性。其研究结果对群桩沉降计算理论的发展具有一定的补充和推动作用。

巷道顶板的变形量是评价巷道顶板稳定性的一个重要指标，巷道顶板裂隙的间距分形维是综合反映顶板裂隙发育、分布特征的一个重要参数，尝试建立二者之间的数学关系。利用多基点位移计对双河煤矿采动巷道顶板的变形量进行了监测，利用钻孔电视成像仪对顶板内裂隙的发育和分布状况进行了监测，并且计算出顶板内裂隙间距的分形维。结果表明，顶板0～2 m内裂隙最为发育，在此范围内，裂隙线密度与裂隙间距分形维具有相同的变化趋势，二者具有线性关系；顶板的变形量与相应的裂隙间距分形维具有相同的变化趋势，顶板裂隙的间距分形维增大，相应的围岩变形量增大，二者之间存在线性关系。研究结果表明，顶板裂隙的间距分形维是综合反映巷道顶板稳定性的一个指标，可以作为巷道顶板稳定性的指标，对巷道顶板稳定性进行评价，为支护设计提供可靠依据。

目前关于贝诺特桩套管沉拔机制的研究，主要针对套管贯入过程，而对高频振动上拔套管机制的研究还不全面。采用任意拉格朗日-欧拉耦合大变形有限元ALE方法，建立套管高频振动上拔的有限元-无限元耦合模型，对套管高频振动上拔机制进行详细研究。结果表明，套管高频振动上拔过程可分为缓慢和快速上拔两阶段。在套管振动上拔过程中，土体位移、应力、孔隙比和超孔隙水压力均在管端附近突变，靠管心愈近变化愈明显。分析土体参数（土体弹性模量和管-土间摩擦系数）和振动锤参数（激振频率和激振力）对振动上拔套管的影响。土体较软、管土摩擦作用较强时，土体位移和应力变化越显著。振动锤参数仅影响套管上拔速度与土体质点速度，对土体位移和应力影响甚微；振动频率接近地基固有振动频率时，上拔阻力最小，振动振率越大，振动影响范围越小。

从理论和数值两个方面进行分析，发现受径向集中力和围压作用的中心裂纹圆盘（CCBD）试件裂纹面接触会对II型应力强度因子产生较大的影响。通过理论研究，分析CCBD受集中力和围压作用裂纹面接触时圆盘内部的应力场，采用断裂力学权函数理论，推导得出在集中力和围压共同作用下，考虑裂纹面闭合时应力强度因子的解析解。然后，使用ANSYS软件建立了相应的数值模型计算应力强度因子，并与理论解和相关文献进行对比验证，证明了理论公式的正确性。无论裂纹张合与否，所提出的解析公式都能计算出不同裂纹长度、加载角、围压和摩擦系数的应力强度因子。最后，利用公式分析摩擦系数对应力强度因子的影响，结果表明：随着摩擦系数的增大，I型裂纹的应力强度因子不变，II型裂纹的应力强度因子随之显著减小；当加载角较大时，裂纹面产生更为复杂的二次裂纹，故压剪断裂测试的推荐加载角范围为30°～50°。

作为常见的岩土工程材料，对土石混合体的数值模拟能为工程建设提供直接依据。土石混合体的数值模拟包含建模和仿真阶段。在建模阶段，提出了基于石氏接触理论的背景网格－EAB块石投放算法，新的算法避免了块石的反复投放与块石间重叠判定，提高了块石投放建模的效率。在数值仿真阶段，将数值流形法（NMM）应用到二维土石混合体的模拟中，对二维土石混合体的计算模型进行了适应性的简化，通过对每个块石生成单独的数学覆盖，为土体建立统一的数学覆盖，建立了适用于土石混合体的计算模型，该模型可用于模拟填石等散体系统和连续介质共同作用。最后，通过对二维土石混合体试件进行压缩试验的算例，展现了围压对于土石混合体峰值抗压强度的影响，以及土石错动对于土石混合体抗压强度演化的影响，验证了该计算模型在模拟散体系统与连续介质共同作用时的有效性和适用性。

基于Biot的两相介质理论，采用间接边界积分方程法，求解了Rayleigh波在饱和半空间中圆形洞室周围的二维散射问题，分析了入射波频率、孔隙率、边界渗透条件和洞室埋深等参数对地表位移幅值、洞室表面和地表孔隙水压力的影响。研究结果表明，由于圆形洞室的存在，饱和半空间地表位移幅值和地表孔隙水压被明显放大：在透水条件下，水平和竖向位移最大值分别比自由场放大了10.1倍和11.2倍；在不透水条件下，水平和竖向位移最大值分别比自由场放大了12.0倍和9.6倍，地表孔隙水压力放大了2.1～3.0倍。地表位移和孔隙水压力最大值均出现在入射波近端洞室边界附近。随着Rayleigh波入射频率的增大和洞室埋深的增加，地表位移幅值的放大作用有所减小。在相同孔隙率条件下，当入射频率为1.0时，洞室表面孔隙水压力最大；当入射频率为2.0时，洞室表面孔隙水压力最小，洞室表面最大孔隙水压力出现在洞室顶部。

目前在颗粒材料的尺寸效应研究中，极少考虑颗粒的复杂形状和内部结构非均匀性。采用随机散粒体不连续变形分析方法（SGDD），引入无厚度界面单元和凝聚力模型模拟颗粒破碎，对5组不同粒径的堆石颗粒进行单颗粒压缩试验的数值模拟，分析了颗粒内界面单元强度对颗粒破碎的影响，并采用Weibull分布模型分析颗粒破碎强度的尺寸效应。通过与室内单颗粒压缩试验对比，试验的数值模拟能真实地再现单颗粒压缩下的破碎过程，不同颗粒的压缩曲线规律相似，达到峰值荷载前，承载力曲线急剧上升，随后颗粒发生致命破碎，承载能力骤降。不同粒径组的单颗粒破碎强度均服从Weibull分布，平均Weibull模数为2.48。不同粒径组的颗粒特征强度存在明显的尺寸效应，特征强度随着颗粒尺寸的增大而减小，与颗粒尺寸呈幂指数关系，但小于Weibull模型的预测值。

目前对倾斜桩现场试验的研究比较少。结合东海大桥风电场二期项目，对40#和41#风机桩位处的4根（2根直桩，2根倾斜桩）试桩用自平衡法进行了竖向承载力现场试验。在试验之前运用有限元软件ABAQUS在合理建模及选取土体参数的条件下对直桩及倾斜桩进行了前期分析，计算结果与后期试验结果接近，将计算及试桩结果进行了分析对比得到：（1）在该工程场地条件下，有限元计算及试验结果均表明斜桩（倾角12°）的竖向极限承载力小于直桩的竖向极限承载力；（2）有限元结果表明，倾斜桩在轴向荷载的作用下，背斜侧土体的沉降值及沉降范围要明显大于向斜侧；（3）试验表明，有限元分析及土体参数的取值是比较合理的，可以为类似工程前期分析提供参考；（4）试验结果表明，2根直桩的极限承载力小于设计值，2根斜桩的极限承载力大于设计值，2根斜桩的桩端阻力所占比例高于2根直桩，桩侧阻力所占比例低于2根直桩。

基于BOTDR的布里渊应变监测技术已在岩土工程领域得到了初步的应用，但一系列的试验及工程应用表明，不同类型的光缆得到的测试结果呈现较大的差别性，原因就是光纤护套效应。以BOTDR的光纤应变监测技术为基础，并通过精准定位（温度刺激）、应变测量范围（漂移量）及温度测量等一系列试验，对新型应变光缆、套装光缆以及铠装光缆的工程性能进行了对比试验研究，得到了光纤护套效应对巷道监测结果的影响，甄别了适用于不同工程应用的光缆类型，并保证监测结果与实际变形及温差变化的一致性。这些研究工作初步解决了使用BOTDR技术进行巷道应变监测的光缆选型的问题，为基于BOTDR的应变监测技术的工程应用提供了理论基础。

台湾西部河川的中下游主河道均有严重下降的情况，台风、洪水侵袭期间由于水位和冲刷深度的变化严重影响桥梁安全。桥梁管理单位常以水位高程作为封桥决策的依据，这虽然简单，但缺乏强而有力的技术支撑。因此，在洪流冲击下仍能稳定应用冲刷深度监测系统十分重要。在国内外已实施的冲刷自动化观测方法中，仪器设备受河道冲淤形态、高含沙量、高盐度、装置固定困难和在现场布置时与施工发生冲突等局限，往往不能实时反映涉水桥基的局部冲刷性态。因此，研究引用苏通大桥冲刷监测技术，通过沉底式水压计对河床面与水位（水头）实时量测，比对相对水头差异，以求取冲刷面的深度。苏通大桥属泥砂质河床，研究桥段属卵砾石河段，但台湾地形狭长，河川坡陡、水流湍急，对于监测设备的建置与保存较苏通大桥更为困难。研究特别考虑适用于现场环境恶劣的土建工程安全监测，采用了坚固且密封的钢箍，使水压计能在长期监测过程中保持极高的可靠性与稳定性，并且可在恶劣环境中正常运作的监测仪器十分必要。

由于化石能源工业的不断发展及其大量燃烧造成的严重环境污染问题等原因，促使页岩气逐渐成为绿色革命的关键能源组成之一。四川盆地龙马溪组是我国页岩气主力开采层位，在页岩气开采过程中，针对储层变形监测将有利于指导现场页岩气开采方案和安全风险管理等工作。光纤布拉格光栅测量应变的方法是近年来被广泛使用的一种新颖先进的实时应变监测技术，研究将其运用于页岩单轴压缩试验并对页岩表面应变进行监测。结果表明：（1）光纤布拉格光栅能够较好地监测页岩表面应变变化且环向应变传递效率高于轴向；（2）光纤布拉格光栅测试结果优于十字应变花，但轴向应变变化极易受表面裂缝发育影响而导致较低传递效率；（3）光栅传递效率受光栅本身力学性质、粘贴层性质及厚度等因素影响。从试验选择的两种环氧树脂黏胶对比试验结果中可知，新型555黏胶效果更佳。