边坡稳定性分析的条分法如瑞典条分法、毕肖普条分法等，现仍是边坡分析和评估的主要方法。由于刚体条分的假定，如何简化和计算条间力，是各种方法里最为关键的问题。合理的简化成为不同方法的求解途径，也是影响其计算结果差别的主要和直接的原因。然而，带着这一简化的遗憾，各种条分法仍是我们目前分析边坡稳定性的主要手段。针对研究现状，尝试更合理求解条分法条间力的求解方法，对条块刚性接触的条间力，不做简化，而引入细胞自动机求解方法，通过迭代得到条间力的解，从而使超静定的边坡条分力学模型，得到了唯一收敛的静定解。编制了相应的程序软件CASlope。结果表明，这一求解途径是可行的，所求解的结果是合理的。

以凌海花岗岩为研究对象，进行了一系列常规三轴高压试验，研究了花岗岩的变形特点及脆性演化规律。基于试验结果，分析了不同围压下的全应力-应变曲线，探讨了静态应变采集试验中花岗岩表面变形特点、峰前损伤规律及其与裂隙扩展的关系，总结了动态采集试验中典型的裂纹扩展模式，并基于改进的峰后能量平衡法评价岩石的脆性。研究结果表明：多应变片静态采集三轴试验中岩样不同位置变形规律差异明显，压缩应变较大的区域往往是裂隙产生、扩展的位置；动态应变采集三轴试验中识别了3种典型的裂隙扩展模式，且与应力加载方式存在一定联系；在70 MPa围压范围内，岩样都表现出明显的脆性破坏特征，其脆性指数随围压增加呈现出先减小后增加再减小的变化趋势。该研究成果对进一步开展其他硬岩的变形破坏机制研究和地下工程的稳定性分析具有一定参考价值。

筑坝堆石料由于尺寸较大，必须对其按一定比例缩尺后才能用来开展室内三轴试验。但缩尺前后颗粒形状难免会有差异，如何评价颗粒形状变化对堆石料变形特性的影响是十分重要的。引入了高精度的三维激光扫描技术对紫坪铺面板坝筑坝堆石料2.5～5、5～10、10～20 mm以及20～40 mm 4个粒径组的颗粒进行了空间形状分析，在此基础上进一步开展了单一粒组的三轴试验，研究了4个粒组的颗粒形状指标与颗粒破碎率的相关性。试验表明，紫坪铺堆石料颗粒破碎率随着其平均球度的增加而减小，并且呈近似半对数线性关系；随着围压的增加，颗粒形状对颗粒破碎的影响逐渐减弱，颗粒强度的影响逐渐增大。紫坪铺堆石料的颗粒强度随着颗粒尺寸的增加逐渐减小，但其破碎率反而随着颗粒尺寸的增加而逐渐减小，主要是因为试验所采用的紫坪铺堆石料颗粒尺寸越小时，其形状越不规则。因此，研究缩尺效应对颗粒破碎率的影响时，要同时考虑颗粒尺寸和颗粒形状。

在既有桥墩桩基础周围土体堆载时，会引起土体的沉降和侧向变形，进而在桩身产生负摩阻力，对桩基变形及承载性能有很大影响。为研究围载和单侧边载作用下群桩中不同位置桩基的受力差异，以3×3群桩基础为研究对象，进行围载和单侧边载作用下的模型试验，分析了不同位置桩基轴力、侧摩阻力、中性点位置和基桩承载力安全系数等的变化规律及差异。研究结果表明：围载工况下，角桩的轴力、侧摩阻力最大，边桩次之，中心桩最小；中性点位置角桩最深，边桩略高，中心桩距桩顶最近。边载工况下，靠近边载侧和中间一排桩基轴力、侧摩阻力与围载时的变化规律类似，远离边载侧的一排桩基受边载影响较小，无负摩阻力；各桩基中性点位置变化规律类似于围载工况。与围载工况相比，边载时同一位置桩身轴力、负摩阻力均较小，中性点位置较高。与单侧边载工况相比，围载时各基桩承载力安全系数FS均较小且随荷载的增大衰减梯度较大。该研究成果为不同堆载形式下群桩基础的设计提供参考。

为了研究土工格栅加筋砂土地基在动力荷载作用下的受力变形特性，利用自行设计的300 cm×160 cm×200 cm（长×宽×高）大比例地基模型试验装置，分别针对纯砂地基、土工格栅加筋地基进行了静动荷载破坏试验。分析地基承载力及基础沉降、地基土压力、动力加速度响应、土工格栅应变等参数变化规律，揭示了动力荷载作用下加筋砂土地基的承载力和变形特征，并对比分析静、动荷载对加筋地基承载性能的影响。试验结果表明，与纯砂地基相比，格栅单层加筋地基的承载力提高1.12倍，地基基础中轴线处沉降量减少24%，加筋土体的抗变形能力得到很大提高；加筋作用改变了地基的破坏模式，动载作用下纯砂地基为冲剪破坏而加筋地基为整体剪切破坏；筋材的存在对地基土压力及加速度峰值分别有明显的扩散作用和衰减作用，可有效降低在动力载荷下筋土的瞬态变形。

软土非线性固结变形计算目前还主要依赖于数值方法，致使非线性固结理论的工程应用受到极大限制。引入经典的e-lg?' 和e-lgkv非线性关系，在自重应力均匀分布假定下通过变量代换并利用迭代法给出压缩指数Cc与渗透指数Ck比值不等于1时的非线性固结近似解析解。在Cc /Ck趋近1时本文解与其等于1时的差分解及精确解相差无几。但如果Cc /Ck值偏离1，该近似解会存在一定偏差，且偏差值会随Cc /Ck值偏离1的程度和外荷载增加而逐渐增大。在一般工程荷载作用下，如果Cc /Ck值介于0.9～1.1之间，本文解的平均固结度与差分解间最大偏差在2%左右。当Cc /Ck值在0.75～1.25之间时，本文解的平均固结度与差分解最大偏差在5%左右。如果Cc /Ck值在0.5～1.5之间，本文解的平均固结度与差分解间最大偏差在10%左右。当外荷载一定时，土层的非线性固结速率会随着Cc /Ck值的增大而减慢。如果Cc /Ck<1，土层的非线性固结速率会随外荷载的增大而加快；相反，如果Cc/Ck>1，土层的非线性固结速率会随外荷载增大而减慢。

山区滑坡对既有隧道结构的受力变形有着重要影响。既有成果一般将滑坡体和隧道结构分开单独研究，而将两者结合起来进行研究还不多见，且多数停留在实际工程监测分析上，利用理论解析法对隧道-滑坡体相互作用的分析更是少见。首先，基于传递系数法和极限平衡法对滑坡下滑推力进行了计算；其次，将滑坡推力施加在既有隧道结构上，建立隧道-滑坡相互作用的弹性地基梁模型，采用传递矩阵法求解出隧道结构任意截面的内力和位移。在此基础上，建立三维数值模型对滑坡诱发隧道变形进行模拟，将数值分析结果与理论计算值进行对比验证，获得了较好的一致性。最后，针对滑坡推力大小、滑体内地基系数、滑床内地基系数、隧道衬砌刚度以及隧道长度等参数进行了影响分析。该研究成果可为滑坡区域既有隧道的维修加固提供一定的理论依据。

在单井抽水造成地面沉降符合s-lnr线性关系的基础上，应用积分的方法，对线状和面状群井抽水产生的地面沉降进行推导，得出群井抽水导致地面沉降的积分公式。对于场外远处，即距抽水中心距离远大于抽水区域长度或宽度的情况，对沉降积分公式进行简化，仍可得到场外地面沉降呈s-lnr线性关系的结果。选取第三方文献中的理论解、数值解和工程实例对以上研究成果进行拟合验证，相关系数分别为99.91%、98.67%、96.60%、99.63%、99.43%，所以线状和面状群井抽水导致场外地面沉降呈s-lnr线性关系的理论分析结果得到极好验证。

利用自主研发的真三轴岩爆试验机，在室内再现了应变型岩爆过程，并对岩爆过程中的声音信号进行监测。采用梅尔倒谱系数、谱质心、短时平均过零率等可定量化描述声音特性的组合指标作为岩爆过程典型破坏现象声音信号的特征提取信息，在此基础上结合适用于处理小样本、非线性分类问题的高斯过程机器学习方法，建立岩爆过程典型破坏现象识别的高斯过程模型，由此实现室内岩爆过程典型破坏现象的智能识别。进而，针对岩爆传统预测方法侧重于趋势预测而不能判别岩爆过程发展阶段的不足，采用智能识别+趋势预测的动态识别策略，以岩爆发生前夕的平静期、谐波均值、色谱向量均值等声音特征指标的变化规律作为岩爆前兆信息，提出一种多层次递进式的岩爆动态预测方法。室内岩爆的预测结果表明，该方法是可行的，为未来建立基于声音的现场岩爆预测方法奠定试验基础。

粗粒料所处的应力状态具有随时间和空间而变的特点，往往处于较复杂的三维应力状态下。通过粗粒料大型真三轴各向等压固结等比例加载试验，研究了不同中主应力系数条件下粗粒料的强度特性。试验结果表明：中主应力对粗粒料的强度有重要影响，三维应力状态下，粗粒料的强度比常规三轴应力状态下有较大提高，大小主应力之差与大主应变关系曲线也更加陡峭；中主应力系数b从0增大到0.25时，破坏时大小主应力之差增加了39%～50%；摩尔–库仑强度参数咬合力c和内摩擦角? 均随着中主应力系数b的增大而增大，其中咬合力c的增长较为显著，特别是b从0增大到0.25时；相同小主应力条件下，b = 0时，破坏偏应力与球应力之比最小，b = 0.25时，破坏应力比达到最大值，随着b的增大破坏应力比又有所减小；相同中主应力系数条件下，随着小主应力的增大，破坏应力比逐渐减小。

超临界CO2是一种介于气体和液体之间的特殊状态的CO2流体，具有低黏、高扩散性和零表面张力等独特的性质。利用超临界CO2作为压裂液，有助于裂缝的起裂和扩展，同时可避免储层伤害。通过研究超临界CO2射流破岩和压裂特性，分析得到了超临界CO2岩石致裂机制。研究结果表明，超临界CO2低黏等特性使其更容易进入岩石微孔和微缝之中，在岩石内部建立大小不一的流体压力系统，使岩石发生拉伸和剪切破坏；常规流体压裂起裂压力较高，裂缝一般为单条或多条平直裂缝，大多沿着同一方向贯穿强度较高的胶结颗粒，且裂缝断面光滑、平整；超临界CO2压裂起裂压力相比于常规流体压裂低，在岩石中形成的裂缝网络较为复杂，裂缝互相连通，一般沿着强度较低的胶结物开裂，较少贯穿胶结颗粒，裂缝断面较为粗糙。该研究结果可为超临界CO2压裂技术的实施提供理论支撑。

双排长短组合桩是一种新的桩型，能够克服常见双排桩的不足，具有很好的工程应用前景，研究其滑坡推力的计算方法具有重要意义。在Winkler弹性地基梁模型的基础上，充分考虑受荷段与嵌固段的变形协调关系，结合极限平衡条件，推导了当抗滑桩为柔性桩时，桩后滑坡推力呈梯形分布时，双排长短组合桩的前、后排桩滑坡推力的计算方法。对比理论计算结果和模型试验的监测数据可知，后排桩桩身滑坡推力的计算值与试验值的误差为7%，前排桩的误差为14.4%。因此，证明了运用该方法计算双排长短组合桩的滑坡推力是可行的。

四桶吸力式基础由4个按正方形排列的吸力式桶形基础组成，并通过上部结构连成整体共同承受外部荷载，相比于单桶基础，四桶基础能承受更恶劣的海洋环境荷载，可作为海上风机和海洋平台等结构物的基础，具有广阔的应用前景。为探究饱和软土地基上四桶基础和单桶基础在承载力以及破坏模式方面的关系，优化四桶基础的设计，建立了大量的四桶和单桶基础的三维有限元模型，系统研究了不同基础埋深和土体剪切强度时桶间距对四桶基础各单向承载能力和对应的破坏模式的影响。结果表明，竖向承载力系数受桶间距影响较小，而水平承载力系数受其影响较大，力矩承载力系数受其影响尤为显著；在同一桶间距比时，四桶吸力式基础的各单向承载力系数随基础埋深比的增加逐渐增大，随土体剪切强度不均匀度指标的增大逐渐减小。通过分析四桶基础的各单向承载力、对应的破坏模式和群效应系数，定义了四桶基础的最优桶间距，可为四桶基础桶间距的优化设计提供依据。

针对工程实际中断续节理裂隙岩体的损伤本构模型，假设岩石微元强度服从Weibull随机分布，以摩尔-库仑破坏准则作为描述微元强度的表示方法，推导出细观损伤变量。利用能量和断裂力学理论，综合考虑节理几何特征及力学特性，推导宏观损伤变量计算公式。基于Lemaitre应变等效假设，考虑宏细观缺陷耦合作用，推导出复合损伤变量，建立了基于摩尔-库仑准则的宏细观缺陷耦合作用的断续裂隙岩体损伤本构模型。研究结果表明：（1）采用摩尔-库仑准则作为描述微元强度的统计分布变量建立的损伤模型能够较好地反映岩石内部缺陷分布和变形特征，该模型真实地反映岩石微元强度受应力状态的影响。（2）该模型建立的理论曲线与断续节理岩体的试验曲线吻合较好。（3）节理裂隙岩体宏观损伤变量及峰值强度随节理倾角的变化规律与综合考虑宏细观耦合作用下的损伤变量及裂隙岩体峰值强度随节理倾角的变化规律基本一致。（4）宏细观耦合作用下的等效弹性模量与节理贯通率呈非线性负相关；在节理倾角一定的情况下，损伤变量与节理长度呈非线性正相关；在贯通率较小时，岩体的宏观损伤变量与内摩擦角的关系呈线性负相关变化，贯通率达到一定程度，线性关系变成非线性关系。

以SHAKE2000为代表的频域等效线性化是目前主流的土层地震动计算方法。由于该方法在软土场地计算结果严重不合理，其改进方法成为目前研究热点，主要采用频率相关法，但一直没有取得实效。对频率相关法中土体动剪应变和震动速度成恒定比例关系的基本假定进行研究，从波动方程推导出了均匀全空间单向行波、单一均匀半无限场地、成层场地等3种典型场地中土体剪应变与震动速度关系的精确解答，通过数值试验研究了这一假定的合理性与偏差程度。结果表明：动剪应变和震动速度成恒定比例关系这一假定只有在无边界均匀介质单向行波情形下才成立，对于实际成层土场地，动剪应变与震动速度关系强烈依赖于波的频率和观察点的位置，如果在土层地震反应分析中忽略反射波而采用单向行波恒定比例假定将会使计算结果产生显著偏差；动剪应变与震动速度成恒定比例关系的假定导致的偏差达4个量级，即使对于单一均匀半无限空间模型偏差也十分显著；对实际土层地震动的求解，该假定在理论上定性错误，定量上偏差不可接受，必须放弃而另寻其他途径。

以天然钙蒙脱土为研究对象，采用不同浓度的离子固化剂对其进行改性处理，开展素土与改性蒙脱土在相对湿度（P/P0）0～0.95区间的水汽等温吸-脱附试验，通过吸附速率曲线、晶层间距d001值变化曲线分析蒙脱土水合机制，并采用蒙脱土孔隙比变化曲线关联分析水合-孔隙演化规律，提出不同尺度孔隙吸附水的界限相对湿度区间。在此基础上，基于X射线衍射(XRD)、氮气吸附以及压汞试验对离子固化剂改性蒙脱土水合过程的孔隙分布特征进行验证分析。试验结果表明：对于钙蒙脱土，00.8～0.9时，黏土颗粒表面持续吸附弱结合水，此时大孔内逐渐充填水分。离子固化剂通过改变蒙脱土的微观物理化学性质（阳离子与晶层基面）调控其吸附水特性，进而影响不同尺度孔隙的吸附水过程。

节理滑移时其渗透率的演化特性是岩体水力特性重要的科学问题之一。为了深入了解花岗岩节理在高应力条件下剪切滑移时渗透率的变化规律，对花岗岩耦合节理剪切时的渗透率进行了试验研究。为了解决剪切时高压孔隙流体的密封问题及节理渗透率测量问题，设计了一种适用于高压孔隙流体作用下的剪切渗流试验系统。通过剪切渗流试验获得了渗透率随剪切位移的变化规律，以及剪切应力和法向变形与剪切位移的关系。试验结果表明：高应力条件下剪切峰后节理发生明显的剪胀，但其渗透率呈降低趋势；节理剪切过程中节理的剪胀、压缩和凸起的剪断磨损机制共同影响渗透率的变化；高应力一方面限制了节理的剪胀特性，另一方面也增强了凸起的剪断磨损机制，因此，节理剪切时节理渗透性被显著降低。

通过三轴压缩试验得到不同围压下形成的含单一贯通破裂面大理岩试样，用自制的夹具对试样进行“水泥注浆”和“锚杆+注浆”两种方式加固后再次在原加载破坏围压下进行三轴压缩试验，结合激光扫描和电镜扫描手段，分析了注浆和锚杆对大理岩破裂面的加固效果和作用机制。试验结果表明，注浆加固的黏结作用使开裂大理岩破裂面产生黏聚力，而锚杆的抗剪和抗拉效应能进一步提高加固大理岩破裂面的强度；注浆加固和锚注加固大理岩破裂面的峰值剪应力对应的剪切位移基本相等，表明锚杆只有发生了一定的剪切变形时，其抗剪和法向加载效应才能发挥。最后，以摩尔-库仑强度准则为基础，建立了表面粗糙程度较低且充填度大于1的锚注加固大理岩破裂面的抗剪强度公式。与试验结果的对比表明，该公式较为合理，可为深部硬岩工程围岩支护优化提供参考。

粗粒料的级配对其物理力学性质具有重要影响。土体的级配通常用级配曲线来表示，级配方程则是对土体级配曲线的定量描述。利用土的连续级配方程，对各种粗粒料级配的适用性进行了验证，进一步总结了土石坝工程中粗粒料级配参数的常用取值范围；同时，分析了利用该方程进行粗粒料配料计算的实用性。主要结论如下：粗粒料的级配参数常用取值范围集中在-2 相关文章 | 计量指标

三叉裂隙是自然界普遍存在的一种岩体缺陷形式，其对岩体的力学特性有重要影响。对含预制三叉裂隙的水泥砂浆试样进行室内单轴压缩试验，配合使用摄像机拍摄裂纹的起裂、扩展、贯通过程，通过数字图像技术处理获取试样的应变场云图，并结合PFC2D程序研究不同?、? 条件下试样的强度特征、裂纹模式和裂纹演化扩展规律。研究表明：三叉裂隙对试样单轴抗压强度有明显的削弱作用。当? 恒定为120°时，试样在? = 30°时达到最大抗压强度；当? 恒定为90°时，随?增大，试样抗压强度呈先减小后增大的趋势，且当? = 45°时达到最大抗压强度。试样产生的裂纹可分为3类，分别是张拉型裂纹(Ⅰ型裂纹)、剪切型裂纹(Ⅱ型裂纹)、混合型裂纹(Ⅲ型裂纹)。这3类裂纹通常从裂隙尖端开始产生，并且Ⅰ型裂纹沿加载方向扩展，通常未扩展至试样边界；Ⅱ型和Ⅲ型裂纹通常与加载方向呈一定角度扩展至试样边界。通过对裂纹的几何形态和组成宏观裂纹的微裂纹成分的分析，得知导致含三叉裂隙试样在单轴压缩条件下失效的是张拉破坏。数字图像技术得到的应变云图表明，当载荷达到一定阶段，裂隙尖端出现应力集中，微破裂开始发育并聚集成微破裂区，微破裂区扩大产生宏观裂纹。通过对主应变和剪应变云图分析，发现导致试样失效的是张拉破坏，剪应变在裂纹扩展过程中的影响较小。

通过室内水力压裂物理模拟试验系统，对大尺寸原煤进行了水力压裂模拟试验，根据水力裂缝的空间展布形态分析了煤岩储层水力裂缝的延伸规律，揭示了网状裂缝的形成机制。结果表明：水力裂缝易在弱层理处分叉和转向，发育的层理和裂缝系统等结构面为压裂形成裂缝网络提供了前提条件。泵压曲线呈现出的频繁波动是煤岩内产生网状裂缝的一个显著特征。水力裂缝的起裂与延伸有4种基本模式，裂缝网络的形成多为这4种基本模式的组合。地应力差异系数和泵注排量对煤层水力裂缝形态有较大影响。较小的地应力差异系数更利于网状裂缝的形成；较高的压裂液排量易形成相对简单的裂缝形态，导致压裂改造效果较差。该试验方法和试验结果可为现场水力压裂参数设计和优化提供参考和依据。

褶皱的水力连通长度是复合褶皱渗漏量评估的关键参数，褶皱网络的水力连通性分析还缺乏客观高效的分析方法。基于对漏洞周围水头分布的简化，提出以搜索长度为标准判定褶皱间水力连通性。通过将褶皱线段化，建立了褶皱网络连通性数字化分析方法，并编制了相应的分析程序，研究了该方法在文献报道的褶皱网络和处于良好状态的GM/GCL（土工膜/土工复合膨润土垫）衬垫中的应用。结果表明：搜索长度的定义给出了判定褶皱间水力连通性的客观标准，能反映衬垫的不同参数（如水头、界面导水系数以及渗透系数等）对褶皱间水力连通性的影响。褶皱线段化使褶皱位置和尺寸的描述更容易，数字化的水力连通分析简便且高效。基于该水力连通性分析方法的渗漏量评估结果偏保守。在进行渗漏量计算时，若假定统一的长度来描述褶皱网络，则需要根据漏洞频率的不同选择不同值。该水力连通性分析方法作为渗漏量评估完全数字化的关键环节，具有重要的应用前景。

为了研究颗粒形状特征对砂土剪切模量的影响，选取4种形状不同的砂样（福建标准砂和人工石英砂）作为研究对象，通过扫描电镜获取其颗粒微观图像，使用Image Pro Plus软件和自编Matlab程序提取试样颗粒的形状特征。采用改进的半径角和轮廓指数综合描述颗粒偏离圆或椭圆的程度以及棱角变化程度，并基于这两个参数提出颗粒形状因子来综合表征颗粒的形状特征。之后在K0条件下通过弯曲元试验获得不同竖向荷载对应的4个试样的剪切模量，试验结果表明，砂土颗粒的形状因子与砂土的剪切模量具有良好的相关性。最后基于Hertz-Mindlin接触模型，推导出引入形状因子的砂土剪切模量理论计算公式，该计算公式与实测值吻合良好。

在我国，以城市轨道交通、高速公路网建设、高速铁路网建设、重大水利工程建设等为代表的大型岩土工程具有尺度大、施工周期长、操作复杂和工程安全状况堪忧的特点。不同类型的安全事故持续不断，造成的经济损失和人员伤亡居高不下。概括总结了2010－2017年间我国大型岩土工程施工安全风险管理研究方面的主要进展，包括：（1）大型岩土工程施工安全风险管理重大科技项目、成果奖励、规范；（2）大型岩土工程施工安全风险分析与评估方法方面研究进展；（3）大型岩土工程施工安全风险监控与预警方面研究进展；（4）大型岩土工程施工安全风险管理信息化技术与平台方面研究进展；（5）大型岩土工程施工安全风险智能化分析与控制方面研究进展。基于我国大型岩土工程施工安全风险管理研究方面主要进展的分析，提出了我国大型岩土工程施工安全风险管理方面面临的新挑战：（1）定量化风险评估理论和技术的应用推广；（2）风险决策理论；（3）推行全过程安全风险管理计划；（4）构建岩土工程安全事故案例共享平台；（5）基于大数据挖掘技术的岩土工程参数分析与控制；（6）智慧岩土工程研究和建设。

综合采用时程分析法、整体变形分析法（等效节点力法和软化模量法）、极限平衡法等方法，以小打鹅尾矿库为例，分析了该高堆尾矿坝的永久变形和动力稳定性。分析了干滩面长度、尾矿堆积坝高度、设计地震加速度等影响因素对尾矿坝的安全系数和永久变形的影响，以及地震作用下尾矿坝安全系数的时程变化规律。结果表明：尾矿坝的地震永久变形与一般土石坝的存在差异，其水平方向的永久变形大于竖直方向的永久变形，且永久变形与坝高不一定呈单调递增关系；地震中尾矿坝的最小安全系数与各影响因素大体呈线性关系，而坝顶处的震陷与各影响因素之间呈非线性关系；地震过程中尾矿坝瞬时安全系数具有波动降低的特点，为此，完善了地震作用下尾矿坝最小平均安全系数的计算方法。该研究表明小打鹅尾矿库坝体的抗震性能能够满足相应抗震设防要求。

块体化程度是评价岩体完整性的一种新指标，能从三维角度表征岩体破碎程度，但目前该方法仍存在未充分考虑岩体切割程度及块体规模、未限定基础应用条件、块体化程度等级划分不合理等缺陷。针对上述缺陷，深入分析了其产生原因，并借鉴岩体切割程度、三维块度模数、体积RQD等计算原理，限定了块体体积百分比相关概念，提出了考虑岩体完整性块度尺寸效应的块体体积综合百分比计算方法，确立了块体化程度等级及分级指标取值依据，建立了修正的块体化程度评价方法。通过对比块体化程度评价修正方法、岩土工程规范对岩体完整性的划分结果，分析了修正方法的合理性。分别以广西铜坑矿锌多金属矿体、乌东德水电工程的块体研究数据为基础，开展了修正块体化程度评价方法的实例验证，结果表明：利用修正块体化程度评价方法计算的铜坑矿+255 m中段4#试验区岩体块体体积百分比为11.18%，属轻度块状化岩体；乌东德水电站PD49-1平硐、PD4支硐块体体积百分比分别为12.847%、10.168%，均属于轻度块状化岩体，岩体完整性程度为较完整级别。与现有块体化程度评价方法比较，修正方法计算的块体体积百分比能够更准确地从三维角度表征真实岩体的完整性。研究成果对精确刻画岩体三维完整性具有重要意义。

为了研究衬砌隧道中地铁振动在饱和地层中的传播情况，采用移动轴向激励模拟技术，建立了隧道-衬砌-两相介质的动力分析模型；利用波函数展开法、傅里叶变换法等，推导了频域内衬砌隧道移动轴向激励作用下两相多孔介质动力响应的解析解，并给出了两相多孔介质临界速度的经验公式；通过离散快速傅里叶逆变换得到了时-空域内两相介质的动力响应。结果表明：无衬砌隧道中移动的轴向常激励作用下，两相介质临界速度只与介质的剪切模量和密度有关，且数值接近其剪切波速的1.1倍；对于衬砌隧道，介质的临界速度随着衬砌剪切模量的增大而增大，随着衬砌密度的增大而减小，衬砌对振动向介质中的传播有一定的削弱作用，衬砌剪切模量与介质剪切模量相差越大，削弱越明显；动力响应频率越接近激振频率，其幅值越大，所对应的临界速度越小。

柱状节理玄武岩在开挖卸荷条件下容易松弛与开裂，是白鹤滩水电站坝基稳定的主要挑战。以白鹤滩水电站左岸坝基柱状节理玄武岩试验区为工程背景，采用单孔声波、钻孔摄像等原位测试技术，研究了分梯段开挖及时间效应条件下Ⅲ1类和Ⅲ2类柱状节理玄武岩松弛深度、松弛程度的时空演化规律，探讨了坝基柱状节理岩体松弛特征的原因。分析结果表明：柱状节理玄武岩的松弛深度主要由开挖引起，临近开挖面岩体的松弛程度随时间呈负指数增长，其时效期不超过半年。柱状节理岩体松弛特征与岩体质量关系密切，两类岩体的松弛深度、松弛程度的时效性及松弛程度随孔深的分布规律差异较大。坝基柱状节理岩体时效松弛是由内部节理张开导致的岩体强度参数的时效劣化引起。该研究对认识柱状节理岩体卸荷力学行为及优化坝基柱状节理岩体开挖保护方案具有重要意义。

以瓯江北口大桥南锚碇巨型沉井场地地基处理为科研背景，研究厚垫层-砂桩复合地基的适用性及其承载力的影响因素，针对不同的垫层材料、垫层厚度和砂桩间距共进行了9组静载试验。为得到砂桩施工对周围已完成砂桩的影响程度，还进行了砂桩施工相互影响试验。试验结果表明：厚垫层-砂桩加固软土地基效果非常好，是大型沉井地基处理较为理想的方式；垫层含水率、垫层材料和垫层厚度对其承载力的影响程度均大于砂桩间距；砂桩施工过程对周围已完成砂桩的影响和对周围土体的影响具有很大差别，利用传统沉桩挤土理论分析砂桩施工对周围已完成砂桩的影响将产生较大偏差；砂桩施工对周围已完成砂桩会产生较大影响，最大影响范围主要集中在地表以下1/3桩长范围内，影响程度与土层的种类和性质有密切关系，土性越好，影响程度越小；可利用增大砂桩间距和已有砂桩的阻隔效应减小影响程度。

利用在滨海新区施工的2眼全取芯钻孔（G2和G3），通过原状土样工程特性指标测试、固结压力试验、0-P0反复加、卸荷试验及地面沉降分层标监测数据分析等，系统阐述了滨海地区深部黏性土层弹塑性变形特征与地面沉降的关系。结果表明：天津滨海地区100 m以浅主要为欠固结土层；100～400 m土层处于超固结和微超固结状态，主要是由过去地下水超量开采造成的；400 m以下土层以正常固结为主。G2和G3孔不同层位黏性土层在反复加、卸荷试验过程中表现出塑性变形量逐渐减小，而弹性变形量几乎不变，与反复加、卸荷次数无关，表明黏性土层在水位反复升降条件下，逐渐变为以弹性变形为主。黏性土层这种特性显示，在地下水位反复升降多次后，黏性土层将会逐渐变成弹性体，在水位恢复时，将产生同步回弹，对防治地面沉降具有重要意义。分析弹塑性变形与黏性土层深度、天然含水率和黏粒含量的相关性发现：弹性变形量与黏性土层深度、天然含水率及黏粒含量呈正相关性；塑性变形量与深度相关性不明显，与天然含水率和黏粒含量呈负相关性。

压缩指数Cc和回弹指数Cs是土力学中表征土体变形特性的两个重要参数指标，可通过室内一维固结试验获得。但是试验过程耗时长，因此，很多学者提出了压缩指数Cc与物理指标（尤其是液限wL、天然含水率wn、初始孔隙比e0和塑性指数Ip）的经验关系。通过对比国内外压缩指数经验关系，发现压缩指数与天然含水率和孔隙比关系离散性较小，分别给出了一个统一的经验关系。采用薄壁取土器从上海某一场地取得第②～⑥层土的原状土样进行固结试验，并搜集整理分析已有文献中的试验数据和上海69个场地的岩土勘察数据，给出了上海典型土层压缩指数Cc与wL、wn、e0、Ip的经验关系。同时发现，Cc/n0与Cc以及Cs/n0与Cs（n0为初始孔隙率）之间具有高度的线性关系，从而给出了基于初始孔隙率n0预测上海黏土压缩指数Cc和回弹指数Cs的经验关系。分析了压缩指数和回弹指数的关系，结果表明，上海正常固结黏土Cc/Cs分布在4.8～6.9之间，平均值约为5.8；超固结黏土Cc/Cs分布在3.3～5.2之间，平均值约为4.3。

水下盾构隧道管片间接缝张开度对隧道防水及运营期结构安全有重要影响。以南京扬子江隧道结构健康监测系统中两个典型监测断面的接缝监测数据为基础，通过多元线性回归分析方法分析在两种不同地层组合下接缝张开度随水位、温度变化的规律；并对接缝张开度随水位变化的规律进行了有限元数值模拟，数值模拟结果与回归分析结果吻合较好。上述分析结果表明，纵缝张开度和横缝张开度随水位、温度的变化均呈现较好的线性关系，具体变化趋势如下：当盾构隧道穿越上砂下岩的上透下不透地层时，环内上半部分管片纵缝张开度随水位的增大而增大，受温度影响则相对较小；当盾构隧道穿越砂性全透水地层时，环内管片纵缝张开度随水位的增大而减小，受温度影响也相对较小；环间横缝张开度在上述两种地层下随水位、温度的变化趋势相同，均随水位增大而增大，随温度的升高而减小。

乌东德水电站右岸地下厂房洞室群密集、开挖规模大、地质条件复杂，开挖期间变形破坏问题突出。在地应力实测资料、工程地质特性、开挖过程分析的基础上，利用离散元程序对右岸地下厂房开挖过程进行数值模拟，再现不同模型的应力场、位移场演化过程，分析陡倾角层面对于主厂房变形的影响作用。同时，构建高精度微震监测系统，对开挖诱发的微震活动实时在线监测；分析微震事件聚集规律、S波及P波能量比值Es /Ep分布特征，识别和圈定潜在风险区域，揭示围岩变形机制。微震监测与数值模拟结果表明：在开挖卸荷作用下，陡倾角层面附近岩石破裂，微震事件聚集，能量释放，引起围岩变形破坏。围岩以结构面控制的应力驱动型张拉破坏为主，并伴随少量重力驱动型变形。该研究结果为乌东德水电站地下厂房的开挖和支护设计方案提供重要依据。

众多城市坐落于沉积河谷之中，沉积河谷-密集建筑群间的地震动力相互作用规律尚不明确。采用间接边界元方法（IBEM），对在平面SV波入射下，沉积河谷-建筑群之间的地震相互作用进行二维模拟计算和参数分析。研究结果表明：沉积河谷-建筑群间存在着显著而复杂的地震动力相互作用；较浅沉积河谷中建筑群地震响应呈现强弱交替变换特征；入射波角度、沉积河谷的材料、几何特征是影响沉积河谷-建筑群整体地震响应规律的关键因素。总体上看，建筑群对浅沉积河谷地震动响应有较大的降幅效应，特别是高频波入射下最大降幅近50%。实际河谷地震放大效应评估需考虑密集建筑群的影响，而位于地震波聚焦位置的建筑物需适当提高设防标准。

建筑物或构筑物基础临近边坡置放的情况在实际工程中十分普遍，但目前对于临近边坡基础的地基承载力及破坏模式尚缺乏深入研究。采用不连续布局优化（DLO）极限分析法建立数值模型，分析边坡几何尺寸、土体参数和基础位置对临坡条形基础的极限承载力和边坡破坏模式的影响，并对国内外现行规范推荐的计算方法进行评价。结果表明：极限承载力随边坡高度和边坡倾斜角的增大而减小，当坡高超过临界高度后，极限承载力将不受其影响；极限承载力随土体黏聚力和内摩擦角的增大而提高，滑动面随黏聚力的增大而变浅，随内摩擦角的增大而变深；极限承载力随基础与坡肩相对距离的增大而提高，当基础置放位置超过某临界距离后极限承载力不受边坡影响。在土体强度高、坡角较大时，《建筑地基基础设计规范》规定的临坡基础最小置放距离偏于危险，设计时仍需考虑边坡对承载力的减损作用；在土体强度较低、坡角较小时，规范规定值偏于保守。美国AASHTO规范对边坡地基极限承载力的取值在砂土边坡时较为可靠，但其仅适用于坡面破坏模式的情况；饱和黏土边坡的承载力曲线有悖于理论解，对临界距离的规定同样存在低估。

以云南昭通头寨植被发育斜坡土体为研究对象，结合CT扫描试验与数字图像处理技术实现了其三维大孔隙空间结构模型的重构。然后基于格子Boltzmann方法（LBM）的D3Q19模型，将固体土骨架视为渗流场边界，并设置反弹格式的边界条件模拟土骨架与水分间的相互作用，从细观角度研究了水在植被发育斜坡土体大孔隙中的渗流特性。研究结果表明：土体渗流过程中，在大孔隙纵向连通的通道内形成了优先流，且通道中的流速远超其他部位；而在封闭或者连通性差的大孔隙中导水率极小，流速几乎为0。土体中大孔隙通道内的流速由孔壁至通道中心逐渐增大，且流速与至通道中心的距离近似呈二次抛物线的分布特征。沿深度方向土体切片大孔隙率大的截面平均渗流流速Uz也较大，从整体变化趋势来看，截面大孔隙率与平均渗流流速有相似的变化规律，这充分说明植被发育斜坡土体内的大孔隙分布对土壤沿深度方向的渗流特性有重要影响。

为研究裂隙岩体结构效应对其等效力学参数的影响，引入基于离散元的合成岩体技术，通过可控的改变三维岩体结构网络中的结构参数，制作相应的合成岩体试件，开展计算机模拟试验研究。结果表明：随岩体中裂隙体积密度增大，裂隙的变形参数和强度参数随裂隙密度增加而减少，其中等效弹性模量对结构面密度变化最为敏感；随岩体中裂隙倾角增加，岩体等效弹性模量随之单调增加，且等效弹性模量的离散程度（标准差）随倾角增加而减小，而各强度参数指标则先减少而后增加，形成一个U形变化规律；岩体等效力学参数均随结构面尺寸增加而减小，同时等效力学参数的离散程度（标准差）随结构面直径增加而增加，其中单轴抗压强度指标变化最为敏感；岩体等效力学参数对裂隙尺寸和产状的离散程度不敏感。该研究结论可为其他结构效应研究提供一种新思路。

3DGIS与有限元数值计算耦合方法及其系统开发，是目前GIS与岩土工程交叉学科的重要研究内容。通过对MeshPy、GRASS GIS、vtkPython以及Scipy等多个开源库的探索与编程实践，以Python为“黏合剂”，构建了GIS与三维有限元数值计算无缝耦合的平台框架。在满足几何形状、Delaunay特性、角度、面积以及体积等约束条件下，通过MeshPy包含的Triangle与TetGen库获得能用于有限元数值计算的三角形与四面体网格，并阐述了限定Delaunay三角化（CDT）节点插入算法与四面体网格质量控制方法。以排土场为例，针对CDT网格建立的地表模型，结合vtkPython封装的模块与算法，提出了根据节点分布位置综合采用线性与三角形重心坐标的插值方法，有效消除了其他插值手段导致的部分地表高程畸变的现象。借助Scipy提供的矩阵运算模块，开发了邓肯-张E-? 模型，给出了采用中点增量法进行非线性求解的算法，并通过对室内大型三轴剪切试验的数值模拟验证了程序的正确性。最后，对准东露天煤矿北部排土场堆排过程开展三维有限元数值计算，结合GRASS GIS对排弃物料高度与厚度空间分布规律的分析结果，对排土场边坡位移变化规律进行初步研究，结果表明，排土场垂直位移与排弃料高度及厚度相关，而最大水平位移则出现在各台阶坡体边缘位置，与实际情况一致。

为了研究热源温度和外界水压对缓冲层中水-热迁移规律的影响，以GMZ膨润土为例，从基于势能的非饱和土的水-热迁移控制方程出发，考虑了蒸发效应的影响，得到了水-热耦合的方程组，采用改进的光滑粒子流体动力学(SPH)算法，能够对每一处土体根据不同时刻的不同状态实时更新计算参数，得到参数变化的水-热耦合解。计算结果表明：土的物理性质参数与土体的温度和饱和度密切相关，是否考虑这些参数的变化会对计算结果产生较大影响；核废料释放的热量能够在较短的时间内扩散到外边界，水分迁移的速度则相对慢很多；缓冲层温度的升高会加快水分的迁移速度，外界水压对温度的分布则影响较小。

接触问题是一种常见的非线性问题，如何能够很好地模拟接触面的变形及受力特性，以及实现对变形体间的接触问题的真实模拟是该领域研究的难点问题。基于二维接触问题的实际物理意义，分别在法向和切向建立等价的互补模型。用非线性互补函数（NCP）中的Fischer-Burmeister（FB）函数将互补函数模型转化为非光滑方程组表达，用常规的Newton法求解。同时，基于高斯积分法可以用较少的积分点达到较高的精度，为了进一步提高求解精度，改善不连续的通病，对面-面接触模型在高斯点上对接触面进行处理，可通过调节积分点数目对求解精度进行控制，方法易于理解，实现方便。在此基础上建立二维接触有限元模型，通过一系列工程算例验证该方法的可行性与有效性。结果表明，与ABAQUS有限元的计算结果相比，该方法有着较高的精度，更真实地反映问题的实际。

数值流形法在非连续变形分析领域具有独特优势。结合裂纹尖端场函数的基本概念，分析了水力劈裂破坏问题，模拟了水力劈裂破坏过程，避免了扩展有限元中的阶跃函数和水平集概念。为了避免裂纹尖端在单元内部不同位置而产生误差，对裂纹尖端附近一定范围内的每一个物理覆盖附加奇异覆盖函数。选取一个算例比较分析了内水压力对应力强度因子的影响，当考虑裂纹面内压时，定量分析比较了各因素对应力强度因子的影响大小，并应用于分支裂纹水力劈裂破坏。计算结果表明，改进后的计算结果与解析解相吻合。未考虑裂纹面内压，误差往往较大。考虑裂纹面内压后，随着裂纹长度的增加，误差逐渐减小；随着网格密度的增加，误差也逐渐减小。分支裂纹的渐进破坏结果表明该改进方法的可行性，具有较大的实际应用价值。

采用动态焦散线试验和ABAQUS数值分析方法，对条形药包爆破载荷作用下不同角度预制贯通裂纹的扩展行为进行了研究。研究结果表明：在爆炸应力波的作用下，柱部区域和端部区域0°预制贯通裂纹远端翼裂纹背离炮孔方向扩展，而近端翼裂纹朝向炮孔扩展。预制贯通裂纹远端的应力集中程度较近端高，并且远端翼裂纹的止裂韧度更低，翼裂纹更易扩展。在爆炸应力波的作用下，柱部区域90°预制贯通裂纹由张开逐渐转为闭合，爆炸应力波在已闭合的预制贯通裂纹面发生透射，并在预制贯通裂纹尖端产生压剪应力集中，形成以II型断裂为主的I-II复合型裂纹，并近似垂直于预制贯通裂纹面扩展，随后，在自由面反射应力波的作用下，反翼裂纹沿预制贯通裂纹面起裂扩展；炮孔端部区域90°预制贯通裂纹处翼裂纹的起裂是由于爆炸应力波在预制贯通裂纹处产生反射拉伸波的结果，促使预制贯通裂纹端部产生拉应力集中，形成近似I型裂纹，随后，翼裂纹逐渐转向爆炸应力波传播方向扩展。

光纤测试技术是将光纤布拉格光栅（FBG）传感器用光纤连成一串，通过构建多点光栅测试系统实现传感，它具有精度高、抗干扰能力强、空间分辨率高和连续数据采集等特点。将光纤光栅传感技术应用到原型玻璃纤维增强复合材料（GFRP）抗浮锚杆受力测试中，同步测试了锚杆杆体-锚固体界面、锚固体-周围岩土体界面以及锚固体内的应变，实现GFRP抗浮锚杆多界面全长受力测试。测试结果表明，光纤光栅传感技术能准确记录拉拔过程中GFRP抗浮锚杆各界面的应变变化，揭示锚杆杆体-锚固体界面、锚固体内、锚固体-周围岩土体界面的轴向应力和剪应力分别随荷载水平和锚固深度变化的分布规律，但不同界面处荷载的传递深度和剪应力沿深度的影响范围有所差异。该测试技术和传感器埋设工艺有众多优势，在岩土工程科学研究与工程应用领域具有广阔的前景。

静止土压力系数K0与其他物理力学性质相互制约，变化特征复杂，加之试验条件、理论假设条件不同，表达形式多样，结果迥异。依托济南地铁工程勘察，采用原位土体水平压力测定仪（KSB）对济南西北部黄河厚冲积层现场测试，将测试结果与原位旁压试验、室内侧压力仪K0试验结果，以及考虑黏性土内摩擦角、塑性指数的K0计算公式进行对比，分析表明：KSB测试结果以指数形式插值推算原位静止土压力系数更优；20 m深度范围内黄河冲积层黏性土可近似为正常固结饱和状态，K0介于0.4～0.7之间并随埋深减小，而Jaky公式计算值偏高，室内土工试验K0值偏低；以固结快剪内摩擦角 或等效内摩擦角 修正Jaky公式的计算结果更接近KSB实测值。

由于粗粒土的直剪试验存在显著的尺寸效应，且室内常规直剪仪无法调整试样尺寸，所以难以准确获得粗粒土的抗剪强度参数。基于此问题，介绍了一种可以改变试样尺寸的组装式直剪仪。该直剪仪由出力装置、位移量测装置、反力框架、剪切盒等部分组成。通过改变每一层剪切盒的钢环嵌套个数来改变试样的直径，直径有6.18、10、15、20 cm 4个取值；改变剪切盒的叠置层数来改变试样的高度，高度有5、10、15、20 cm 4个取值，试样直径和高度共有16种组合。在此基础上，选取薛城水电站引水隧洞开挖弃渣为试样，进行5组平行直剪试验，验证了该直剪仪的可重复性以及试验结果的可靠性。改变试样直径D与高度H的组合，进行一系列直剪试验研究了该试样直剪试验的尺寸效应，得出该试样的合理试样尺寸。