剪胀方程描述的是塑性应变增量比例大小的变化规律，是构建弹塑性模型的重要组成部分。然而目前堆石料的剪胀方程大都是根据等围压 路径得到的，这些剪胀方程是否能反映不同应力路径条件下堆石料的剪胀规律还尚不明了。开展了等围压 、等轴向力 、等平均主应力p、等主应力比 共4种应力路径下的堆石料大型三轴试验，研究了应力路径对堆石料剪胀规律的影响。试验表明：不同路径的剪胀比 和应力比 均呈近似线性关系，但剪胀比与应力比不存在一致的关系，表现出明显的应力路径相关性；在 - 空间中，剪胀线随着应力增量方向的变化会发生平移和转动，其斜率 和截距参数 均随 ( )的增大而增大；目前的剪胀理论不能较好地描述剪胀的应力路径相关性，提出了一个考虑应力增量方向影响的修正剪胀方程并对其进行了试验验证。

为研究玄武岩纤维对水泥土冲击破坏过程中能量吸收及碎块块度分布特征的影响，采用Φ50 mm变截面霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar，简称SHPB）试验装置对不同玄武岩纤维掺量的水泥土进行了冲击压缩和动态劈裂试验，分析了冲击荷载作用下玄武岩纤维掺量与水泥土吸收能、破坏形态和分形维数 的关系，试验结果表明：随着玄武岩纤维掺量的增加，水泥土吸收能呈先增大后减小的趋势，超过最佳掺量后，由于纤维-纤维薄弱面的存在，水泥土吸收能减少；冲击破坏后水泥土破碎块度分布是具有统计意义上的分形，冲击压缩试验中水泥土破碎块度平均粒径随玄武岩纤维掺量的增加而不断增大，对应的 值总体上呈现不断减小的趋势；在动态劈裂试验中，玄武岩纤维掺量在0～2.0%范围内，水泥土破碎块度平均粒径呈现上升趋势， 值不断减小，玄武岩纤维掺量超过2.0%后，平均粒径有所降低，对应 值增大。玄武岩纤维水泥土吸收能和 值之间有着密切的联系，冲击压缩试验中，吸收能在分形维数为2.20～2.26范围内呈先增大后减小的趋势，而在动态劈裂试验中，吸收能在分形维数为1.85～2.20范围内总体呈现下降趋势，两者具有一定的负相关性；合适掺量的玄武岩纤维对水泥土动态特性起着积极作用，通过试验得出玄武岩纤维的合适掺量为1.5%～2.0%。

运用80 t大型三维接触面试验机，对不同法向刚度下粗粒土与结构接触面三维静动力学特性进行了试验研究，重点分析了法向刚度对接触面力学特性的影响规律。法向常刚度条件下，接触面在单调剪切时均先剪缩再剪胀、法向应力先减小后增大；循环剪切时接触面不可逆性剪切体变呈单调增长、可逆性剪切体变峰值逐渐减小后趋于稳定，切向应力峰值不断减小，抗剪强度逐渐减小，主应力比峰值则基本保持不变。法向刚度主要影响剪切体变、可逆性剪切体变、切向应力、主剪应力等接触面力学性能参数的大小；法向刚度越大，单调剪切时法向应力变化越大、切向应力峰值越大、剪缩和剪胀量越小；循环剪切时不可逆性剪切体变增长越慢、最终值越小，抗剪强度减小越快、达到0时对应的循环周次越少。法向刚度对剪切体变、可逆性剪切体变、主剪应力、主应力比等性能参数与切向位移的关系形式及接触面摩擦角基本没有影响。

渗透系数作为含水介质渗流测评关键指标，其变异性造成裂隙岩体地下水流动及溶质运移不确定性，影响硬岩处置库高放废物迁移、扩散等关键问题评估。针对我国高放废物处置库甘肃北山预选区旧井块段花岗岩体，以中尺度控水断裂构造为研究对象，采用非标试件渗透装置捕捉原状裂隙岩显式渗流外参分析导水性差异；染色剖分裂隙岩提取隐式过流内参重构过流网络以识别优势渗径。研究结果表明：十月井断裂损伤带内存3组裂隙，其中Ⅰ组裂隙占优的原状岩渗透系数普遍高于10?4 cm/s量级，导水能力最强；Ⅱ组裂隙占优的原状岩渗透系数介于10?5～10?4 cm/s量级，导水能力居中；Ⅲ组裂隙占优的原状岩渗透系数普遍低于10?5 cm/s量级且多介于10?6～10?7 cm/s之间，导水能力最弱。P-Q曲线显示此类大尺寸不规则裂隙岩水流状态多表现层流型、充填型及冲蚀型特征，其中岩样4、6、10～12呈层流型特征；岩样2、7呈充填型特征；岩样1、5、8、9、13、14则呈冲蚀型特征，冲蚀、充填、层流型曲线特征岩样其导水性能逐步递增。

受扰动后土体抗剪强度常发生衰减，从细观尺度探讨了黏土细观参数与动后强度指标的关系。发现扭剪和单剪对土体静强度影响显著，稳定后强度折减范围在20%～50%，但仍然高于重塑土静强度。随着扰动次数增加，黏聚力与内摩擦角均表现出前期迅速衰减，之后放缓并稳定的趋势。选取了5种典型细观参数进行分析，发现扭剪作用下，土体纵断面与横断面孔隙数增长率相近；单剪作用下，由于径向平面内不存在切应变，横断面的孔隙增长率将小于纵断面。随着细观土颗粒数的增加，黏聚力首先线性下降，之后稳定在较低水平；而内摩擦角未呈现收敛趋势。

为研究深部高应力岩体强烈的卸荷效应扰动底板破坏并诱发突水的危险性，根据卸荷力学理论，研究了深部开采卸荷对底板扰动破坏的影响，运用离散元软件计算了深部开采底板卸荷损伤的强扰动特征，基于三轴卸荷试验及损伤因子概念推导了卸荷量与损伤因子的关系，获得了底板岩体卸荷的扩展破坏条件，划分了底板卸荷扰动分区，分析了深部开采底板岩体卸荷损伤破坏的强扰动危险性。结果表明：随采深增加，底板卸荷起点及卸荷应力增加，卸荷量却降低，而深部开采较小的卸荷量便造成底板严重损伤破坏；岩体卸荷量越大，卸荷速率、位移量及渗透系数越高，越易致其扩展破坏；裂隙倾角及水平应力与垂直应力比值越小，越易满足底板岩体卸荷的扩展破坏条件。

为了研究径向压缩下圆环试样孔壁处的应力特征，利用厚度为34 mm，外径为50 mm的完整圆盘及不同内径（8～30 mm）的圆环砂岩试样，在巴西劈裂试验中测量孔壁的应变变化，分析试样的力学特性。试验结果表明：圆环试样的峰值载荷随着内径的增大而逐渐减少。圆盘和内径较小的圆环试样达到峰值载荷时出现了失稳破坏，载荷迅速跌落：当内径大于 16 mm，圆环试样达到峰值载荷后，载荷略有下降，但是试样并没有出现失稳破坏，而是持续压缩一定时间后才破裂。圆环最弱部位拉应力不是材料参数，而是一个结构参数，且随圆环内径而变化，基于弹性理论的Hobbs公式不能用于计算岩石抗拉强度。孔壁岩石的破裂只能是达到拉伸变形极限才会破裂，不能以拉伸应力作为破坏指标。研究结果为理解岩石在压拉组合下的力学特征提供了参考。

回填层作为围岩和管片之间的连接部分，起到稳定衬砌、传递荷载、吸收变形等作用。护盾式TBM隧道施工过程中，回填层存在未注浆松散、注浆固结两个主要状态。回填层状态不同，回填层作用及管片受力特点也不同。研究采用相似模型试验分析不同状态下的回填层作用机制，通过研究得到了以下结论：回填层未注浆松散状态下，由于碎石的径向压缩与环向移动，围岩传递到管片上的荷载量值降低且分布较为均匀，此时回填层作为“可压缩层”，具有让压和均匀荷载的作用，能明显降低管片的受力和变形；回填层注浆固结后，回填层虽然能够承担少量的荷载与变形，但承载能力有限，主要作为围岩与管片之间的“传递层”，传递荷载与变形；对于挤压性围岩护盾式TBM隧道施工可适当应用回填层未注浆时的“可压缩性”，减小施工过程中管片受力与变形；对于浅埋及地铁隧道则应尽早注浆，使衬砌与围岩形成稳定的受力体系；回填层弹性模量的增加可提高回填层-管片组合体系支护刚度，但增加效果不明显。

为了研究深部煤体在开采扰动影响下的渗透率演化规律，以三向应力条件下的煤体渗透率模型为基础，从吸附解吸作用引起裂隙变形和损伤破裂造成煤基质弹性模量劣化的角度进行理论推导，引入内膨胀应变系数的概念，同时基于Drucker-Prager破坏准则的损伤本构关系建立了两种考虑煤体损伤破裂的渗透率演化模型——指数型和立方型，并且对常规三轴加载、开采扰动加卸载和改变气体压力下的瓦斯渗透试验结果进行了拟合分析。结果表明：所构建的两种模型可以较好地反映常规三轴加载和开采扰动加卸载下煤体渗透率的分区段变化特征，也可以描述有效围压恒定条件下煤体渗透率随气体压力升高而降低的规律。在开采扰动加卸载和改变气体压力的试验中，指数型的拟合效果略优于立方型。研究结果可为深部煤炭开采及瓦斯抽采的工作提供指导。

为研究北京富水砂卵石地层冻结后的强度特性，以北京某地铁暗挖车站砂卵石为研究对象，进行不同温度（?5、?10、?15、?20℃），不同围压（0.0、0.3、0.8、1.3、2.0、3.0、4.0、8.0 MPa）条件下三轴压缩试验。试验结果表明：冻结砂卵石的应力-应变曲线以应变软化形态为主，高负温、高围压条件下，呈现理想塑性破坏形态；砂卵石强度、黏聚力和摩擦角均随温度降低而增大，其中强度呈指数分布，黏聚力和摩擦角呈线性分布；强度和弹性模量随围压增加而增大，但增大趋势逐渐减小，低围压压缩区强度满足线性Morh-Coulomb（简称M-C）准则；冻结砂卵石的破坏形态以破裂面始/终于试样侧面的剪切破坏为代表，张拉型破坏受冰影响显著，仅存在于低围压条件下，高围压、高负温时易出现体胀型破坏。

根据水位条件、施工工艺和防排水设计原则将隧道渗流计算围岩透水边界条件大致划分为4种类型，并分析了不同透水边界条件适应的施工工况。基于复变函数理论和保角映射方法，推导得出4种透水边界条件下隧道围岩内任一点孔隙水压力和隧道涌水量解析计算公式，通过与数值解的对比，印证了解析解的准确性。在此基础上，根据不同透水边界条件下隧道涌水量和围岩关键点孔隙水压力随埋深直径比（ ）的变化规律，分析了透水边界条件的变化对浅埋隧道和深埋隧道的影响，并探讨了浅埋水下隧道渗流计算中透水边界条件的选取。相关结论与认识对于隧道渗流计算和排水设计具有一定的指导作用和参考价值。

自加筋土出现以来，由面板、筋材、填土组成的加筋土挡墙被广泛研究并应于道路、铁路等土建工程中。填土的压实对加筋土挡墙的变形、土压力及筋材拉力等影响显著。为研究填土相对密实度对加筋土挡墙的影响，进行了3组不同相对密实度的离心模型试验，通过试验数据分析得到以下结论：相对密实度越大，墙体变形越小，特别是加载期变形量；压实可增大面板附近土体约束，使水平土压力大于设计值；试验挡墙设计较保守，筋材填土界面摩擦系数小于设计值；筋材面板之间连接拉力分析表明，连接拉力实测值小于测试土压力。

煤矿开采面临的水文地质条件越来越复杂，尤其是遭遇承压含水层的水压力越来越大，突水灾害发生时必然会带来高水力梯度引起的破碎岩体突水通道内高速非线性渗流问题。据此，研制高水力梯度（最大600）条件下堆积型多孔介质中高速非线性渗流试验装置，采用堆积型钢球模拟破碎岩体，对粒径为1、2、3、4、5、6 mm共6种光滑钢球分别开展了一维均质圆柱渗流试验。试验结果表明：对于由1～6 mm钢球堆积而成的孔隙率为0.44～0.45的多孔介质，当水力梯度大于145时，通过分析水力梯度-平均流速（J-v）曲线和水力梯度-雷诺数（J-Re）关系曲线，将流动状态划分为3个模式：线性层流、非线性层流、紊流，并获得了从线性层流过渡到非线性层流的临界流速为0.23～0.78 cm/s、临界水力梯度为3～8；从层流到紊流转捩的临界流速为1.6～4.8 cm/s、临界水力梯度为90～145。从小粒径多孔介质到大粒径多孔介质的渗流过程中，临界流速越来越大，而临界水力梯度逐渐减小。 渗透率与粒径的平方、非达西流影响系数与粒径的倒数均呈线性正相关，非达西流影响系数随着渗透率的增加呈指数减小。该研究对多孔介质非线性渗流的理论研究以及实际工程中高承压含水层突涌水问题有重要借鉴意义。

排水刚性桩是一种将竖向排水体与刚性桩相结合的新型抗液化处理措施。为研究排水刚性桩群桩的抗液化作用效果，开展了桩顶竖向荷载作用下排水刚性桩处理可液化地基的振动台试验研究，分析了地基土体的超孔压响应、加速度响应及桩顶结构的水平位移响应，并与未设置排水体的普通桩群桩工况进行对比。结果表明：加载开始后，排水桩桩身排水通道有大量超孔隙水排出，普通桩桩身没有排水现象。采用排水桩时超孔压比峰值比普通桩中减小12%，孔压消散稳定后超孔压比减小13%左右，排水桩桩身的排水通道对超孔压的消散作用集中在振动作用的前期。排水桩桩顶的侧向永久位移较普通桩桩顶侧向永久位移减小约27%。试样土体液化前，剪应力-应变滞回圈包络面积较大，土体呈现一定的剪胀特性。液化后，排水桩的剪应力-应变滞回圈的割线模量更大。上述试验结果均表明了排水刚性桩在抗液化方面的有效作用。

基于锚固界面的一种非线性剪切滑移模型，采用荷载传递方法分析了锚固长度对锚杆受力特性的影响，建立了锚杆临界锚固长度的计算方法，并通过工程案例检验其可行性。结果表明：锚固长度较小时，锚杆荷载-位移曲线为承载力较小的单峰曲线；随着锚固长度的增加，逐渐衍生出一个平缓变化区段；锚固长度越小，界面剪应力分布越均匀，但整体承载力也越小；随着锚固长度增加，界面剪应力分布的不均匀特征逐渐明显，整体承载力也随之提高；锚固长度超过一定取值时，锚固界面软化荷载、抗拔荷载以及整体承载力均趋于定值，与锚固长度无关；计算得到的临界锚固长度与工程实际的锚固长度具有较好的一致性，验证了方法的可行性。

桩-土相互作用问题是岩土工程桩基础问题的关键点与难点，目前针对桩身在循环温度荷载与上覆结构荷载双重作用下的能源桩承载特性研究较少。在传统理想弹塑性模型及双曲线模型的基础上，采用分段非线性的方法对桩-土荷载传递骨干曲线进行了修正，并基于Masing’s循环准则，提出了适用于能源桩的桩-土荷载传递模型。利用改进的桩-土荷载传递模型对能源桩承载特性进行数值分析，着重研究了桩-土荷载传递参数比R对能源桩受力情况的影响。此外，为了探究在上覆结构荷载及循环温度荷载双重作用下，能源桩与周围土体之间的真实荷载传递关系及其结构热力学特性，开展了针对能源桩与周围土体之间相互作用问题的室内模型试验，监测了其桩身轴向应力及侧摩阻力随温度及深度变化的趋势，并与基于改进荷载传递模型的数值计算结果进行了对比。室内模型试验监测及数值计算结果显示：能源桩在上覆结构荷载及温度循环荷载双重作用下，其受力行为受改进的桩-土荷载传递循环曲线控制；基于改进的桩-土荷载传递循环曲线而建立的数值模型计算结果与试验结果基本吻合，改进的桩-土荷载传递模型能够较好发地反映能源桩实际的承载特性。

基于Leclaire对饱和双相孔隙弹性介质Biot模型的扩展，研究含有两种不同固相组分的三相多孔弹性介质中体波的传播特性。以饱和冻土为例，分析了各相体积分数、颗粒形状，接触参数等因素对波动方程中惯性参数、黏性参数、刚度参数的影响；对该三相介质模型进行了退化，分析了孔隙中只含液态水或固态冰时体波的特性；以饱和冻土为例，通过数值计算，探讨了饱和冻土中体波的相速度和衰减系数与胶结参数、接触参数、频率、饱和度、孔隙率等参数的关系。结果表明：与一般的饱和土不同，饱和冻土中存在5种体波，即3种纵波和2种横波；5种体波均具有弥散性和衰减性，且P1波、S1波弥散性和衰减性远小于P2、P3、S2波；胶结参数、饱和度、孔隙率对5种体波的传播特性影响显著，接触参数对传播特性影响较小。

为了了解砂岩的I/III复合型断裂力学性能，采用含有裂纹面垂直于底面但倾斜于正背面的三点弯曲（TPB）试件实现面外断裂。使用Abaqus通过有限元法研究了不同裂纹面倾斜角下沿着试件厚度的I型、II型与III型无量纲应力强度因子。通过讨论可知，在靠近试件厚度中点处I型与III型无量纲应力强度因子取得较大值，而II型无量纲应力强度因子取得接近于0的可以忽略的极小值，且靠近自由面处的应力强度因子不作考虑。故该种试件可用于测量材料的I/III复合型断裂性能。数值计算结果与常规TPB试件的解析公式及倾斜裂纹面TPB试件的近似计算公式的结果进行对比，证明了数值模拟结果的准确性并讨论了近似公式存在的问题。使用7组共28个该种三点弯曲试件，研究砂岩的I/III复合型断裂特性，结果表明：砂岩的I型与III型临界应力强度因子随着裂纹面倾斜角的增大先增大后减小，但其变化趋势不同；砂岩的I/III复合型等效断裂韧度随着裂纹面倾斜角的增大先增大后减小，在倾斜角接近20°时取得最大值。裂纹扩展时裂纹面将发生扭转，倾斜角θ越大则扭转角度越大。

填埋场扩建是增大库容的重要手段，而其引起的沉降变形对填埋场及内部构筑物的稳定性有重大影响。针对扩建填埋场自重应力作用下的沉降变形问题，采用能够模拟我国固废工程特性的人工固废开展了平原型填埋场竖向扩建的离心模型试验。结果表明，堆体自重应力沉降随固废龄期增大而减小，最大沉降可达到堆体初始高度的20%。新老堆体界面不均匀沉降随老堆体龄期增大而减小，界面水平位移最大值出现在新堆体坡肩附近，且随坡比增加和龄期减小而增大。坡比越小，龄期和垃圾坝的作用越明显。垃圾坝对填埋堆体变形的影响随其相对高度减小而减弱。试验结果略大于常用的填埋场一维沉降计算结果，为填埋场增容及中间衬垫设计和稳定评估等提供了参考。

硬化土（hardening soil）模型是岩土工程数值分析中常采用的模型。为研究加载方式和排水条件对原状花岗岩残积土剪切行为的影响，对深圳地区原状花岗岩残积土进行了常规三轴固结排水、常规三轴固结不排水、固结排水侧向卸载和固结不排水侧向卸载4组试验，并由试验结果确定出不同加载方式和排水条件下的硬化土模型参数。结果表明：在常规三轴试验中，试样在剪切过程中表现为先剪缩后剪胀的特性，在侧向卸载试验中，试样始终表现为剪胀的特性；模型参数值与加载路径密切相关，固结不排水侧向卸载试验（CDLU）测得的有效内摩擦角 较常规三轴固结不排水试验（CD）试验大20%，而有效黏聚力 小了46%；CDLU试验得到的三轴压缩试验的参考割线模量 为CD试验的2.9倍，卸载再加载参考割线模量 为CD试验的1.8倍；在相同加载路径下，模型参数值也受排水条件的影响，由CU试验得到的 与CD试验的结果相近，但CU试验得到的 要明显大于CD试验的结果，CU试验得到的 为CD试验的2倍， 为CD试验的3.8倍。因此，在岩土工程数值分析中应根据工程的实际情况确定和选用模型参数值。

鉴于岩石碎胀特性对于煤矿地下水库储水能力及地表沉陷的重要影响，选取神东矿区某矿22615面为工程背景，利用相似材料模型试验探究采空区垮落岩体应力及碎胀系数分布规律，明确垮落岩体应力-碎胀系数关系，并通过岩石压实试验进行验证，揭示饱水岩石压实特性。研究结果表明：沿采空区走向，边界附近老顶悬臂梁结构限制覆岩下沉，垮落岩体应力最低仅为0.32 MPa，碎胀系数最大达1.48；中间区域老顶结构失稳覆岩完全下沉，垮落岩体应力趋于1.5 MPa，碎胀系数降至1.09。沿采空区垂向，垮落岩体应力随高度负相关改变，而碎胀系数成正相关变化。无论沿采空区走向或垂向，垮落岩体碎胀系数与应力均满足负对数关系。与自然岩石相比，受载饱水岩石碎胀系数减幅更为明显，两者相差8.514%，为煤矿地下水库储水量和地表沉降量预测提供了基础理论依据。

钙质土颗粒因形状不规则而产生咬合嵌固效应，导致土压力传递特性不同于一般黏性土。为研究不同工况下钙质土地基及挡土墙土压力的分布与响应特征，在某珊瑚礁场地对在建的护岸和道路路基在填土和车辆动荷载作用下的土压力进行了动态监测，重点对填土自重、车辆移动荷载及压路机振动碾压荷载下钙质土中土压力的传递与分布特征进行研究。结果表明：填土过程中钙质土中的侧压力系数为0.2～0.3，平均值为0.25；实际观测到的路基竖向土压力远高于按照理论公式计算的土压力；经过碾压的路基在深度为3.28 m处，重型车辆的附加荷载很小。22 t振动压路机在振动碾压时，地基在深度为2.73 m处附加应力增量极小，因此难以提高该深度处土体的密实度；而浅层土体的土压力增量较大，可有效得到压实。

为研究砂土充填对节理抗剪强度的影响，利用GCTS（RDS?200型）岩石剪切测试系统对4种不同摩擦系数砂土充填的粉晶大理岩节理进行了直剪试验。结果表明：相同法向应力下，未充填节理的峰值剪切应力大于充填节理的峰值剪切应力，说明砂土的存在降低了节理的剪切强度；由节理面三维形貌参数最大谷深 表征节理面粗糙程度，得到了未充填节理的峰值剪切强度公式，公式预测值与试验值基本吻合；得到了用充填砂土摩擦系数表达的充填节理峰值剪切强度公式，公式预测值与试验值较为吻合。研究结论对充填节理岩体稳定性评价具有一定指导意义。

多阶边坡除了最危险滑面需要关注，每级台阶的潜在滑面及其他不满足规范要求的滑面亦需要得到重视。以双台阶边坡和复杂多台阶边坡为例，基于应变软化理论，利用FLAC3D软件分析边坡的剪应变发展规律，根据剪应变的集中带获取边坡的多个潜在滑面。分析滑面的剪入、剪出和滑面中部点的强度参数变化规律，并结合矢量和法分析滑面在应变软化过程中安全系数的演化规律。研究结果表明：采用该方法可获取边坡的最危险滑面及次级滑动面；随着软化的发展，滑面上点的强度参数从峰值强度逐渐降低至残余强度，然而演化的速度不同；随着应变软化过程的发展，所有滑面的安全系数均逐渐降低，最后趋于一个定值。

长期的风化会使遗址土体劣化，进而威胁到遗址本体的安全，但在自然条件下这一演化过程尚不明确。遗址土体微观结构的变化是该过程的重要体现，研究选取风化条件近似而暴露时间不同的黄土质边坡作为类比对象，采用扫描电镜法（SEM）和压汞法（MIP）分别对表部以及内部土样的微观孔隙结构进行观察和量测。试验结果表明，表部土体微观结构的变化程度大于内部土体，并呈现一定的规律性；与内部土体相比，表部土体的土颗粒排列为致密的叠片状；其孔径分布为双峰模式，团聚体内孔隙占比较大；随着风化时间的增长，表部土体的孔隙总体积和表面分形维数逐渐减小，导致孔壁粗糙程度降低，减小了颗粒间的摩擦，在宏观上容易诱发土体表层的剥离损耗或其他病害。

在岩质高边坡锚固工程建设中，锚索的锚固力能否长期维持决定着边坡锚固工程的成败。因此，研究锚索锚固力的时效变化规律至关重要。以不同地区的高边坡锚固工程为例，讨论了高边坡强卸荷作用与工程初期锚固力快速损失的对应关系，并分析了在强卸荷作用影响下的高边坡锚索前期锚固力损失差异机制。通过案例总结出锚索锚固力变化模型的建立需要考虑高边坡强卸荷作用对锚固力损失的影响，基于锚固力损失与高边坡岩体时效变形的耦合效应，将引入转化时间K的西原流变模型与模拟锚索体并联，建立了锚索锚固力的耦合变化模型，推导出锚索锚固力长期变化的理论方程。结合锦屏水电站左岸高边坡LE1915排水洞与L2J连接洞K0+126 m下游附近的锚固力实测数据与已有理论模型对比，证明了新模型应用于开挖强卸荷的高边坡工程中的准确性，比以往的耦合模型具有更广泛的适用范围，不仅为高边坡锚固工程锚索锚固力的控制与补偿时间提供了理论依据和技术手段，而且对锚索锚固力的变化异常预警和高边坡工程的长期安全运营有重要意义。

地基中竖向孔支护结构的设计需要以其所受主动土压力为依据，为此常需计算竖向孔开挖后孔壁主动土压力。含竖向圆孔地基是轴对称问题，基于平面应变假设的经典朗肯土压力理论或库仑土压力理论显然不适用，而现有求解轴对称条件下主动土压力方法多采用完全塑性假定或其他假定环向应力与大主应力之比（环向压应力系数?）为常数的方法，理论上不够严谨且误差较大。建立轴对称问题滑移线方程，采用使主动土压力为最大的目标的方法，采用迭代法求解环向压应力系数?，分析了?受土体参数和轴对称竖向孔几何参数影响规律，进而求解轴对称竖向孔孔壁主动土压力的精确值，理论上更为严谨，结果更为合理，并对比平面应变条件下的土压力结果，总结了轴对称条件下主动土压力的规律。

为描述饱和土体的流变特性，引入分数阶导数Kelvin-Voigt黏弹性模型，采用解析方法对半透水边界下的分数阶黏弹性饱和土一维固结特性进行了研究。分别对骤加恒载下饱和土一维固结微分方程和分数阶Kelvin-Voigt黏弹性本构方程进行Laplace变换，并联立求解得到了双边半透水边界条件下分数阶黏弹性饱和土在Laplace变换域内的解析表达式。通过Crump方法实现Laplace数值反演，得到时间域内的半解析解。将所得到的解分别退化为分数阶黏弹性饱和土一维固结半解析解和双边半透水黏弹性饱和土一维固结半解析解，结果与已有文献半解析解相同，验证了提出的双边半透水边界条件下分数阶黏弹性饱和土一维固结解的可靠性。通过算例考察了半透水边界条件和分数阶黏弹性饱和土参数对一维固结特性的影响。研究表明，双边半透水边界下分数阶黏弹性饱和土一维固结发展过程与半透水边界条件、分数阶次和黏滞系数有关，且土体的压缩模量对饱和土一维固结最终沉降量有显著影响。

为研究冻土在不同温度下的弹性模量退化与动力特佂，通过对不同负温条件下冻土试样进行循环加、卸载试验，获得其在动荷载作用下的应力-应变滞回曲线与疲劳损伤寿命。按照疲劳寿命与应力幅之间的关系确定了冻土在不同温度下的疲劳损伤参数。根据冻土的弹性模量退化规律提出了动弹模衰减控制方程并建立了冻土唯象疲劳损伤模型。根据冻土实测的循环加卸载滞回曲线特征，提出了理想和非理想滞回圈情况下阻尼比联合分析方法；基于Kelvin模型建立了滞回圈演化规律与弹性模量退化及加载时间的数学联系。研究发现：考虑了动弹模衰减影响的唯象疲劳损伤模型描述了冻土的加速疲劳损伤特征；理想滞回与非理想滞回阻尼比联合分析方法考虑滞回圈的实际演化特征；基于弹性模量退化的Kelvin流变模型建立了滞回圈曲线与加、卸载时间的数学联系。

传统线性元件组合模型难以描述岩石非线性加速蠕变阶段特性，给工程应用带来了巨大困难。提出一种新的应变触发非线性黏壶元件，并将其与Bingham模型串联，建立了可以描述岩石等速和加速蠕变特性的一维本构模型，进而推导出相应的三维蠕变本构模型，再将三轴压缩过程中岩石弹性模量的衰减方程引入该三维蠕变本构方程，得到一个能反映岩石蠕变全过程特性的三维非线性黏弹塑蠕变本构模型，根据泥岩蠕变试验数据对该模型参数进行了辨识。模型理论计算值与泥岩蠕变试验数据的对比表明改进的Bingham模型不仅可以充分反映软岩的等速蠕变特性，还可以很好地描述软岩的衰减和加速蠕变规律，且模型元件少，组合形式简单，为软岩非线性蠕变本构模型研究提供了新的借鉴。

将基坑看作平面应变边值问题，借助挡墙刚性平移诱发地表沉降的基本解析解，利用微积分思想，推导得到挡墙刚性变位和柔性变位下的地表沉降显式解析解。其中，在挡墙刚性平移影响范围无穷大时，显示解析解与基本解析解形式一致。通过与挡墙刚性平移解析解和绕墙趾转动、绕墙顶转动、三角形变位、抛物线柔性变位模式等几种已有的积分形式解析解作对比，验证了显式解析解的正确性。将显式解析解应用于实际工程，通过与实测数据对比分析，对解析解的适用范围进行了探讨。当围护结构水平位移较小时，显式解析解可较好地预测墙后地表沉降；当围护结构水平位移较大时，由显式解析解计算得到的墙后地表沉降归一化曲线可偏安全地估计墙后地表沉降，说明了该显式解析解的工程实用性。

在黏性土的各种流变现象的数学模拟研究中，不排水蠕变孔压方程几乎是空白。基于临界状态土力学理论，采用与时间相关的移动状态边界面法，给出了适用于正常固结黏性土的不依赖状态边界面具体形态的不排水蠕变孔压公式。正常固结黏性土的不排水蠕变孔压可以看作是体积蠕变势和剪应力水平增大造成的剪缩这两种作用的结果，前者与参数 有关（ 为次压缩指数， 为压缩指数），后者则与状态边界面的具体形态有关。在此基础上进一步给出了可方便用于试验数据分析的双对数和单对数形式的两个公式。以修正剑桥模型椭圆形状态边界面为例，分析了双对数和单对数坐标系下蠕变孔压曲线的斜率m和m′与土的流变参数 的关系。采用提出的方法，很好地预测了Walkers给出的Leda clay黏土的蠕变孔压系数，并基于以上两种作用解释了Leda clay黏土的蠕变孔压形成的机制。

在胶结充填采矿法中，胶结充填体弹性系数和其不接顶高度是空区顶板安全的重要影响因素。基于柔性支护原理，把顶板变形分为两个阶段：顶板在覆岩自重应力作用下产生挠曲变形；顶板与胶结充填体接触后共同承载顶板覆岩自重应力；并据此分别建立了力学模型。以广西盘龙铅锌矿为工程分析实例，研究在不同胶结充填体弹性系数和不接顶高度条件下顶板挠度的变化规律。结果表明：当胶结充填体弹性系数k≥0.1 GN/m3时，不接顶高度h是影响顶板挠度的主要因素，当胶结充填体弹性系数k较小时，弹性系数k是影响顶板挠度的主要因素；当k≥0.1 GN/m3且h≤300 mm时，胶结充填体能有效控制顶板岩层移动和降低储存在其中的应变能。现场勘探结果与理论计算基本吻合，验证了研究成果的可靠性。

为准确获得桑珠岭隧址区初始地应力场分布规律，提出在岩爆区初始地应力场的二次反演方法。采用最小二乘法寻优准则对隧址区初始地应力场进行多元线性回归分析，利用叠加原理得到在一次反演下的初始地应力场；采用表面应力解除法测量隧道开挖后的洞壁二次应力，记录发生岩爆的部位并据此判断侧压力系数的大小，与在一次反演下相应位置的侧压力系数进行对比，如果两者都大于或者等于或者小于1，则以在一次反演下计算得到的侧压力系数为基准，以其大小不变作为约束条件对初始地应力进行修正，当采用修正后的初始地应力作为应力边界条件，计算得到隧道开挖后的洞壁二次应力与实测洞壁二次应力最接近时，以此时修正后的初始地应力和原位地应力进行回归得到在二次反演下的地应力场。结果表明：当测量原位地应力的钻孔较少且计算区域较大时，一次反演回归得到离钻孔较远位置的应力计算值与实测值存在一定的误差；二次反演在原位地应力的基础上增加实测洞壁二次应力进行修正，得到离钻孔较远位置的应力计算值与实测值吻合更好，所提出的二次反演方法可为类似工程的研究提供参考。

为考虑岩溶区基桩嵌岩段侧阻力的影响，提出了一组确定岩溶区桩端顶板安全厚度的计算方法。考虑顶板的整体承载效应，结合弹性力学及第一强度理论，得到了顶板抗弯安全厚度计算式；考虑嵌岩段桩侧摩阻力对桩顶荷载的分担作用，结合格里菲斯判据及摩尔判据，获得了顶板抗冲切和剪切的安全厚度计算公式，进而运用ABAQUS建立了岩溶顶板与基桩整体分析计算模型，有限元计算结果与理论计算值吻合良好。结合工程实例重点分析了顶板厚跨比对抗弯安全厚度的影响，顶板岩层厚度对抗冲切、剪切安全厚度的影响以及嵌岩段侧摩阻力系数??对顶板安全厚度计算的影响。

为研究某古建筑基座渗漏特征及其诱因，采用现场调研、水分场原位监测、室内试验和数值分析方法，针对基座水分场开展了系统研究，深入分析了基座渗漏病害根源、降雨期间基座内部水分场的时空分布特征和水分迁移规律。结果表明，古建筑基座渗漏的根源是降雨影响，与基座外侧的花坛浇灌用水无关，基座顶部以下2.0 m范围内易于受到降雨的影响，且水分有由基座顶部向基座底部迁移趋势，揭示出：基座顶部的海墁以下防渗层可能失效，基座内部夯土可能形成渗流通道；在2个水文年内，基座外墙以内的3.0 m范围内夯土基本达到饱和，易受到降雨影响而出现泛碱、掉皮、渗漏等现象，10个水文年后水分向基座劵门拱圈部位夯土迁移，并形成稳定水分场，在渗透压力下劵门拱圈部位形成流痕和墙皮脱落现象；通过多手段综合分析，能够深入了解基座病害的演化规律和形成机制，为类似古建筑基座的防渗漏修复措施的确定能够提供科学的参考。

针对常规沿空留巷技术在工作面回采速度和采空区作业危险性方面存在的局限性，提出了一种新型沿空留巷技术——宽断面预留墩柱沿空留巷技术，该技术的实施步骤为：首先掘进一条宽断面巷道，随后在巷道断面中心安设一排墩柱，墩柱的一侧为本工作面的运输巷，另一侧作为下一工作面的轨道巷，墩柱作为巷旁支护体使下一工作面的轨道巷保留下来以供使用。结果表明：在掘巷时设立墩柱能够维持宽断面巷道围岩的稳定，同时避免了传统沿空留巷在工作面后方作业，安全性得到了较大提高。在巷道掘进阶段，采用二次成巷技术和锚杆-墩柱联合支护技术可保证巷道的稳定；在留巷阶段，高强度的墩柱对沿空留巷顶板的切断和支撑有较好的控制效果，当墩柱间距为1.5 m时，切顶所需墩柱阻力为21.53 MPa，小于墩柱抗压强度（42 MPa），墩柱承载力满足沿空留巷要求，顶底板相对移近量为652 mm，墩柱压缩量最大值为164 mm，墩柱能起到一定让压作用，同时对顶板有较好的支撑，可以很好地适应沿空留巷顶板活动规律，现场应用效果良好。

针对有顶板连接的“八”字形微型桩组合结构，依托广大（广通至大理）线扩能改造工程，现场监测微型桩工作状态下轴力变化，对微型桩组合支护体系应用于分级开挖边坡加固的受力机制进行研究分析。结果表明：在滑坡推力作用下，各排桩桩身轴向力的分布形式不尽相同，沿推力方向依次呈现出反“S”型、“双弓”型和“S”型的分布规律；各排桩峰值轴力均为拉力，比例关系为：靠山侧桩:中间桩:靠路侧桩=2.5:4.1:3.2，其中靠山侧桩最大轴力出现在桩体下部，中间桩出现在中上部，靠路侧桩最大轴力出现在桩体上部；顶部承台对有斜桩的微型桩群的制约协调作用比一般的竖直桩群显著，水平荷载作用下的桩群易发生较大的挠曲变形，在群桩效应、坡体滑裂面等的综合影响下，引发桩体拉-压等受力形式的转变；组合结构的受力机制表现为先承受滑坡主推力的前两排桩受拉，第3排桩底部嵌固段受压，且随着持续推力作用受压区存在向上发展趋势；各单桩桩身轴力以拉力为主，有利于内部钢筋受拉优势的发挥。

缓倾斜薄-中厚矿床开采过程中，影响空区顶板稳定性的因素较多，多因素影响条件下的影响规律较为复杂且难以定量化。针对以上问题，以上横山矿为研究对象，根据单因素试验数值模拟结果确定了缓倾斜空区顶板拉应力最大值 和沉降量最大值 的影响因素并分析了其影响特征，基于各影响因素的物理含义分别构建了 量纲模型和 量纲模型；在此基础上，设计了缓倾斜空区顶板稳定性影响因素的数值模拟均匀试验，根据试验结果定义了顶板 和 的无量纲函数关系式；选取了缓倾斜矿床空区顶板沉降的实例对 无量纲函数关系式进行了验证，验证结果与实测值基本吻合，平均误差为9.68%，具有较好的应用价值。该成果可为缓倾斜矿床采矿参数的选取、空区顶板的管理等提供参考。

基于土-结构动力相互作用（SSI）的原理，将求解包含局部复杂地形的散射场问题，分解为规则开挖场地的动刚度、包含复杂构造散射体的动刚度和自由场波动输入3个问题的求解，并依据子结构控制方程，提出了一种高精度的比例边界有限（SBFEM）计算模型。通过计算半圆形河谷和半圆形沉积河谷两个算例，验证了SBFEM计算模型的正确性。较为系统地讨论了矩形峡谷、垂直断层和孤凸山体等常见复杂地形对Rayleigh波场的散射作用。结果表明：峡谷深度、软弱断层破碎带和孤凸山体对Rayleigh波都有一定阻挡作用；峡谷宽度、断层宽度和硬性断层填充物等因素对Rayleigh波散射作用影响不明显。SBFEM分析模型可应用于隔震沟、隔震帷幕设计，对大坝、桥梁等工程的选址提供有益的建议。

基于周期理论和COMSOL PDE有限元法，研究了排桩的衰减域（attenuation zone，简称AZ），讨论了相关参数对衰减域的影响；针对实测环境振动设计了具体的排桩结构，并对该排桩的减振特性在频域和时域内分别进行了数值模拟。研究结果表明：周期理论可以用于揭示排桩的动力特性，为排桩结构在环境减振中的应用提供新思路；基于控制方程建模的COMSOL PDE有限元法，不仅能够用于周期结构的衰减域计算，还可用于周期结构的频域和时域响应分析。

能量桩是一种在传递上部建筑荷载的同时获取地热能源的新技术，其实际工作过程中，热荷载会引起桩体的膨胀或收缩，而桩顶建筑和桩底持力层则会对桩体变形产生约束，进一步影响桩体的应力和位移，但是目前对该问题的研究却十分有限。基于模型试验和数值模拟方法，对桩顶和桩底不同约束条件下两种埋管形式（单U和W型）的桩体位移和热应力进行了分析，并进一步探讨了位移零点随桩顶和桩底约束条件的变化规律。研究结果表明，随着桩顶上部荷载约束刚度的增大，桩体位移零点上移，桩体热应力随着深度增大而减小；随着桩端土体约束刚度的增大，桩体位移零点下移，桩体热应力随着深度增大而增大；相较于无外荷载，工作荷载作用下位移零点上移。

为了探究应力阴影效应对交替压裂中压裂间距选取的影响，基于优化后的颗粒流离散元流固耦合计算模型，模拟并分析了双初始水力裂缝下因应力阴影效应产生的诱导应力的分布情况，并与理论解析解进行对比，证明了该数值方法的合理性。在此基础上，分析了应力阴影效应在不同各向异性地应力场及初始压裂间距条件下对新水力裂缝的起裂压力及扩展形态的影响，研究结果表明：初始各向异性应力场不改变裂缝周边的应力场，不影响新水力裂缝的起裂压力；随着初始压裂间距的减小，应力阴影效应增强，新水力裂缝的起裂压力逐渐增加。初始水力裂缝间距与初始各向异性应力场共同影响新水力裂缝的扩展形态，随着初始水力裂缝间距或初始水平地应力场差异系数的增大，应力阴影对新水力裂缝的扩展方向的影响逐步减弱；初始水力裂缝对新水力裂缝的扩展有一定的限制作用，在一定程度上不利于形成复杂的裂缝网络。根据以上分析结果，对交替压裂中压裂间距的优化进行了定性的探讨。

针对目前土体拉伸测试水平的不足，研发了一套土体拉伸破坏过程微细结构变化测试系统，主要由拉伸加载装置、图像采集装置、图像处理程序3部分组成。拉伸加载装置为测试系统提供均匀、稳定的外部荷载和观测面；图像采集装置可利用跟踪平台连续拍摄拉伸过程中不同应力状态下的微细观结构图像，并利用基于数字散斑相关法的相对位移场计算，通过预拉伸可确定断裂带演化区域，即观测区域；图像处理程序可对所拍摄图像进行增强、融合、拼接、分割处理，并对图像中孔隙与颗粒的量化特征参数进行提取。基于所研发的测试系统开展了黏性土拉伸破坏的微细观试验，研究结果表明：黏性土在整个拉伸破坏过程中，颗粒结构调整在先，孔隙演化在后，孔隙的形成与贯通将最终导致试样的拉伸破坏；孔隙度与孔隙分布分维随拉伸变形量的增加而增长，颗粒分布分维随拉伸变形量的增加而降低，但均表现有相似的阶段性，据此可将整个拉伸破坏过程划分为孔隙的萌生、发展、贯通3个阶段。

相似材料的研制是滑坡模型试验的关键。在相似材料的研究基础上，通过大量的配比试验，结合模糊综合评价法对不同配比材料的相似性进行比较，研制出同时模拟物理力学性能相似和渗流作用相似的水库型滑坡相似材料，这种材料由标准砂、滑体土、膨润土和水溶液混合而成。同时通过库水作用下滑坡模型试验评价该材料的相似效果，记录水位升降过程中坡内的孔隙水压力变化、渗流变化、滑面形态及裂缝形成发展过程。试验结果表明，库水对岩土体物理力学性质的弱化和坡内指向临空面的渗透压力是滑坡产生的主要诱发因素；水库型滑坡的破坏模式为有多级滑面的牵引式破坏；试验观测的浸润线与理论计算结果基本吻合。该相似材料的物理力学性能和渗流效果均能达到试验相似要求，模拟库水作用下滑坡变形破坏过程的效果良好，是一种比较理想的水库型滑坡模型相似材料。研究结果为进一步开展大型水库型滑坡模型试验提供了科学依据。