山体滑坡是威胁天然气管道安全运营的主要地质灾害，研究适应于滑坡演化规律及覆管力学响应状态的分析方法具有重要的工程意义。为此，首先采用坡体系统（阻滑段－下滑段）总势能平衡方程，即拉格朗日变分方程，并基于最小势能原理，获得坡体失稳滑移的临界条件——下滑段应变能释放量等于阻滑段破裂贯通所需要的应变能时，坡体即发生滑移，坡体内部储存的应变能转化为动能。一方面，根据滑动全过程中的岩土体颗粒与管道外壁接触关系，提出了滑坡两阶段的管道力学响应模式；另一方面，考虑岩土体颗粒的碎散度，分别构建岩质滑坡作用下管道的均匀受力模式及土质边坡管道的非均匀受力模式。鉴于此，从小尺度管土相互作用的力学响应出发，推导出岩质边坡与土质边坡滑动前后阶段的管道弹性部分受力表达式。最后，以川气东送EES244段天然气管道跨越滑坡为研究对象，建立了边坡系统总势能方程，分析出坡体的变形、失稳及滑移情况，计算出管道在不同滑动阶段的应力值，对管道的安全性进行了评价。同时，采用数值模拟的方法，从整体大尺度角度对全管段进行受力分析与安全性校核。结果表明：滑动区与未滑动区的交界面附近管道出现应力突变，滑动区内部应力小幅度增加，但整体处于安全稳定状态。因此，采用的小尺度理论计算与大尺度整体数值模拟的研究方法，对拟建管道前期设计、现役管道安全评价和后期管道维修等具有指导意义及实用价值。

稻壳灰与土体混合应用，一方面废弃资源再利用，环保，又可增强土体强度。通过三轴试验，研究不同比例稻壳灰混合黏土及其加筋土应力?应变性能、强度特性以及不同应变水平下模量、偏应力及加筋强度比等土体变化特征。试验结果表明，随稻壳灰比例增加，混合土最大干密度显著减小，最优含水率显著增加。添加不同比例稻壳灰对加筋土抗剪强度有较大影响，10%～15%稻壳灰比例下，加筋稻壳灰混合土初始切线模量和应力峰值达到最大，抗剪强度较优。与土工织物加筋稻壳灰混合土相比，土工格栅加筋稻壳灰混合土偏应力及抗剪强度更大，土工格栅层数对土体抗剪强度增大效果更明显，对应的应力?应变曲线拐点也更突出。试样弹性模量与稻壳灰比例及筋材种类、层数有关，加入稻壳灰后，土体弹性模量增长显著，土工格栅加筋稻壳灰混合土较优比例下可增加1.5倍多，稻壳灰及筋材均能有效提高土体强度。随加筋层数增加，稻壳灰混合土加筋强度比明显增大，与围压关系较小。

借助损伤力学思想，基于统计强度理论，提出一种适用于深部工程破裂区破裂岩体的本构模型建立方法，并通过室内试验和数值试验进行了验证。将破裂岩体划分为无数微元立方体，微元立方体的强度与岩石破裂程度有关，且各立方体强度随机分布，故可用强度反映破裂岩体的破裂程度，据此提出一种破裂岩体本构模型建立方法。其中，根据岩石破裂面间的摩擦力做功等于材料破裂后释放的应变能，得到从力学角度定义的岩石破裂程度变量；另外，假定微元立方体强度分布服从Weibull分布，应力水平满足Hoek-Brown准则。利用泥质砂岩破裂岩体典型三轴试验结果，建立泥质砂岩破裂岩体本构模型，并进行了验证，结果表明模型计算曲线与试验曲线吻合度较好。利用离散元软件PFC进行了补充数值试验验证研究，证明了泥质砂岩破裂岩体理论模型的良好计算效果，进而证明提出的本构模型建立方法的可行性。

基于饱和砂土自由场地大型振动台试验，利用加速度记录的线性方法反演得到模型地基土动剪应力?动剪应变，并根据流体动力学相关理论，引入非牛顿流体中的表观黏度、零剪切黏度等概念，对场地液化后的剪切稀化特征进行探讨，研究了饱和砂土在地震荷载下的固?液相变特征。研究结果表明：大震激励时，饱和砂土层上部土体孔压比达到1，饱和砂土液化，从动剪应力?动剪应变曲线变化中可知液化后的砂土动剪切模量下降明显，这表明土体逐渐软化；从动剪应力、动剪应变推导得出的饱和砂土剪应力?剪应变率变化趋势与非牛顿流体的流变曲线相近，且饱和砂土上部液化土层的表观黏度大幅下降，液化后砂土表现出“剪切稀化”的假塑性流体特性。

麦积山石窟砂砾岩在盐分参与下出现粉化、剥落等现象，这大大加速了石窟岩体的风化进程。通过对砂砾岩进行毛细迁移及循环劣化试验，研究了硫酸盐在砂砾岩中的运移规律，分析了盐分参与下砂砾岩的破坏特征，并得出了其产生的结晶压力。结果表明：硫酸钠结晶使砂砾岩发生显著破坏；硫酸盐在砂砾岩中的运移呈现一定的规律性；硫酸钠溶液的浓度达到0.95～1.13 mol/L区间时，砂砾岩开始破坏，并且得出试验条件下结晶压力理论最大值可以达到33 MPa。

红黏土水敏性强，添加石灰等碱性材料处治后，能获得即刻的改良效果，但由于红黏土呈弱酸性，石灰改良后其长期性能会衰减。为提高石灰稳定红黏土（简称La+L）的长期性能，添加偏高岭土（4%）协同石灰（5%）稳定红黏土（简称La+L+MK），改善其水敏性和酸?碱互损作用。制备8种初始含水率的压实试样（初始孔隙比相同），养护到预定时间后开展无侧限抗压强度试验，同时，测定试样的钙离子浓度、电导率和pH值。结果表明：初始含水率为26%左右时，改良土的无侧限抗压强度最高，初始含水率偏高或偏低都不利于改良土的强度增长。究其原因，试样偏干时，缺少水分，石灰水化不充分，不能形成游离态钙离子，无法进行火山灰反应，颗粒之间无法形成胶结；试样偏湿时，火山灰反应形成的胶结强度不及过量水分引起的基质吸力丧失量。试样的钙离子浓度和电导率变化规律，证实了以上原因解释的猜想。当然，添加偏高岭土后，能够显著改善偏湿状态下的石灰土强度。即使浸水饱和后，相对石灰改良土，也能够保持较高的强度，充分证明偏高岭土能够有效降低石灰土水敏性，提高其耐久性。偏高岭土直接提供了大量硅、铝氧化物，且将土体pH值降到有利于硅、铝氧化物溶解的碱性范围，加速火山灰反应，缓减或抑制石灰?红黏土的互损作用。

以京沪高铁CRH380BL高速动车组为原型，根据相似定律设计完成了1:10比尺的铁路有砟轨道路基振动台模型试验，研究分析了路基的加速度、土压力和位移响应规律。模型尺寸为9.6 m×3.5 m×1.0 m（长×宽×高），包括列车、有砟轨道和路基部分。试验结果证明：随高程增加，水平加速度峰值放大系数逐渐增大，基本上稳定在1.0～2.5，竖向加速度峰值放大系数则呈现先增加后减小的规律，基本稳定在1.5以内。随着输入地震动强度的增大，水平加速度峰值放大系数与高程成正比例关系，非线性关系逐渐增强，竖向加速度峰值放大系数最大值位于距离底部H/3处向2H/3处转移（H为路基高度），在输入峰位加速度（PGA）为0.3g时，水平、竖向加速度峰值放大性均达到最强；随着输入地震动强度的增大，填料中峰值土压力强度逐渐增大，在输入波PGA为0.4g时，土压力强度达到最大，路基中心截面土压力强度随高程增加有先增加后减小的趋势，最大土压力逐渐由距离路基底部H/3向2H/3位置转移；在输入地震波PGA为0.05g时，路基表面、路基底部的土压力强度沿着路基体水平方向呈线性分布，前者离路基越远、土压力越大，后者则是基本不变。在输入地震波PGA为0.15g、0.30g、0.40g时，土压力强度在道砟边缘处最小，在路基中心下土压力强度其次，整体沿着路基体水平方向呈三角形分布；路基坡面中部和顶部的水平位移逐渐增大，前者小于后者，呈近似线性分布，且两者差值逐渐减小。在路基顶部位置，坡面上的位移与路基中心线顶部的位移差值随着输入地震动强度的增大，两者差值逐渐增大，最后区域稳定；地震波在路堤底部时主频集中在5～15 Hz，随着高程增加，路基对30～40 Hz频段有强烈的放大效应，在其余频段的影响不明显。

为准确描述不同固化剂掺量Wg下镁质水泥固化土的力学特性，通过开展不同Wg下固化土的室内试验，提出了镁质水泥固化土的非线性本构模型。采用新型环保的镁质水泥复合固化剂加固淤泥，并对不同Wg下的镁质水泥固化土进行扫描电镜（SEM）试验、一维压缩试验和不排水三轴试验。结果发现：镁质水泥固化土具有显著的结构性，且随着Wg的增加，结构屈服应力越大，水化产生的胶凝材料增加了土颗粒间的黏结力，水化产物逐渐填充土体孔隙，镁质水泥固化土的应力?应变曲线由加工硬化型逐渐转变为加工软化型。根据试验结果，提出了一个能涵盖固化剂掺量影响并能实现应力?应变关系转型的镁质水泥固化土本构模型。算例验证该本构模型预测结果与试验结果比较吻合，能较好预测任意Wg下镁质水泥固化土的应力?应变关系。

采用核磁共振、电镜扫描、X射线衍射、单轴压缩等试验手段对某砂岩试样不同温度下（25～900 ℃）微观结构及力学性质的变化情况进行研究。研究表明：温度对砂岩试样微观结构具有重要影响，试样总孔隙率随温度的升高而升高，在150 ℃以下，由于中、大孔隙的减少，试样渗透性反而降低；当温度超过600 ℃时，中、大孔隙快速增加，试样渗透性能大幅增加；温度升高导致砂岩试样弹性模量减小、峰值应变增大以及孔隙压密阶段变长，宏观表现为脆性降低、塑性明显增强；热处理条件下，除微观结构的变化会导致砂岩试样力学强度改变外，试样矿物成分对其力学强度也具有十分重要的影响；450 ℃以下，由于矿物成分变化较小，试样力学强度主要受到孔隙度增加的影响，表现为强度随温度升高而降低；450～600 ℃，虽然孔隙率继续增长，但由于主要矿物高岭石发生脱水以及与其他离子形成新相矿物，进而导致试样强度没有随着孔隙增加而降低，反而出现一定的增长；超过600 ℃后，孔隙尤其是大孔隙的急剧增加，导致强度重新开始降低。

动载作用下非饱和粉土路基内部的水分迁移规律，对研究重载铁路在浸水状态下的路基稳定具有重要意义。基于范德堡原理，利用土样的电阻率特性，研制出一套基于GDS动三轴仪的非饱和土样含水率分布规律测试系统。利用该系统开展浸水动三轴试验，并对试验过程中非饱和试样的分层含水率进行连续测试，探究土样的初始压实度、动载的动应力幅值对非饱和土样内部水分迁移的影响规律。结果表明：该测试系统可在动三轴试验过程中对非饱和试样的分层含水率进行实时、无损、连续地测定，测试结果的最大误差为0.7%；非饱和土样在动载作用下随其含水率逐渐增大，土样的初始压实度对电阻率的影响程度减弱，接近饱和含水率时可忽略；土样初始压实度、含水率与土体电阻率具有确定的函数表达式，并具有良好的相关性及唯一性。结合试验结果分析认为：降雨及动荷载共同作用下，路基内水分在某一深度土体积聚，该区域孔隙水压力增大，强度降低，导致翻浆冒泥病害的发生；路基压实度及列车轴重增大，均会抑制路基内水分向下部迁移，有助于路基的稳定，但轴重增加，可能导致路基的失稳，当轴重大于临界动应力时，路基将发生破坏。

在地震荷载作用下，可液化土层中的桩基础往往会由于地基土体液化而发生破坏。在此过程中即使土体最终没有达到完全液化，但由于超孔隙水压力的存在，饱和砂土会发生强度弱化，也会导致土体对桩身水平抗力的降低。此时若不考虑超孔隙水压力对土抗力的影响，仍然采用API规范中的p-y曲线对桩基础进行设计，结果将偏于危险。针对这种情况，首先利用竖向?扭转双向耦合剪切仪对饱和砂土进行了循环扭剪动强度试验，研究了不同弱化状态下饱和砂土的动力特性和弱化参数；然后基于浅层处改进的土楔体理论模型推导极限土抗力公式，并结合深层处的绕桩流动破坏理论模型，得到了任意深度处不同孔压比下的极限土抗力，进而构造了不同弱化状态下饱和砂土地基中桩?土相互作用的p-y曲线。通过研究发现：表征土体强度弱化状态的孔压比对桩?土相互作用的极限土抗力的影响非常显著，孔压比越大，土体强度弱化程度越严重，饱和砂土的极限土抗力值就越小，即横向受荷桩对周围土体的作用随着土体强度弱化程度的增加而降低，反之则增大。

为探讨柔性单桩在水平与上拔组合荷载下的承载特性，开展了两组共6根单桩室内模型加载试验。其结果表明：相比于纯水平受荷桩的极限承载力Hu1，预先施加不超过0.5Tu1（纯上拔桩的极限承载力）的上拔荷载能够提高单桩的水平极限承载力，且随上拔荷载增加，水平极限承载力先增大后减小；增大预先施加的上拔荷载降低了同一水平荷载下桩身的弯矩及土反力，也削弱了地基的水平刚度，综合影响下桩身的水平位移先减小后增大；预先施加不超过0.5Hu1的水平荷载主要增大0～10D（D为外径）范围内桩身的平均摩阻力从而提高上拔极限承载力值，且水平荷载越大，其提高效果越显著；当水平荷载达到0.5Hu1时，对应的上拔极限承载力相比Tu1增加了17.1%，设计中可对增加的上拔极限承载力给予考虑。进一步通过理论研究验证了试验结果的合理性，给出了组合荷载下柔性桩的上拔极限承载力计算公式，其计算误差在6%范围内。

为探究桩-土-承台协同作用下，带承台单桩极限承载力大于其单桩及承台基础单独作用下极限承载力之和的强化机制，在砂土地基中分别建立能够反映单桩、带承台单桩及承台基础静载试验全过程的二维离散元模型，并通过与室内模型试验荷载-沉降曲线变化规律对比，验证了模型的合理性。基于验证后的数值分析模型，从细观的角度对砂土地基的变形机制和桩基的承载特性进行分析。结果表明：地基变形机制方面，相对于单桩与承台基础，带承台单桩对地基土的扰动程度更显著，台下抗载土体范围更大；桩基承载特性方面，在带承台单桩桩侧一定范围土体出现成拱现象，成拱作用加强了桩侧、桩端附近土体的密实度，提高了桩侧摩阻力及端承力，进而使得整体承载力得到提高。该离散元数值模拟结果可以为带承台桩基设计和承载力估算方法提供参考。

为保证开挖面的稳定，泥水盾构压力舱中的泥浆必须及时在开挖面土体表层形成泥膜，泥浆压力才能有效平衡地层中的水土压力。在考虑泥浆渗滤效应的基础上，建立了砂土地层泥水盾构开挖面泥浆恒压渗透模型，分析了渗透时间、泥浆浓度、泥浆压力和地层初始孔隙率对土体孔隙率及泥浆成膜的影响。结合刀具周期性切削作用，总结了泥浆反复渗透引起的开挖面表层土体孔隙率变化规律。基于刀盘、刀具布置形式和盾构掘进参数，分析了盾构掘进期间开挖面支护机制。结果表明：在无刀具切削作用时，泥浆渗透规律主要受到泥浆和地层特性影响；在刀具周期性切削作用下，在相同的切削深度下，刀具切削周期越短，泥膜在开挖面上越难形成；刀具较小的纵向切入速度有利于开挖面上更快形成泥膜；适当减少刀盘上同一轨迹刀具布置数量，降低盾构掘进速度和刀盘转动速度，有利于盾构掘进期间开挖面上泥膜存在面积的增大，对开挖面稳定起到积极作用。

为明确盾构施工掌子面滑移破坏机制并确定掌子面支护力的合理范围，基于滑移线理论和极限分析上限定理，利用空间离散技术提出了一种盾构施工掌子面三维滑移破裂模型。依据大主应力拱理论计算滑移区顶部竖向土压力值，并以此作为滑移破坏区上部的竖向荷载计算掌子面极限支护力。研究表明，土拱效应显著影响掌子面前方土体竖向应力的大小及分布规律；将本模型与已有研究方法进行比较，验证了本模型获取的掌子面极限支护力极限分析上限解在黏性土地层以及摩擦土地层中的适用性。同时本模型构建的掌子面破坏区域形态更加贴近离心试验结果与数值计算结果。

水合物的填充效应和胶结效应增大了能源土的密实性和强度，使能源土呈现出类似于密实砂土或胶结土的性质。在黏土和砂土的统一硬化模型（CSUH模型）框架下，总结了能源土的力学性质，引入压硬性参量描述水合物对能源土填充和胶结双重作用下的等向压缩特性，引入黏聚强度修正屈服函数并构建了黏聚强度的演变规律，利用状态参数调整剪胀方程，反映能源土剪胀、软化等特性对密实度的依赖性，从而建立能够描述能源土强度、刚度、剪胀与软化等特性的弹塑性本构模型。编制了模型的测试程序，把模拟结果与能源土室内试验结果进行对比。结果表明：提出的弹塑性本构模型能够较好地描述能源土的应力?应变关系、剪缩硬化和剪胀软化等力学特性。

膨胀土是一种分布广泛且具有明显胀缩性的裂隙土，其裂纹萌生及裂隙扩展会受到诸多因素的影响。此试验利用基于MATLAB开发的图像处理与裂隙定量分析程序，研究了膨胀土裂隙开展的尺寸和温度效应。制备25个不同初始状态的膨胀土泥浆试样，利用拍照台对其失水收缩过程中试样表面裂隙演化过程以及对应含水率进行记录。运用裂隙定量分析程序，分别对两类效应单独作用、耦合作用下的膨胀土裂隙度 、长径比C、裂隙平均宽度 、分形维数值等指标进行定量化分析发现：膨胀土裂隙的分形维数值具有较好的稳定性，其指标仅受试样厚度轻微影响，分形维数与含水率ω的关系呈近似对数曲线；在失水收缩过程中膨胀土最终裂隙指标主要受到试样厚度的影响，表面尺寸对裂隙长径比、宽度最终值也有一定影响，温度影响主要体现在促使裂隙更早、更快的发育并稳定，对最终指标影响相对不明显，影响显著性顺序为：厚度>表面尺寸>温度；此外还对膨胀土失水收缩开裂过程机制进行分析，进一步研究膨胀土的裂隙发育以及两类效应对其裂隙扩展的影响规律。

通过花岗岩巴西劈裂试验，研究基于声发射RA（上升时间/振幅）与AF（平均频率）值的参数指标描述岩石破坏剧烈程度的可行性与优势。通过对比破坏过程中的RA与AF值分布的变化，与矩张量分析结果相互印证，发现即使宏观上以张拉为主的岩石劈裂破坏，在临近破坏阶段，仍会出现剪切破裂成分增加的现象，并提出了花岗岩巴西劈裂试验中基于RA与AF指标进行岩石破裂机制分析的判定建议值；提出r =RA/AF作为描述岩石破坏剧烈程度的基本指标，对比其与振幅参数在不同破坏阶段的变化趋势及不同传播距离下的衰减规律，结果表明：在衰减的影响下，基于r的参数指标将得到偏安全的评价结果；进一步提出r值变异系数CV(r)作为r值参数的统计指标，并与基于振幅的统计指标b值进行对比，对比结果验证了以CV(r)描述岩石破坏剧烈程度的可行性，且根据b值对岩石失稳破坏的判定值提出了花岗岩劈裂破坏中的CV(r)建议判定值。

加筋垫层由于具有诸多优点而被广泛应用于反复加卸载作用下公路、铁路路基等工程构筑物中。为研究加卸载作用下加筋垫层结构的变形特征，针对加筋与未加筋垫层2组模型，开展了单次加卸载静力试验。测试并获得了不同荷载作用下垫层竖向变形、筋材应变变化规律，对比分析了加筋与未加筋垫层的变形特征，并从能量角度对加筋垫层工作机制进行了探讨。结果表明：与未加筋情况相比，荷载作用下加筋垫层（加载板处）的沉降变形和残余变形更小。加筋后垫层表面（加载板范围外）的竖向变形及其受影响范围均增大，且在卸载过程中垫层表面竖向变形的水平分布曲线特征由“凹”型变为“凸”型，其加卸载曲线呈“∞”型。格宾网筋材应变沿横向呈现非均匀分布特点，其最大应变小于0.06%，筋材始终处于弹性变形状态。加筋垫层中筋材具有储存、释放及横向传递应变能效应，这使得加筋后垫层具有更好的承载能力与弹性性能，进而可降低循环加卸载作用下垫层的塑性变形或累计变形。

为了对桥隧相连体系隧道洞口段的抗震设计提供参考，通过大型振动台试验研究了桥隧相连体系隧道洞口段的破坏过程，并使用小波包变换对加速度响应信号进行了定量分析。研究结果表明：在地震动作用下，洞口段的破坏以拱顶边坡裂缝的产生为标志；桥隧相连体系中隧道洞口段不安全程度往往是拱顶最大，桥台次之，再而边坡，仰拱最小，但是实际工程中桥梁和隧道材料的强度和刚度相对较高，所以破坏往往先从坡体开始，然后才是拱顶和桥台部位，仰拱的破坏程度一般较小；低频成分（0.1～12.51 Hz）的地震波在洞口段边坡破坏过程中起主导作用，而且地震波从土体传播进入混凝土结构之前，由于不同材料界面处复杂的折射反射问题，低频成分会出现剧烈的变化；从低频成分能量占比变化的角度分析，洞口段边坡的破坏可分为3个阶段：小震作用下的弹性变形阶段，中震作用下的弹塑性小变形阶段，以及强震作用下的大变形破坏阶段。

结合Voronoi图随机模拟和3D打印技术制备不规则柱状节理网络模型，采用白水泥浆类岩石相似模型材料浇筑模型并拆模，然后分别采用白乳胶和502胶水作为黏结剂黏结柱体得到两组不规则柱状节理岩体试件，通过对其进行室内单轴压缩试验研究不规则柱状节理岩体强度特性和破坏模式。试验结果表明：不规则柱状节理岩体试件单轴抗压强度随柱体倾角的变化曲线呈现近似“J”型，表现出显著各向异性特征；不规则柱状节理岩体试件典型破坏模式包括沿柱状节理面的劈裂破坏、沿柱状节理面的剪切破坏和沿柱体的压裂破坏等3种，其部分破坏形态有异于规则柱状节理岩体试件。同时，通过与采用净水泥浆作为黏结剂的柱状节理岩体试验结果进行比较，结果表明：采用白乳胶和502胶水作为黏结剂时柱体间黏结强度更低，能够较好反映柱状节理面的弱化效应，试件力学响应与真实柱状节理岩体更为一致。

为考虑钻井船插桩对邻近平台群桩相互作用的影响，以海洋平台群桩设计中使用的修正Poulos法为基础，提出了一种考虑桩靴贯入影响的群桩分析方法。该法基于非线性地基梁模型确定桩靴贯入土层时单桩桩头位移；依据桩同时承受桩头荷载与土体位移时对应的地基反力系数确定土层的弹性模量，进而在Poulos群桩相互作用分析理论框架内，分析桩靴贯入对群桩相互作用的影响，确定桩靴贯入过程中由于群桩相互作用导致的附加桩头位移及相应的群桩桩头位移；依据群桩桩头位移，确定考虑桩靴贯入影响的群桩p-y曲线Y因子及相应的p-y关系。为了说明分析方法的可行性，进行了桩靴贯入砂土时对邻近单桩和群桩相互作用影响的离心模型试验，方法预测与试验结果基本一致，从而验证了方法的合理性。对于文中的工况，桩靴贯入没有导致群桩p-y关系进一步弱化，此时采用桩靴贯入前的群桩p-y关系确定考虑桩靴贯入影响的群桩响应，得到的结果偏安全。

橡胶砂作为一种廉价环保的土工材料，应用前景十分广阔，关于其力学特性的研究具有重要意义。采用弯曲–伸缩元法对橡胶砂进行了剪切波和压缩波联合测试，分别采用离散频率扫描法和初达波法确定了剪切波和压缩波的传播时间，进而得到其弹性动力学参数：初始剪切模量、侧限模量和泊松比，分析了橡胶含量和围压对橡胶砂弹性动力学参数的影响。结果表明：在同样围压下，随着橡胶含量的增加，橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐减小，初始泊松比逐渐增大；在同样橡胶含量下，随着围压的增大，橡胶砂初始剪切模量和侧限模量逐渐增大，初始泊松比逐渐减小。最后，在此基础上进行了两种因素耦合效应的分析以及相关力学机制的探讨。

基于材料三剪强度准则和非饱和土力学特性，提出了非饱和土的单应力变量和双应力变量三剪强度准则，并对其做了特征分析。分析表明，通过改变准则中的主应力影响系数b，所提准则就可以对其他强度准则进行非线性近似表达。在π平面的极限线中，所提强度准则覆盖了由内边界的单剪强度准则到外边界的三剪统一强度准则之间的所有外凸区域。因此，其适用于各种复杂应力状态下的非饱和土体，也能反映非饱和土单轴抗拉抗压强度不等的特征。另外，还用其他文献的真三轴试验数据对所提准则做了试验验证，其中，非饱和黏土砂的真三轴试验值与中主应力影响系数b=0.6时的三剪强度准则预测值吻合较好，双应力变量下准则的预测值比单应力变量下的预测值更符合试验值；非饱和黄土真三轴试验值与中主应力影响系数b=0.2时的三剪强度准则预测值吻合较好，两种应力变量下的三剪强度准则预测值差别较小。

为研究桩?土?断层耦合作用下桩基动力响应特性，利用振动台试验选取0.35g地震动峰值加速度时4种类型地震波，研究断层上下盘桩基加速度响应、桩顶相对位移、弯矩及桩基损伤情况。试验表明：断层上盘桩基各项参数明显大于断层下盘，呈现出上盘效应；桩顶峰值加速度大于桩底峰值加速度，上部土层对输入地震波具有滤波作用；桩顶加速度响应相较于桩底具有滞后性；桩顶峰值加速度与桩顶加速度放大系数??在输入El-Centro波时最大；上、下盘??差值在输入Kobe波时最大；弯矩和桩顶相对位移峰值在输入Kobe波时最大；弯矩在土层分界面处较大，输入不同地震波时弯矩峰值均未超过桩身抗弯能力；提出了强震区近断层桩基可根据验算内容选取合理地震波进行验算的抗震设计建议。

对地下结构横向抗震分析中的等效反应加速度法进行综合分析。结合算例，以动力时程法为基准，全面评价了等效反应加速度法的适用性；进而深入分析其误差来源，并做针对性改进优化，通过引入动力响应调整系数β，提出了一种改进等效反应加速度法；结合算例分析，评价了改进等效反应加速度法对不同工况的适用性。结果表明：等效反应加速度法计算所得结构内力及变形均偏小；且计算精度随地层剪切波速的增大整体呈上升趋势，但几乎不受结构埋深的影响；同时，明确了等效反应加速度法的误差源自于其忽略了地下结构对其周围土体动力响应的干扰作用，改进优化后提出了改进等效反应加速度法；相比现有等效反应加速度法，改进等效反应加速度法具有更广泛的适用性及更优的计算精度，可为地下结构抗震设计和分析提供新的计算方法。

水力压裂现场原位测试试验的破裂压力是计算构造地应力的重要参数。为了探究流量对水力压裂破裂压力和增压率的影响，设计4种不同恒定流量情况的低渗透硬脆灰岩室内大型水力压裂试验，结合声发射监测技术分析不同流量下水力裂缝破裂压力、破坏模式和缝网复杂程度的规律以及流量与增压率的内在关系。试验结果表明：流量越大，破裂压力越高，缝网复杂程度越低；典型压力?时间曲线分为缓慢增压段、急速增压段、稳定增压段和突然下降段；稳定增压段增压率保持不变，压力随时间线性增长，其增压率的大小和流量存在明显的线性关系；基于流量与稳定增压段增压率的线性关系，考虑流量因素的Ito理论可以很好地定量解释流量对破裂压力的影响，试验结果与理论预测吻合度较高。

通过微震技术获取更多的岩石工程灾害演化过程微震信息，自动识别岩石破裂微震信息，自动精准定位岩石破裂的位置，为灾害分析、预警与防控提供理论与技术支撑，一直是科学家和工程师研究的热点与难点。针对这些难点，研发了传感?采集?传输一体化集成技术、32位A/D与元器件联合降噪采集技术、微震信号递归STA/LTA-BP神经网络综合识别方法以及基于PTP高精度时间同步策略的速度模型数据库速配微震源定位算法，并对这些技术进行了综合集成，提出了综合集成高精度智能微震监测技术。目前该技术已在国内外多个深部岩石工程进行了应用。应用结果表明，该技术既可应用于岩爆、冲击地压等动力型灾害监测，又可应用于岩石工程开挖（开采）围岩稳定性监测，还可推广应用于矿产资源防盗采监测，一定程度上提升了岩石工程灾害演化过程微震信号的捕获能力、岩石破裂微震信号的识别能力和微破裂源的定位精度，推动微震监测技术朝着岩石工程灾害自动监测、分析与智能预警方向快速发展。

基于Mindlin应力解提出分层开挖条件下深大基坑底部土体卸荷附加应力计算方法，并在分层总和法计算回弹变形时考虑了基坑开挖过程中土体回弹模量与附加应力的非线性关系。计算结果表明：受分层卸荷作用深度的影响，大部分深度范围内分层开挖下土体卸荷附加应力小于一次性开挖，且在坑底以下3倍基坑深度范围内两者差值较为明显；基坑面积相同时，长条形基坑坑底卸荷附加应力小于正方形基坑；该方法结合当层法后可用于分析坑底加固对土体卸荷附加应力及回弹变形的影响，即随着加固体回弹模量或厚度增大，卸荷附加应力与回弹变形均减小，且回弹变形减小的幅度也相应递减。通过对杭州火车东站西广场项目的分析，验证了该方法的合理性，并基于参数分析提出了加固体回弹模量与厚度的等效设计方法，对实际工程具有指导意义。

高速岩质滑坡滑面摩擦特性是其运动机制的重要方面，目前尚未研究透彻。以四川省峨眉山市的王山?抓口寺滑坡为研究对象，通过野外地质调查和视频监控，获取了滑坡工程地质条件和滑坡运动特征。利用销盘式磨损仪对滑体（玄武岩）和滑面（凝灰岩）分别进行高速摩擦试验，分析其在干燥和饱水状态下的摩擦特性（动摩擦系数和微观磨损形貌）。结果表明：滑面（玄武岩和凝灰岩接触面）的动摩擦系数远小于滑体（玄武岩）的动摩擦系数；在试验条件下，无论饱水或干燥状态，滑面（玄武岩和凝灰岩接触面）的动摩擦系数与摩擦速率和法向压力均负相关；在试验条件下，无论饱水或干燥状态，滑体（玄武岩）的动摩擦系数与摩擦速率负相关，但与法向压力正相关；高速摩擦过程中，滑面的剪胀破裂会导致动摩擦系数瞬间增大。试验结论可作为含软弱夹层的硬岩滑坡形成高速运动的一种原因，同时可为玄武岩和凝灰岩地区高速岩质滑坡的防灾减灾提供设计参数。

隧道上方基坑的空间效应对隧道变形存在较大影响，提出了一个新的可以考虑空间尺寸效应影响的卸荷比模型，该模型能综合考虑上方基坑深度、宽度和基坑沿隧道纵向长度的影响。通过三维有限元数值分析法和实测分析法，研究了上方基坑空间效应对隧道变形的影响。数值分析和监测数据表明，盾构隧道变形主要是由盾构隧道上方主要覆土区内的外部施工作业引起，主要覆土区之外基坑施工作业对隧道最大隆起量的影响较小，主要覆土区内隧道最大隆起量与提出的卸荷比近似呈线性关系。软土地区的隧道上方基坑工程可通过控制卸荷比来控制隧道的竖向变形。

以云南香丽高速公路沿线的岩羊村滑坡为研究对象，开展了滑坡动力稳定性评价及失稳机制研究：进行了不同烈度地震下的滑坡稳定性分析，采用滑带弹性区体积占比的变化反映其失稳过程，结合滑坡变形破坏模式，对滑坡整体稳定性进行评价；针对极限地震工况，分别从时间和空间角度描述滑坡失稳过程；建立了同时考虑滑带弱化和硬化的滑坡尖点突变模型，揭示了滑坡失稳的触发机制。研究表明：滑坡在区域Ⅷ度地震烈度条件下基本保持稳定，在锁固段的“锁固作用”下滑坡仅发生局部破坏；滑坡发生整体失稳的临界峰值加速度为2.29 m/s2，其失稳机制为在前缘牵引、后缘拉裂作用下，滑带塑性区贯通导致的整体失稳；地震作用下滑带前缘、中部、后缘并非同步破坏，表现为累积?触发效应；利用改进尖点突变模型推导了刚度效应失稳判据，揭示了滑坡整体稳定性与滑带介质的刚度及尺寸特性密切相关。研究结果为岩羊村滑坡的防治与抗震设计提供了指导，并可为同类工程的动力稳定性评价与失稳机制分析所借鉴。

针对白鹤滩水电站地下洞室群开挖过程围岩稳定问题，基于离散单元法的数值仿真软件3DEC，研究开挖卸荷作用对围岩变形和破坏的影响；引入微震监测技术，对洞室围岩内部微破裂演化实时监测和分析，并将数值模拟结果与微震监测数据对比分析；借助常规位移监测研究围岩宏观变形的时空演化规律，验证数值模拟和微震监测结果的准确性。研究结果表明，围岩损伤与现场施工状态密切相关，同时受各种地质结构影响；数值模拟得到的围岩变形特征与微震监测得到的微震事件聚集规律基本一致，且与常规监测结果对应良好，采用三维离散元数值模拟和微震监测技术相结合的综合研究方法，能够较好地描述围岩在开挖卸荷作用下的力学行为，有效评估洞室围岩的损伤特征和潜在风险区域。

为了更准确地模拟岩石由连续向非连续转化，降低网格依赖性，在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合的连续?非连续方法的基础上，发展了一种内部开裂方法。模型被离散成精度较高的四边形单元，在开裂后，裂缝可沿四边形单元对角线和单元边界扩展。模拟了巴西圆盘岩样、单轴压缩岩样和静水压力下洞室围岩的变形?开裂过程。结果表明：对于巴西圆盘岩样，拉裂缝由圆盘中心向上下加载板扩展，直至贯穿岩样，拉裂缝较为平滑；对于单轴压缩岩样，剪裂缝较为平直，贯穿岩样的主剪裂缝方向与摩尔?库仑剪切面方向较为一致。由静水压力和内摩擦角对洞室围岩变形?开裂过程的影响规律可以发现：静水压力下，V形坑形成于洞室表面附近；剪裂缝向围岩内部扩展，形成狭长剪裂缝，其分布类似于剪切滑移线。静水压力越大，剪裂缝的范围越大。内摩擦角越大，剪裂缝的范围越小，狭长剪裂缝的扩展方向与环向的夹角越小。由天生桥二级水电站某洞室围岩的模拟可以发现，围岩呈现4个V形坑，这与现场观测结果基本吻合。

可靠地识别掌子面前方地层是保证隧道工程稳定与安全的重要因素之一。传统的超前地质预报方法不能同时保证有高识别精度、低实施成本和占用少的施工时间，对于不同地质情况的地层识别通用性不强。在传统超前钻孔的同时获取掌子面前方围岩钻探测试数据，实时获取不同深度岩层情况，将大大提高超前预报效率，方便快捷，不影响施工，但目前缺乏客观、准确的地层识别方法。提出了一种基于神经网络的钻探测试数据智能分析和地层识别方法，对楚大高速公路九顶山隧道超前钻探测试数据进行了深入分析，通过隧道开挖后所揭示地层对分析方法进行了验证。结果表明：单一钻进参数用于地层识别的错误率在35%左右，打击能和打击数、送水压力和送水流量的参数组合不能显著提升地层识别准确率；钻进速度、扭矩、回转数、推进力的参数组合可降低地层识别错误率至22%。在神经网络模型中引入钻进参数的标准差，可大幅降低错误率，可使地层划分错误率下降9%～12%；多参数组合下的神经网络钻探测试神经网络模型对随机抽样的地层识别错误率小于10%，对单个钻孔的地层识别错误率小于14%。

使用滑动测微技术进行桩身内力测试，测管安装时的防渗处理是该技术实现高质量测试的关键，已有处理措施鲜有其防渗效果的定量研究。研发了一套滑动测微管抗渗能力测试装置，对3种常用防渗处理措施不同压差下的渗流量进行了测定，得到计算渗流量的公式，结合现场条件分析了测管安装的注意事项。结果表明，测管内压力大时的渗流量要远大于测管外压力大时的渗流量；涂胶是一种效果非常好的防渗措施，采用该措施后一般不会有超过0.005 mm粒径的颗粒进入测管；增加测管内水头有利于减少杂质进入测管，但测管内水头不能高出桩孔内液面太多；灌注混凝土后，若测管内有水溢出应封闭测管限制水的溢出，若测管内水位下降，则应开放测管允许气体进入测管。