基于分数阶Zener模型与时变黏性Zener模型之间的等效黏弹性，突出弛豫时间在岩石流变黏弹性演变过程中的重要性。当弛豫时间趋近于无穷大，蠕变过程中的黏性演变等同于松弛过程中的黏性演变，并且建立了与弛豫时间相关的损伤因子，解释了损伤因子在岩石流变变形过程的物理意义。利用弛豫时间建立分数阶变阶函数，依此构造变阶分数阶损伤蠕变模型，并且将模型推广到三向应力状态，给出三向应力状态下变阶分数阶损伤蠕变模型。最后基于砂岩的三轴蠕变试验数据，验证了三轴状态下变阶分数阶损伤蠕变模型的可应用性和合理性，试验数据与模型拟合曲线吻合度较高，可以较好地描述蠕变全过程力学行为。模型拟合参数的有效性得到分析和验证，增加了模型在其他复杂应力环境下的可应用性。

为探究不同外部环境因素影响下浅层粉砂质泥岩边坡裂隙渗流特性，采用自主研发的岩体裂隙渗流试验装置，对含6种不同裂隙面粗糙度（JRC）的粉砂质泥岩裂隙试样进行渗流试验，研究了不同低围压和覆水深度下粉砂质泥岩裂隙渗流特性。结果表明：不同覆水深度及JRC下围压与粉砂质泥岩裂隙渗透系数均呈反相关，两者之间关系可用幂函数表征，且渗透系数的降低过程可分为快速降低（围压为0～30 kPa）和缓慢降低（围压为30～50 kPa）两个阶段，CT扫描结果验证了围压增大使得粉砂质泥岩裂隙开度减小是渗透系数随围压增大而减小的主要原因。随围压的增大或覆水深度的减小，不同JRC粉砂质泥岩裂隙渗透系数的离散程度逐渐减小。当围压增至最大，同时覆水深度最小时，JRC对裂隙渗透系数的影响将会被消除。不同围压下，粉砂质泥岩裂隙渗透系数与覆水深度呈正相关，且两者关系可用指数函数表征。推导出了粉砂质泥岩裂隙渗流非线性Izabsh模型，该模型能较好地反映低应力及低流速下粉砂质泥岩裂隙渗流量与压力梯度之间的非线性变化关系，但随围压的增大，该模型的相关性有一定程度的减小。

泥石流冲击过程中，坝基位置处承受了较大冲击力，易引起该位置出现应力集中而导致局部冲击破坏。为此，将竖向拦挡坝结构优化为弧形拦挡坝，并基于动量及能量守恒开展泥石流冲击弧形拦挡坝理论计算研究，推导泥石流对弧形拦挡坝的冲击力及爬升高度计算公式。为验证理论公式的正确性，进一步开展泥石流冲击弧形拦挡坝物理模型试验。研究结果表明：物理模型试验结果与所推导的理论公式计算结果具有较高的拟合度，该理论公式可适用于泥石流对弧形拦挡坝的冲击计算；泥石流流速、冲击力、爬升高度与泥石流沟道纵坡坡度呈正相关关系；冲击力及爬升高度主要受弗洛德数Fr、泥石流沟道纵坡坡度?、拦挡坝弧形半径R控制，并与Fr呈二次方正相关，与泥石流沟道纵坡坡度??的余弦值成反比；与竖向型拦挡坝结构相比，弧形拦挡坝结构在爬升高度上无显著影响，然而可较大程度降低泥石流对坝体的法向冲击力，局部结构增强也使得坝体结构强度得到提升。该研究可为泥石流拦挡坝工程的结构设计提供理论及技术支持。

为研究交叉节理的存在对岩体破裂机制的影响，采用3D打印技术制备了可模拟岩体交叉结构面的节理模型，通过相似材料浇筑形成含预制交叉节理的试件，并基于数字图像相关技术（DIC）分析了单轴压缩下试件裂纹起裂、扩展及破坏模式。研究结果表明：采用3D打印技术制作的闭合节理模型，可以有效替代传统的切割、插缝等方法形成的张开型节理裂隙。基于此展开的试验结果表明，交叉节理存在会显著降低试件强度，且随着交叉角度的增大，试件强度先升高后降低，在45o和60o之间达到最大值，峰值应变与强度呈现相反的变化规律；裂纹扩展过程可分为微裂隙闭合阶段、微破裂发展阶段、主节理起裂扩展阶段和次节理迅速延伸阶段，这与应力?应变曲线各阶段一一对应。研究还发现，在交叉节理岩体中，次节理对破裂的影响主要体现在峰后阶段，结合最大畸变能理论表明，其对主节理尖端应力分布影响较小，主节理对岩体的破坏起绝对控制作用，这对岩体工程有一定的指导意义。

对3种粗颗粒土进行了常规三轴CD试验、K0压缩试验和等应力比路径试验，根据三轴试验数据标定UH（unified hardening，统一硬化）模型的参数，然后模拟另外两种路径下的应力?应变关系，并与邓肯E-B模型进行比较。结果表明：UH模型能合理地描述不同应力路径下粗颗粒土的力学特性，而邓肯E-B模型的预测结果则较差，验证了UH模型对粗颗粒土的适用性。最后利用UH模型对某心墙堆石坝进行了应力变形三维有限元分析，并将计算结果与邓肯E-B模型及现场监测值进行比较。对比显示：在坝体变形和应力的定性分布规律上，UH模型的计算结果与邓肯E-B模型基本一致；而在定量上，UH模型得到的坝体变形总体上更接近现场监测值，验证了UH模型在土石坝工程中的适用性和合理性。

静止土压力系数K0在挡土墙土压力计算中尤为重要，采用离心模型试验的方法，针对不同粒径和密实度的砂土K0值展开研究。试验首先通过砂雨法制备土样，利用自制的撒砂装置对不同出砂口和落距下砂土的制样密实度进行了测定；然后通过合理设计土压力测量模型结构，利用离心模型试验同时测量了土体的压缩量和铝合金板上的水平土压力；最后，通过计算和分析得到了不同粒径和密实度砂土的K0值变化规律。试验结果表明：在砂雨法制样时，针对不同的土样需要采用不同的出砂口和不同的落距；在砂土K0值的离心模型试验中，土体沉降量1#砂>3#砂>2#砂，且1#砂与3#砂的土体沉降量较为接近；对同种粒径的砂土，K0值随着土样相对密实度的增加而逐渐增加；对于不同粒径的土样，相同密实度下，砂土粒径越大K0值越小。

采用双曲线模型模拟桩土界面上的力学行为，利用剪切位移法反映剪应力在土层中的传递，考虑群桩之间的相互作用，建立了热?力耦合作用下能量桩群桩基础工作特性的简化分析方法。该方法能反映桩土界面上的非线性、桩顶的约束条件和能量桩位置的影响，可直接计算所有桩的位移和轴力。与现有方法相比，计算得到的双桩相互作用因子更加合理。通过与文献中试验数据的对比表明，若只有局部桩经历温度变化，能量桩运行过程中各桩之间存在差异变形，基础出现倾斜，桩顶荷载发生重分布。所建立方法计算方便，能合理模拟能量桩群桩基础的主要工作特性，可用于大规模能量桩群桩基础的设计计算。

岩石几何损伤模型是建立统计损伤本构模型的重要基础。在岩石变形力学特性基础上对现有岩石几何损伤模型进行了回顾性分析，针对它们难以较好地反映初始损伤特征和峰后变形破坏特征的缺陷与不足，首先，将岩石材料视为由未损伤部分、初始损伤部分和后继损伤部分组成，提出了考虑初始损伤的岩石几何损伤模型；然后，通过探讨Weibull分布参数m和F0对损伤变量变化产生的影响，构建了参数型岩石几何损伤模型，在此基础上建立了应变软化类岩石统计损伤本构模型并进行了修正，给出了模型参数的确定方法；最后，通过模型验证和参数分析表明，修正后模型能够较好地模拟岩石变形破裂全过程，参数l和h对损伤变量变化产生的影响与m和F0等效，解决了现有岩石几何损伤模型存在的共性问题，该模型和方法具有一定的合理性和可行性。

为了研究爆破荷载下围岩及支护锚杆动力响应特征，借助地下工程模型试验系统，开展了三维动态加载物理模型试验，采用电火花震源代替传统炸药，测试了爆破地震波在围岩中的传播规律和支护锚杆的动力响应特征。试验研究表明，电火花震源具有冲击荷载特性，能够很好地代替传统烈性炸药。爆破地震波的径向加速度峰值以及轴向和环向应变峰值沿洞室径向不是逐级递减，而是呈现正负交替波浪式衰减；加速度峰值沿洞室轴向基本上呈现非线性逐渐递减。加速度峰值受震源荷载幅值的影响较大，即震源荷载越大，同一测点加速度峰值越大。另外，测量了爆破荷载作用下支护锚杆的振动特性，发现对于加长锚固锚杆，自由段主要以受拉状态为主，锚固段拉压状态都存在。锚固段和自由段的最大拉应变大致相同，而锚固段的最大压应变远大于自由段，而且锚固段和自由段振动持续时间大致相同。对于全锚锚杆，锚杆既存在拉伸状态，又存在压缩状态，拉伸应变大于压缩应变。对于端锚锚杆，其受力状态主要以受拉状态为主，拉伸应变远大于压缩应变。研究结论不仅具有重要的理论意义，也能够为地下洞室支护设计提供可预见性指导。

采用室内大型直剪试验、颗粒标记观察试验和颗粒筛分试验分别从宏、细观角度对6种含石量的土石混合料在6种法向压力条件下的颗粒破碎特征和剪切强度特性展开研究，并建立宏观剪切强度特性与细观颗粒破碎特征之间的联系，从而更深入地揭示含石量和颗粒破碎对土石混合料剪切强度特性的影响机制。结果表明：（1）颗粒破碎主要发生在剪切面附近，破坏形态可分为表面研磨、局部破裂、完全破裂和完全破碎4种，是颗粒间不均匀的接触力作用产生应力集中的结果；（2）颗粒破碎造成细粒组含量升高、粗粒组含量降低和中间粒组含量波动变化；（3）颗粒相对破碎率Br随着法向压力?n或含石量P5的增大而增大，且符合一定的二元函数关系式；（4）随着法向压力?n的增大，抗剪强度τ呈非线性增长规律，满足修正的M-C强度准则；（5）当含石量P5增大时，土石混合料的黏聚力c0减小、内摩擦角?0增大、非线性参数Δ??增大；（6）颗粒破碎是造成土石混合料强度非线性特征的直接原因。

为实现疏浚淤泥高效快速脱水减容，选取化学絮凝和真空预压相结合的脱水技术，利用自制真空预压抽滤装置对5种类型絮凝剂调理淤泥进行系列室内脱水试验，通过上清液高度、泥水分界面高度、沉降速率、底泥含水率等指标，综合评价疏浚淤泥沉降过程与深度脱水效果。结果表明：5种絮凝剂对应最优添加量分别为Ca(OH)2(1 500 mg/L)、PAFSI(200 mg/L)、PAC(200 mg/L)、HCA(50 mg/L)、APAM(500 mg/L)；与原始淤泥自然沉降过程相比（底泥高度17.14 cm、含水率96.8%），真空预压可实现絮凝调理淤泥脱水减容、底泥平均含水率降至53.5%，使底泥体积进一步压缩20.48%～36.99%；真空预压作用下，絮凝调理淤泥在50 min内达到沉降速率峰值，前120 min内淤泥絮凝效果明显、泥水分离程度占据主导；与原始淤泥真空预压对比，絮凝?真空预压大幅提升淤泥沉降速率、有效缩短峰值对应沉降时间，最优絮凝剂（APAM）底泥沉降速率峰值、淤泥总高度沉降速率峰值对应时间点缩短87.5%和83.33%，峰值速率分别增加3.56倍、5.18倍；添加适量絮凝剂能有效改善淤泥脱水性能，增大泥粒尺寸、防堵促排，加速疏浚淤泥沉降与泥水分离效率。化学絮凝?真空抽滤技术有利于实现疏浚淤泥减量化，显著缩短工期、加快施工进度、减少堆积占地，具有显著的工程应用价值。

为了研究格栅?建筑渣土的界面摩阻特性，进行了4种不同级配的建筑渣土与3种格栅（两种双向格栅和一种三向格栅）的界面直剪摩阻试验。试验表明，格栅?建筑渣土界面摩阻应力和单位剪位移关系均可用双曲线模型表示；界面摩阻强度与垂直压力呈线性关系；格栅类型、填料级配等决定筋?土界面摩阻特性，其中格栅的拉伸模量影响最为明显；格栅的拉伸模量越大，筋?土界面似摩阻系数越大，界面似黏聚强度越大。似摩阻系数不受渣土级配影响，由格栅类型决定。似黏聚强度既受到渣土级配影响又与格栅特征有关，在本研究的4种级配渣土条件下，对于三向格栅?渣土界面，中、细砾为主的级配渣土的似黏聚强度最大，而对于双向格栅?渣土界面，粗砾为主的级配渣土的似黏聚强度最大。剪切前后渣土颗粒级配变化不明显，可忽略其影响。

防渗对堤坝等水利工程、地下工程和污染物迁移都具有重要意义。基于自然灰化土层形成过程中因金属离子和有机质络合反应形成不透水土层的过程，提出了利用六水合氯化铝（AlCl3·6H2O）和有机质（OM）相互反应生成Al-OM絮状物来降低渗透系数的方法。开展了系列的注入试验，探究了浆液浓度、注浆速度和砂土颗粒级配对渗透系数降低和形成屏障长度的影响。研究结果表明：该方法可以有效地降低砂土的渗透性；渗透系数降低的速度随着浆液中Al-OM絮状物浓度的增大而增加；由于絮状物浓度的增加，孔隙堵塞的速度增快，从而阻止了其继续扩散，形成的屏障长度随之减小；Al-OM絮状物的尺寸随注浆速度的增大而减小。当注浆速度较大时，Al-OM絮状物的尺寸较小，因此渗透系数降低慢而扩散距离远。砂土的颗粒级配对渗透系数降低有重要影响，粗颗粒含量越大，渗透系数降低越小。

粗粒土的强度、变形特性对土石坝、边坡和路基等工程的安全性与稳定性有着至关重要的影响。针对粗粒土在复杂应力状态下的强度和变形特性，在边界面塑性理论和临界状态理论框架下，通过引入状态参数和动态临界状态线建立了粗粒土状态相关边界面塑性模型。模型不仅能够模拟粗粒土的应变硬化和体积收缩行为，还能描述应变软化和体积膨胀特性。基于ABAQUS的二次开发平台，结合带误差控制的改进欧拉积分算法编写了边界面塑性模型的UMAT子程序。通过设置不同的应变增量步和误差容许值，对改进欧拉积分算法的精确性和收敛性进行了分析。对不同密实状态和围压下粗粒土三轴排水剪切试验进行了模拟，验证了带误差控制的改进欧拉积分算法应用于粗粒土边界面塑性模型的合理性，为进一步工程应用奠定了基础。

悬臂式崩塌是崩塌灾害中较常见的类型，它一般常见于河谷和具有软硬相间坡体结构的岩质边坡中。边坡在差异风化作用下，在其坡脚往往形成岩腔，并最终发育形成悬臂式崩塌。悬臂式崩塌是一种常见的地质灾害，在宏观上表现为倾倒变形特征。由于该类型崩塌的形状尺寸差异较大，其破坏模式具有较大差异，目前还无法定量描述其破坏过程。因此根据悬臂式崩塌的变形破坏特征，采用力学分析方法建立了基于二次抛物线型Mohr准则的悬臂式崩塌张拉破坏和剪切破坏的判定公式。判定公式计算结果和物理模拟试验结果对比分析表明：悬臂式崩塌的拉张安全系数要远小于剪切安全系数，试验模型随着裂纹的扩展，首先发生拉张破坏，随后裂纹继续扩展到一定深度，模型发生剪切破坏。判定公式能较好地定量描述悬臂式崩塌的变形破坏过程的各个阶段，准确地定量揭示悬臂式崩塌的变形破坏机制。

为探明风积沙综采固体充填回收房式煤柱采场围岩稳定性特征，采用相似物理模拟方法对比分析了垮落法与充填法回收时的围岩变形及煤柱受力特征，基于相似原理给出了房式开采、垮落法及充填法回收房式煤柱的过程与时间控制方案，确定采用纸张+塑料泡沫+海绵按比例组合并预压缩的方式模拟风积沙充填物料的压缩变形特性。研究发现：（1）相比垮落法，风积沙充填回收煤柱时可大幅减缓覆岩下沉速度，延后及延长覆岩移动周期，避免垮落法回收时因基本顶及上覆坚硬岩层来压剧烈导致的煤柱失稳、煤房垮塌；（2）垮落法与充填法回收时，煤柱的最大承载均出现在超前第1排煤柱上，充填回收可大幅降低超前煤柱的整体承载与应力大小，消除煤柱上的动载现象。

高渗透压对深部地下工程脆性岩石蠕变力学特性有着重要影响。然而，能够解释高渗透压作用脆性岩石完整减速、稳态及加速三级蠕变过程中，细观裂纹扩展与宏观变形关系的宏细观力学模型研究很少。基于考虑含有初始裂纹与新生成翼型裂纹影响的裂纹尖端应力强度模型，引入渗透水压与初始裂纹及新生成翼型裂纹之间的力学关系，建立了考虑渗透水压作用的裂纹尖端应力强度模型；然后结合亚临界裂纹扩展法则，与裂纹及应变损伤关系模型，推出了考虑渗透水压影响的脆性岩石蠕变裂纹扩展与宏观变形关系的宏细观力学模型。当施加轴向应力小于岩石裂纹启裂应力时，岩石近似表现为线弹性变形；当施加轴向应力大于裂纹启裂应力且小于岩石峰值强度，岩石表现为塑性蠕变变形。研究了不同渗透压作用下，分级轴向应力加载岩石蠕变应变时间演化曲线，并通过试验结果验证了模型的合理性。分别讨论了恒定渗透压与分级渗透压，对脆性岩石蠕变过程中裂纹长度、裂纹扩展速率、轴向应变及轴向应变率的影响。该模型为高渗透压深部地下工程围岩稳定性评价提供了重要理论依据。

砂砾岩储层一般较为致密，且非均匀性强，常规压裂方法压裂效果不理想。液态CO2（L-CO2）压裂是近年来提出的一种压裂增产手段，压裂效果上具有明显的优势。采用井底岩芯开展不同围压下清水和L-CO2压裂试验，并结合?CT扫描和核磁共振试验，比较两种压裂方式在破裂压力、破裂特征和裂缝分布的差异，深入分析砂砾岩L-CO2压裂的破裂机制。发现相同围压下L-CO2可大幅度降低破裂压力，且增大围压，L-CO2和清水压裂的破裂压力相差越大；?CT扫描显示，L-CO2压裂形成的是不规则的多分支裂缝，与主裂缝共同构成复杂裂缝网络，L-CO2压裂的裂缝体积是远大于清水压裂。核磁共振（NMR）结果发现，L-CO2压裂中破裂以贯通砾石颗粒界面微裂纹的方式为主，剪切激活机制占主导作用，而清水压裂以形成张拉的单一裂缝方式为主。L-CO2压裂获得更好的裂缝网络主要与砂砾岩中砾石颗粒造成的非均匀性有关，并影响着裂缝网络的复杂性。相关的研究成果可为砂砾岩储层改造和增产增效工艺优化提供指导。

温度对光纤布拉格光栅（简称FBG）变形监测有着重要的影响，导致FBG技术在季冻土路基监测中存在很大的局限性。研究针对FBG传感器交叉敏感问题，提出了温度补偿计算方法，分析了不同荷载及负温下FBG监测梁变形规律；设计室内路基模型，验证了FBG在季冻土永久变形测试中的适用性。结果表明：FBG波长数值与温度呈线性相关，温度越低，波长越小，对变形监测结果影响越大；利用温度补偿计算对FBG监测梁波长数据进行修正，可消除低温引起的波长误差；基于室内模拟土箱变形测试，消除温度影响后FBG与拉线位移计实际测量的变形结果吻合度较好，体现出FBG监测梁基本可随土协同变形，可实现低温土中变形监测；冻融循环影响下，FBG测试结果与实际变形结果接近，误差在5%内，经历4、5次冻融循环后路基土箱永久变形基本趋于稳定。

利用连续介质损伤力学理论与概率统计方法，假设水合物沉积物微元强度服从Weibull分布，在现有室内三轴和直剪试验数据的基础上，考虑水合物饱和度的影响，分别建立了基于修正Mohr-Coulomb强度准则和修正Lade-Duncan强度准则的水合物沉积物统计损伤本构模型，并将理论模型预测结果与室内试验进行对比，验证了模型的有效性。结果显示：基于Lade-Duncan强度准则的损伤本构模型能够较准确地反映水合物沉积物峰前的应力?应变规律，而基于修正Mohr-Coulomb强度准则的损伤本构模型则对于模拟峰后的应变软化特征有较好的适用性。对于在低有效围压、不同水合物饱和度条件下的水合物沉积物，基于修正Mohr-Coulomb强度准则的损伤本构模型的模拟精确性要优于基于修正Lade-Duncan准则的损伤模型；而在同一饱和度、不同有效围压条件下，基于修正Lade-Duncan强度准则的损伤本构模型的模拟结果则要优于基于修正Mohr-Coulomb强度准则的损伤本构模型。

加筋土桥台作为承载结构，其承载力及其影响因素备受关注。以美国鲍曼桥为工程原型，通过大比例缩尺模型的静载试验研究加筋土柔性桥台的承载性能。试验研究中，以有纺土工织物为筋材，共设置3组加筋土柔性桥台模型的载荷试验，主要考察桥梁基座的位置，即桥梁承载区外沿与面板的水平净距对桥台承载力的影响及其变化规律。试验结果表明，水平净距是影响加筋土桥台承载性能的重要因素，承载能力随水平净距的增大而增大，但增幅快速递减；桥台面层水平位移和顶部沉降均随水平净距的逐渐增大而减小，且减小趋势表现出收敛特征；随着水平净距增大，筋材应变极值减小，桥台整体稳定性增强，表现出良好的复合体特性。试验研究结果还表明，美国现行规范关于加筋土桥台承载力计算方法可能仅限于特定的填料和加筋布置方式，因此在工程实践中宜结合工程实际。

为研究间歇型降雨作用下缓倾堆积层斜坡的变形破坏特征，以樱桃沟滑坡为例，进行了降雨作用下斜坡变形破坏的物理模拟研究。试验结果表明：前期降雨作用下坡体变形特征表现为前缘滑移沉陷、中部滑移、后缘沉陷、坡体裂缝生成，且前缘裂缝扩张明显，后期降雨作用下坡脚区域首先发生滑塌，然后依次向后缘传递发生逐阶滑塌破坏；降雨入渗易在基岩面上储存，形成暂态地下水位、高孔隙水压力区域和坡向渗流场，基岩面附近土体饱水时间长，软化程度高，抗剪强度弱化显著，边坡易沿基覆界面土层发生滑坡；坡体滑动易发生在降雨间歇期，触发特征表现为雨后坡体暂态饱和区水分和坡表积水持续下渗，导致地下水位上升滞后于降雨，造成坡体内浮托力、渗透力和孔隙水压力增大，有效应力降低，诱发滑坡。

恒阻让压支护是挤压大变形隧道的大变形控制中较为理想的支护形式，现有技术在高承载力、大变形量及荷载稳定3个方面尚难统一。针对这一难题，受启发于金属拉拔工艺，结合钢拱架支护受力特点，自主研发了拉压转换恒阻让压装置，论述了其工作原理，分析了其力学响应规律与特征，并通过室内试验和数值模拟，对其设计参数的影响规律进行了分析，确定了拉压转换恒阻让压装置性能衡量指标。分析表明：（1）拉压转换恒阻让压装置可在压力条件下恒阻变形，将其安装于钢拱架分段接头处，与钢拱架嵌合为一体，即可保证钢拱架的稳定性，提高钢拱架的大变形适应能力，也可为围岩提供恒定的支护力；（2）基于锥角、摩擦系数、让压杆截面收缩率和直径4个设计参数，该装置可实现让压恒阻力和让压量可控，且其荷载稳定性好，可为软岩隧道大变形及支护稳定控制提供重要技术支撑。

泥水平衡盾构在掘进复杂地层时，泥浆性能是维持开挖面稳定的关键因素之一。以南宁轨道交通5号线泥水盾构掘进泥岩圆砾复合地层为工程背景，采用控制变量法，利用自制的模拟泥水盾构掘进系统，比选泥浆外加剂，分析外加剂掺入量和地层复合比对出浆相对密度的影响规律；然后采用析因设计综合分析不同地层复合比、膨水比和渣土用量下，泥浆的渗透规律及动、静态泥膜成膜规律。研究表明：不同外加剂对膨润土泥浆性质改变较大，甲基硅酸钾和氯化钾能够有效降低出浆相对密度，氯化钠、硅酸钠促进泥岩遇水崩解；渣土掺入可有效降低滤水量，提高成膜质量，减少膨润土使用量；刀盘转速小于等于2.5 r/min时，泥膜生成速率大于等于破坏速率，保证掘进工作面的稳定性；适应泥岩圆砾复合地层复合比0～1的泥浆膨水比为0.10～0.20，渣土含量为100～200 g/kg，甲基硅酸钾含量为3.75%～7.50%。

以新建杭绍台铁路通过浙江嵊州及新昌硅藻土地区为研究背景，基于单桩静载、边坡降雨、复合地基承载性能、基床原位激振等现场试验，研究了不同桩型加固硅藻土地基的适宜性、降雨条件下硅藻土边坡变形特性和防护措施、硅藻土桩筏复合地基特性以及基床动力特性。结果表明：CFG桩、素混凝土桩及钢筋混凝土桩适用于硅藻土地基加固，而螺杆桩由于存在挤土效应、高压旋喷桩成桩效果较差不适用；干湿循环作用下硅藻土自然边坡易形成网状裂隙导致浅层稳定性不足，拱形骨架对硅藻土边坡有较好的防护效果，而锚杆框架梁由于钻孔施工易导致硅藻土软化，不适用于硅藻土边坡防护；CFG和素混凝土桩复合地基能够满足硅藻土路基变形控制要求，且素混凝土桩筏结构整体性更好；基床结构中设置毛细防排水板具有良好的防排水效果，保证了水份能够及时排出，避免对基床和硅藻土地基不利影响。

采用桩筏基础的高层建筑倾斜后，常采用竖向孔掏土进行地应力解除实现纠倾，工程设计与施工依据经验进行，缺乏理论指导。将一定深度处的竖向孔孔周应力重分布问题简化为平面应变问题，采用摩尔?库仑强度条件推导了塑性区半径的解析解。该解析解表明，塑性半径随土体抗剪参数的降低而增大，随掏土孔半径的增大而增大，随地应力的增大而增大。结合解析解的表达式，探讨了存在地下水、注水、抽水、循环掏土扰动等因素对塑性区半径的影响。最后用数值分析方法对该解析解进行模拟验证，表明公式的正确性与适用性。该研究成果对纠倾工程的设计与施工具有积极的指导作用。

针对深井孤岛工作面煤巷大变形问题，采用现场实测手段研究了回采过程中巷道和采空区应力动态演化规律以及巷道围岩变形破坏演化特征。研究结果表明：深井孤岛工作面巷道围岩应力演化与变形破坏具有显著的阶段性特征，工作面前方大于250 m范围，巷道围岩未受采动影响，围岩应力变化较小且变形主要集中在底板与煤柱肩窝；工作面前方100～250 m支护结构受力增大，巷道浅部围岩破碎，顶底板移近及煤柱内挤变形突出，巷道出现明显的非对称变形破坏；工作面前方100 m为强烈采动影响阶段，尤其是在工作面前方20～22 m围岩垂直应力与空间主应力变化比较剧烈，顶底板移近与两帮内挤变形更加突出，巷道围岩表现出明显的大变形破坏特征。根据采空区应力分区特征分析了顶板覆岩结构的动态演化过程。结合应力与变形破坏演化特征，提出了巷道支护对策，以期为深井巷道围岩控制提供一定指导。

针对地基隔振控制，提出了一类新型的空沟?波阻板联合隔振屏障，并对其隔振性能进行了数值分析。首先，利用复伸展坐标变换，在频域内建立了完全匹配层（perfect matched layer, PML）吸收边界的控制方程；其次，利用Galerkin近似技术，给出了以位移为基本未知量的二阶非分裂格式PML的频域有限元计算列式；最后，通过数值算例分析了空沟?波阻板联合隔振屏障的物性参数（地基与波阻板的模量比）、几何参数（空沟深度、波阻板深度）以及载荷参数（振动波频率）等对其隔振性能的影响规律。结果表明，空沟?波阻板联合隔振屏障结合了空沟和波阻板各自的优势，可以有效地控制不同频率振源引起的地基振动。

介绍了一种考虑地下洞室片帮、钻孔剥落等岩体应力型破坏特征为信息源，通过数值模拟智能反演方法预测高应力大型地下洞室群围岩局部应力场的新思路。该方法将地下洞室群片帮、钻孔剥落等应力型破坏的位置、深度或者宽度进行定量描述，以弹性模型计算获得的常偏应力大于岩体启裂强度的范围来表示应力型破坏范围，通过分析实测地应力数据约束部分地应力数量，然后采用智能数值反演方法得到其他的地应力分量。采用该方法预测了白鹤滩水电站右岸地下厂房0+76断面附近围岩地应力场，反演获得最大主应力在34 MPa左右。通过其他部位岩体破裂的数值模拟和观测结果对比，验证了地应力场预测的合理性。

基于饱和?非饱和渗流的Richards方程，以COMSOL Multiphysics有限元数值计算软件为平台，针对边坡降雨入渗问题中的入渗边界条件和渗流（溢出）边界条件，以孔隙水压力为控制条件，推导了二者的控制方程，并以二维土柱模型及已有文献中的实例模型为基础，探讨了控制方程中边界耦合长度尺度L的取值，结果发现L为0.001 m时较为合理。建立简单二维边坡模型，应用上述边界条件的控制方程，分析了不同降雨强度（长而弱、短而强）下，边坡降雨的入渗及渗流规律。结果表明：4 mm/h的降雨强度下，实际入渗率始终等于降雨强度，表层土体的体积含水率从0.29增至0.35，降雨75 h时坡脚处发生表面渗流，降雨200 h时研究区域总入渗量为39.068 m3；40 mm/h的降雨强度下，实际入渗率首先等于降雨强度，然后逐渐减小，表层土体的体积含水率从0.29增至0.415（饱和），降雨4 h时坡脚处发生表面渗流，降雨20 h时研究区域总入渗量为26.908 m3，降雨量相同但其值远小于前者。该结论与已有研究的边坡降雨入渗规律相符，进一步证明了上述边界条件控制方程的可靠性，为边坡降雨的有限元数值分析中边界条件问题提供了一种可行方法。

滑坡灾害发生前夕，滑体内的局部岩土体发生爆裂、摩擦和断裂等破坏会产生次声波向外传播，基于次声信号的超前定位成为滑坡监测预警的关键技术。将波动方程通过傅里叶变换到亥姆霍兹方程，利用汉克尔变换得到波动方程的核函数，建立了基于简正波的地质声场模型，仿真分析了土层与空气、土层与岩层之间反射折射关系；提出滑坡次声信号的简正波模型匹配场超前定位算法，将垂直接收阵的测量次声信号与传播模型的拷贝次声信号进行相关匹配计算，搜索计算得到模糊函数最大值处的坐标定位为声源点，并采用12元垂直接收阵仿真分析3种匹配场算法性能，发现可变系数似然匹配场算法具有旁瓣小、定位准确的优点，可应用于滑坡定位技术；将垂直接收阵置于空气层中、土层中不同位置发现，土层中的垂直阵能够精确定位，而空气中误差较大；并将该算法应用于滑坡超前定位，定位了滑体的局部破坏位置和预测滑移线。该算法为滑坡超前定位技术提供了新的思路。

自主研发一套能从可视化角度反映岩石单裂隙渗流特征的装置，并以模拟岩石的变形模量为主要技术指标，获得了K39透明类岩石材料的添加剂含量为：促进剂0.8%、硬化剂0.6%、消泡剂0.6%；通过二次翻模精确复刻技术得到原岩裂隙面粗糙度，为研究细微观裂隙渗流提供技术支撑。通过可视化装置与原岩装置模拟试验，得到两者之间的差异性系数，进而推出原岩渗流流量的修正公式，获得了渗流量、渗流面积等能反映原岩性能的相关参数。阐明了K39透明类岩石材料对渗流量的影响效应?总及其影响的内在机制；与以ELE仪器为研究平台的渗流试验进行异同性分析，得到两者渗流量之间存在差异的相对变化系数，证明可视化渗流装置研究岩石裂隙渗流是合理可行的。利用该装置开展空间多角度试验，在耦合粗糙度、渗透压、围压、空间多角度、水自重效应等多因素下，通过渗流面积数字化自识别技术为精确获取岩石渗流特征的相关参数提供基础。

近年来，主动加热光纤（active heated fiber optical，AHFO）法因其具有长距离、耐久性好、分布式等优势，在土体含水率原位监测中不断得到应用。然而，由于我国一些地区土体的温度随四季变化很大，冬季土体温度甚至会达到零下几十度，土体中的水会发生相变，因此，研究不同环境温度对土体含水率AHFO法原位监测结果的影响具有重要意义。采用自主研发的内加热FBG刚玉管传感器，在?20～40 ℃下对3个不同含水率的试样进行了测试。研究结果表明，在试样含水率不高于8.8%时，不同温度下测得的试样含水率最大误差小于量程的1.5%，测量精度较高，在实际测量中可忽略环境温度的影响。当试样含水率高于8.8%时，正温区含水率测量的最大误差仅为量程的1.34%，测量精度仍较高；而在负温区时，由于自由水和毛细水在低于0 ℃时发生相变，导致热传递机制和试样结构发生变化，原来的标定公式不再适用，故需重新标定含水率测量的相关参数。研究结果为该技术的进一步完善和推广应用提供了重要依据。