Mohr-Coulomb准则在Mohr应力空间中具有最简形式，同时也因其非常可靠而在经典的极限分析或极限平衡法中得到了最广泛的应用。然而，应力空间中的Mohr-Coulomb屈服面是非光滑的，这给基于变形分析的弹塑性有限元法中的本构积分带来了巨大的麻烦。此外，在求解强度问题时，基于载荷控制法（LCM）的求解器很难将有限元模型带入极限平衡状态。针对这些问题，本研究给出了以下解决方案。首先，设计了适用于带非光滑屈服面的塑性本构积分算法GSPC。GSPC对任意大小的应变增量都收敛，数值特性远优于现有的返回-映射算法。还为弹塑性有限元分析定制了一个位移控制法（DCM）求解器，该DCM能将有限元模型带入极限平衡状态而不存在收敛性方面的问题，计算效率和鲁棒性都远优于现有的基于LCM的求解器。最后，结合强度折减法，建议了求解边坡安全系数的割线法，并给出了极限平衡状态下坡顶拉裂缝位置和深度的确定技术。

为探究水分对煤岩力学特性的影响，利用含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置，开展不同含水率下原煤三轴压缩试验研究。基于弹性损伤力学，推导表征不同含水率下煤岩整体损伤的损伤变量，建立水-力耦合作用下煤岩分段损伤本构模型，得到煤岩的变形随含水率的变化规律。结果表明：（1）不同含水率下煤岩的变形规律基本一致，破坏过程可分为峰前应力阶段、峰后应力阶段和残余阶段；（2）随着含水率增大，煤岩受水分作用峰值应力降低，泊松比增大，弹性模量均呈线性单调减小，煤岩脆性逐渐减小；（3）所建立的损伤本构模型可以较好地表征不同含水率下全应力-应变过程中的变形特征，适用于分析不同含水率下煤体三轴压缩应力应变问题；（4）损伤修正系数q和损伤本构系数n共同决定了损伤本构模型的曲线形状，q反映了煤岩残余变形的特征，n反映了应力-应变曲线的峰后不同的软化程度。

在刚性挡土墙后设置柔性垫层能增大填土的实际侧向位移从而有效减小墙背土压力。通过自制模型箱开展室内试验，模拟了墙后设置EPS（聚苯乙烯土工泡沫）垫层的挡土墙在静止状态和平动模式下的工况，探究了不同填土宽度下设置EPS垫层后挡土墙静止土压力、主动土压力的分布规律，研究EPS垫层参数对其减压性能的影响，定义EPS垫层减压效率对挡土墙后EPS垫层的减压性能进行定量分析。研究结果表明：有限填土工况下，EPS垫层最大减压效率与主动土压力等效减压效率值存在一定的差距，但此时EPS垫层参数对减压效率影响较小；随着填土宽度逐渐增大至半无限土体范围，EPS垫层的最大减压效率逐渐增大，而后稳定于主动土压力等效减压效率。

将基于脲酶诱导碳酸钙沉积（EICP）的微生物矿化技术运用于分散性土的改良。以内蒙古呼伦贝尔某水库工程的筑坝土料作为岩土基质，通过针孔试验、双密度计试验和碎块试验，对微生物矿化改良前后的土样进行分散性试验鉴定和评价。试验结果显示，经过微生物矿化改良后的土样抗分散能力明显增强，特别是以脲酶溶液制备的微生物改性剂，改良后土样在针孔试验中经历了50、180、380 mm以及1 020 mm的水头后，流出水始终保持清澈透明的状态，且出水口平整；针孔尺寸保持不变，收集针孔试验后的土样进行碎块试验，未出现胶粒的分散状况。双密度计试验中测得经脲酶溶液改良后土样的分散度低于30%，较原土样的分散度降低约50%，土样由分散性转变为非分散性；经微生物菌液改良后土样的分散度为41.1%，较原土样的分散度降低22%，土样由分散性转变为过渡性。以脲酶溶液制备的微生物改性剂，在粒径细小的黏性土中发挥矿化作用更加充分，就分散性土的改良和提高抗分散能力而言，优于以微生物菌液制备的微生物改性剂。首次将脲酶诱导碳酸钙沉积（EICP）技术应用于分散性土的改良，这是绿色微生物矿化技术与水利筑坝材料改良相结合的创新，在筑坝填料分散性土的改良中有着良好的应用前景。

库岸边坡消落带岩体处于长期水-岩作用和频发中低强度水库地震作用之下，岩体的力学特性劣化直接影响库岸边坡的动力响应及抗震能力。基于此，模拟库岸边坡消落带的环境条件，设计进行了模拟库水位周期性升降变化过程的水-岩作用试验，在试验过程中采用循环加卸载方式模拟地震作用的影响，并重点考虑了水-岩和循环加卸载的次序作用。研究结果表明：（1）在水-岩作用下，岩样的动力参数总体呈先陡后缓的指数形式变化，考虑水-岩和循环加卸载次序作用后，岩样动力参数的劣化速度和劣化趋势明显增大，说明频发中低强度水库地震对长期处于水-岩作用环境的岸坡岩体损伤发育有明显的促进作用。（2）在水-岩作用和循环加卸载作用下，岩样的微细观结构由密实状态逐渐趋于松散，对应的完整性劣化系数和次生孔隙率亦呈现先陡后缓的变化趋势，其中，周期性水-岩和循环加卸载次序作用下岩样的微细观结构变化最显著，含初始循环加卸载损伤的岩样次之，单独水-岩作用下岩样的变化趋势最小，不同方案下岩样微细观结构的变化及差别也决定了其动力特性的劣化规律。（3）在长期水-岩作用和频发中低强度水库地震作用下，库岸边坡岩体内部的损伤会逐渐累积发展，直接影响库岸边坡的动力响应特性及抗震能力，因此，在库岸边坡长期抗震性能分析评价中，应该比较系统地考虑岸坡岩体动力特性的劣化规律。

珊瑚砂颗粒的物理力学特性决定着珊瑚砂的宏观力学机制，在涉及颗粒破碎的岩土工程问题中至关重要。通过扫描电镜和X-CT试验，研究了珊瑚砂颗粒的表观和内部结构特征，发现珊瑚砂颗粒多孔隙，保留生物骨骼成分的珊瑚砂颗粒孔隙率高达41%，而经过风化、沉积而成的珊瑚砂颗粒孔隙率小于20%。多数表面孔隙可与内部连通，使气体可以流通。珊瑚砂颗粒压缩破碎形态与孔隙率密切相关，孔隙率含量低的颗粒表现出与石英砂相似的形态，即颗粒逐级破碎。孔隙率含量高的颗粒往往表现出“骨架压缩”现象，骨架破碎伴随细小的碎屑产生，碎屑不脱离骨架直至压缩至粉末。通过统计分析，得到了珊瑚砂圆形、枝状和片状颗粒的弹性模量、屈服强度和破碎强度，明确了各种颗粒强度与粒径的相关性，为研究宏观珊瑚砂力学特性提供参数依据。进一步得到了屈服与破碎应力-应变的指数分布规律，为后续进一步探索颗粒破碎特性奠定基础。

红黏土易成团，难以打散，用石灰等处治时，实际附着于团粒表面，造成内外混合不均匀。以两种团粒尺寸分布的红黏土（ 5.0 mm和 0.5 mm）为研究对象，开展收缩、压缩和直接剪切等水-力特性试验，评价处治红黏土团粒表层的硬化与粒间胶结效应。研究表明，黏土的团粒尺寸、含水率和处治方式显著影响处治效果。与仅用石灰处治方式相比，偏高岭土-石灰联合处治的方式更好，其压缩性降低、黏聚力提高且收缩性减少；不过，红黏土的团粒尺寸大小也会影响处治效果，团粒尺寸大者的水-力性能改善效果不如尺寸小者。由此推测，经过处治后，红黏土团粒表层形成了“硬壳”，提高了团粒的抗压缩能力和表面粗糙度；团粒之间形成了胶结，抑制了其收缩行为，而且提高了黏聚力；但当团粒尺寸变大后，偏高岭土-石灰处治的影响范围局限于团粒表层，团粒尺寸效应削弱了偏高岭土-石灰的处治效果。

通过对泥岩在4种不同加载速率（0.005、0.05、0.5、3 mm/min）下进行的系列性单轴压缩试验和分级蠕变试验，研究了加载速率及其变化对泥岩的变形强度特性和蠕变变形的影响规律。结果表明，泥岩具有明显的加载速率变化效应且表现为等速黏性特性，即：以定速率加载时，不同速率对应不同的应力-应变关系；在变速率加载时，随着加载速率的变化，泥岩的应力-应变关系也随之改变。此外，泥岩蠕变前的加载速率对蠕变变形量和蠕变速率也有显著影响。随着泥岩蠕变前加载速率的增大，蠕变变形量和蠕变速率呈现出逐渐增大的趋势。泥岩的蠕变速率随着时间的推移表现出逐渐衰减的规律，其衰减过程可分为线性衰减、对数衰减和稳定3个阶段。基于三元件模型框架和加载速率变化效应，建立了泥岩的弹黏塑性本构模型，并将其用于泥岩室内试验的数值计算。对比模型计算结果与试验结果发现，弹黏塑性本构模型可以较好地描述单轴压缩条件下泥岩的加载速率变化效应。

在疲劳荷载作用下节理岩体具有明显的瞬时塑性应变，有必要研究考虑瞬时塑性的节理岩体疲劳本构模型。提出节理塑性疲劳元件和双触发非线性黏性疲劳组合元件，假定节理塑性应力与应变成幂函数关系，加速疲劳应变为二阶非线性黏性应变。通过并联圣维南体改进伯格斯疲劳模型模拟稳定疲劳。在此基础上，提出并验证了一种新的节理岩体弹塑黏性疲劳本构模型。研究表明：该模型能较好地模拟完整岩石、节理岩体试验疲劳应变。该模型可以较好模拟疲劳加载条件下节理岩体稳定疲劳曲线，也可以较好模拟节理岩体非稳定疲劳的瞬时弹性和瞬时塑性应变、减速疲劳阶段应变、等速疲劳阶段与加速疲劳阶段应变。该模型拟合结果表明：节理岩体的疲劳瞬时塑性应变在疲劳瞬时应变中占较大比例，不能忽略其对疲劳应变的影响。该研究结果对预测节理岩体工程的疲劳变形和疲劳稳定性具有参考价值。

在地震烈度较低时，钢锚索可以很好地限制坡体变形，起到良好的边坡支护效果。但是在强震条件下，常规的锚索难以发挥其锚固作用，最终导致锚固失效破坏，常会引发边坡失稳破坏的现象，且在地下水等腐蚀性物质的作用下，常会造成钢锚索的锈蚀问题。鉴于此，通过大型振动台试验，对新型玄武岩纤维增强复合材料（basalt fiber reinforced plastics，简称BFRP）加固边坡及无支护边坡的动力响应进行了对比研究，旨在为高边坡加固中BFRP锚索的动力合理性设计提供科学依据。研究结果表明：相较于BFRP锚索支护边坡而言，无支护边坡在地震波加载过程中具有明显的变形阶段，主要可划分为弹性阶段、塑性阶段、塑性增强阶段以及破坏阶段，且当输入波峰值小于0.2g时，BFRP锚索支护边坡与无支护边坡均可处于弹性状态；BFRP锚索支护边坡的加速度峰值均要大于无支护边坡的加速度峰值，表明相较于无支护边坡而言，BFRP锚索可有效提高边坡的刚度；同一工况的地震波作用下，无支护边坡中各测点位移谱值均要大于BFRP锚索支护边坡对应测点的位移谱值，表明BFRP锚索用于边坡支护工程中时，可以很好地限制坡体变形，有利于提高坡体的抗震性能。

在地震作用下，加筋土挡墙作为一种柔性结构，常因水平位移过大影响其正常使用，因此，提出一种有效的解析方法来计算加筋土挡墙在地震作用下的水平位移显得尤为重要。基于动力作用下墙后填土的不同运动特性，将地震作用下加筋土挡墙水平位移进行分区计算，并讨论了不同区域影响土体位移的关键因素。分别以Mindlin位移理论和拟动力法为基础，以筋土无相对位移为前提，提出了地震作用下不同区域位移的计算方法，并分析了未考虑筋土相对位移对计算结果的影响。该方法通过离心模型试验得到进一步验证，可用于大多数加筋土挡墙的地震动力分析中，可为加筋土挡墙的动力设计和稳定性分析提供一定的依据。

后压浆技术已应用于珊瑚岛礁基础设施建设中，但有关钙质砂后压浆桩水平承载性状的研究较少。针对钙质砂地基中后压浆桩的水平承载问题，通过室内模型试验手段对钙质砂未压浆桩与后压浆桩的水平承载规律进行了研究，探究了后压浆对钙质砂桩基水平承载性状的影响，并通过开挖后压浆单桩，分析了注入的水泥浆液在钙质砂中的渗扩情况。结果表明，钙质砂后压浆桩的水平临界荷载和水平极限荷载较同条件下未压浆桩均有显著的提高，且变形控制能力优于同条件下未压浆桩；未压浆桩与后压浆桩的桩侧地基土水平抗力系数的比例系数m值随桩顶侧向位移的增加逐渐趋于一致，且桩身弯矩和桩侧土压力都主要集中在上部桩身和土层中；桩基水平承载力受上部土体的影响较大，桩侧压浆通过改善上部土层的物理力学性质能有效提高桩基抵抗水平荷载的能力。此外，通过开挖分析得出桩侧注入的水泥浆液沿着桩身上返、下渗并横向扩散与钙质砂颗粒形成了水泥土加固体的稳定结构，进而提升了钙质砂桩基水平承载性能。

随钻跟管桩（简称DPC桩）是一种钻孔-沉桩-排土同步进行的无泥浆排放的节能环保型大直径（800～1 400 mm）新型非挤土PHC管桩。开展了现场原位试验、理论计算分析及物理模拟试验，对比分析了这种新桩型的承载性能优势、桩侧摩阻力分布特征、荷载传递特性。得到如下结论：（1）原位静载试验中，DPC桩是一种以发挥桩侧摩阻力为主的摩擦端承桩，桩侧摩阻力占比高达67.84%～72.85%，DPC桩的承载性能与注浆效果密切相关，相对于同等条件下的钻孔灌注桩、锤击法管桩，其竖向承载力分别提高了33.42%、23.16%，DPC桩的桩底沉渣厚度较小时，其荷载-位移曲线为缓变形（1号桩），否则为陡降形（2号桩）；（2）室内物理模型试验中，各桩型均未嵌岩条件下，DPC桩、钻孔灌注桩、锤击法管桩3种桩型的荷载-位移曲线均为陡降形，DPC桩的承载力相对于钻孔灌注桩提高了18.60%；（3）不同的成桩工艺下桩的摩阻力差距较大，随钻跟管桩的桩侧摩阻力最大，钻孔灌注桩次之，锤击法管桩最小，这与物理试验钻孔灌注桩桩侧模拟泥皮密切相关；所有桩型桩侧摩阻力沿桩身深度分布规律均表现出了两头小中间大的规律；随着荷载增加，桩侧摩阻力逐渐下移，直至桩基破坏；（4）模型试验中随钻跟管桩桩侧摩阻力为6 061.65 N，占其极限承载力（8 147.62 N）的74.40%，模型试验同样得出随钻跟管桩是一种以发挥桩侧摩阻力为主的摩擦端承桩。

大量的颗粒破碎试验结果表明，颗粒破碎强度存在明显的尺寸效应，即颗粒破碎强度随着粒径的增大而减小，但颗粒形状对破碎强度尺寸效应的影响研究较少。首先对大石峡堆石坝工程的砂砾石料和灰岩混合料进行了颗粒扫描、形状分析和单颗粒压缩试验。砂砾石料的球度和凸度明显大于灰岩混合料，砂砾石料颗粒偏向于浑圆状，而灰岩混合料颗粒棱角状突出。试验结果表明，两组堆石颗粒的破碎强度均存在明显的尺寸效应，并评估了不同强度尺寸效应模型的适用性。综合分析试验结果和收集、整理的文献中的数据，颗粒形状对破碎强度的尺寸效应有较为明显的影响，颗粒形状越不规则，其颗粒破碎强度的Weibull模数越小，颗粒破碎强度的尺寸效应越明显。

粗糙交叉节理广泛存在于实际岩体中，含不同角度粗糙交叉节理试样的力学破裂演化特性研究对岩体工程具有重要的指导意义。基于Barton节理轮廓曲线，通过3D打印技术制作不同角度粗糙交叉节理模型，浇筑成试样后进行单轴压缩试验，并采用DIC技术对试样表面的变形特征进行了处理与分析。结果表明：主节理倾角较大试样的单轴强度基本小于主节理倾角较小试样，主次节理夹角 在45°～60°之间时对试样的单轴抗压强度和弹性模量影响最大；通过对DIC应变云图、节理尖端全程应变和应变率激增点分析可知，起裂主要发生在主节理上下端和次节理上端，起裂应力在峰值应力的90%至峰值阶段，屈服阶段裂隙扩展速度缓慢，快速扩展主要发生在峰后阶段；粗糙交叉节理试样的起裂方向与平直节理试样不同，节理尖端裂隙多以剪切形式存在，远端在最大主应力的作用下多演化为张拉裂隙；主节理下端的应力强度因子基本大于次节理上端，说明主节理对试样的破裂起主要作用，节理尖端的KII多大于KI，说明起裂扩展受剪切作用大于张拉作用。

矩张量反演理论是研究岩石破裂机制的有效手段，但反演结果易存在较大误差，从而误导对震源机制的理解。为更加清晰地了解岩石宏观破裂面的产生过程及发生机制，基于花岗岩单轴压缩试验，借助超声波测试和声发射监测等手段，对岩石破裂震源进行定位分析，筛选位于宏观破裂面附近且定位误差较小的事件进行矩张量反演研究，并采用监测网校准法对传感器进行校准。结果表明：震源定位结果与试样宏观破裂面所在位置较为吻合；传感器校准使得震源矩张量反演误差（RMS）大幅降低，各事件在T-k图和P/T轴图上的分布更加集中，震源剪切成分及各类型事件占比随之改变；校准之后各事件的走向角、倾角及滑动角分布更加集中，与试样的宏观破裂面较为一致；部分震源的张裂角由负转正。以上结果较为合理地解释了试样破裂过程及破裂机制，突出了传感器校准对矩张量反演的重要性，为更加深入地了解岩石破裂机制提供了指导和借鉴。

针对土-地下结构体系拟静力推覆试验的需求，采用数值方法对试验中模型箱类型及侧边界位移分布影响进行了讨论。首先介绍了土-地下结构体系拟静力推覆试验方案，随后基于该试验方案分别建立试验推覆方法的自由场有限元模型及土-结构有限元模型进行数值分析，重点对比侧边界位移分布形式不同的情况下，土-地下结构体系拟静力推覆试验中的等效地震荷载分布、土-结构相互作用力、结构抗震能力及混凝土结构等效塑性应变等方面的差异。结果表明，试验中控制侧边界位移分布形式将直接影响等效地震荷载分布，进而影响土-结构相互作用力及结构内力分布，特别是侧边界位移分布形式对多层模型结构试验结果影响较为显著，甚至可能影响试验中多层模型结构的破坏过程及薄弱构件。考虑到地震动荷载的随机性及地下结构形式的多样性，在土-地下结构体系拟静力推覆试验中采用侧边界位移分布形式可调的层状剪切箱较为合理。

库岸古滑坡复活是水库蓄水运行面临的一个十分突出的地质灾害问题。为研究库岸古滑坡的变形特征与失稳机制，以具有典型多期次滑动特征的藕塘滑坡为对象，概化制作了大型物理试验模型，分别模拟库水涨落和降雨工况，以及两者联合作用的工况，通过试验获得了坡体位移、孔隙水压力和土压力全时程曲线以及滑坡演化数字影像资料。试验结果及分析研究表明：组成滑坡的3个次级滑坡在库水涨落和降雨作用下呈现出不同的变形特征，库水涨落引起的变形主要集中在第一期次滑坡，水位快速上涨对第一期次滑坡体稳定性影响不明显，但水位骤降会诱发第一期次滑坡坡脚局部牵引式崩滑；强降雨会引起第一期次滑坡坡脚垮塌，第二、三期次滑坡体受强降雨作用稳定性下降明显；水位快速下降和强降雨叠加条件下，坡体失稳模式为第一期次滑坡坡脚局部崩滑和/或第三期次滑坡滑移。本模型试验测试数据与滑坡现场监测数据对比分析反映相吻合的坡体变形特征和失稳滑坡趋势，本试验研究所揭示的库岸古滑坡在库水涨落和降雨条件下的变形特征及失稳机制对开展类似滑坡研究和防治提供了参考依据。

将含水合物土视为由土颗粒、孔隙流体及水合物晶体构成的复合材料，其中水合物晶体视为复合材料的夹杂相，其余部分为基质项。分别采用砂土状态相关的临界状态弹塑性模型和弹脆性模型描述基质相和夹杂相的本构关系，同时引入水合物活度因子表示变形过程中可有效承担荷载的水合物的比例。在基质相和夹杂相各自力学性质的基础上，基于细观力学理论中的Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka均匀化方法，推导了含水合物土的等效弹塑性刚度矩阵，建立了在不同围压、不同水合物含量及赋存模式等条件下，可考虑含水合物土的赋存模式、强度、应变软化、剪胀等特性的弹塑性本构模型。模型物理意义明确、形式简单且参数易通过简单的室内试验获取。通过已有试验数据对模型进行了验证，结果表明，模型可较好地描述不同试验条件下含水合物土的力学特性。

分析节理岩体在动态加载下的节理面损伤有助于把握节理岩体的动态破坏本质特征。针对节理形貌对节理岩体动态压缩破坏影响研究较少的现状，利用改进后的分离式霍普金森压杆装置（SHPB）对含粗糙节理的试样进行冲击试验，结合3D扫描仪等设备对多次低幅值冲击荷载下的节理面损伤特征进行定量研究。研究结果表明：粗糙节理试样在多次加载情况下，典型波形图表现出透射波幅值降低的现象，认为应力波在节理处的透射能力削弱与节理面出现的损伤现象有关；利用波速探伤技术验证了多次冲击荷载下岩块部分损伤较弱，而节理面的损伤现象更加显著，具体特征为粗糙节理面的整体起伏度减小，粗糙度增加；引入体积损失率以定量评价节理面损伤程度，发现节理吻合度系数（JMC）、节理凸起分布情况及节理起伏角对节理面的损伤具有不同程度的影响；最后，利用试验数据计算了耗散能以定义损伤变量，发现具有较小节理吻合度系数（JMC）的节理面表现出更剧烈的节理损伤程度；然而在比较节理试样的前后损伤变量发现，利用新定义的损伤变量反映节理岩体的损伤存在一定局限。

以聚丙烯纤维加筋黄土在黄土边坡坡面防护中的应用推广为研究背景，探讨了聚丙烯纤维加筋黄土的抗侵蚀性能及坡面防护效果。基于室内试验，研究了纤维长度和纤维掺量对加筋黄土抗剪强度、抗崩解性和渗透系数的影响规律，并基于试验获得的加筋黄土最佳配合比，开展降雨冲刷模型试验。结果表明：聚丙烯纤维的掺入可有效提高黄土的抗剪强度和抗崩解性，随着纤维掺量的增加和长度的增长，加筋黄土的黏聚力和崩解速率均呈现出先减小后增大的变化趋势，当纤维长度为15 mm、掺量为0.5%时，加筋土的抗剪强度和抗崩解性达到最优，相比于素黄土，加筋黄土的黏聚力提升了135.3%、崩解速率降低了91.7%；纤维的掺入提升了黄土的渗透系数，聚丙烯纤维加筋黄土的饱和渗透系数随着纤维掺量的增加而增大，随着纤维长度的增大而减小；聚丙烯纤维加筋黄土的坡面防护效果明显，当边坡坡比分别为1:1.5、1:1、1:0.75时，相比于无防护边坡，其冲刷速率分别降低了90%、90.4%和87.3%，累计冲刷量分别降低了85%、85.5%和83.6%。

为探讨高温处理后砂岩劈裂条件下力学特性的变化规律，在对400～1 000 ℃热处理后的砂岩进行物理性质测试的基础上，通过数字图像相关技术（digital imagine correlation，DIC）记录和分析了不同温度处理后砂岩在巴西劈裂试验过程中的应变场演化以及裂纹产生、扩展和贯通过程。研究结果表明：随着温度升高，砂岩的质量不断损失，体积不断膨胀，P波波速衰减迅速；温度低于800 ℃时，热处理砂岩抗拉强度呈下降趋势，但总体下降幅度不大，维持在10%左右；高温对砂岩抗拉强度的影响远超抗压强度，当温度超过800 ℃时，由于砂岩内部裂隙急剧增加，抗拉强度大幅下降，可将800℃视为砂岩抗拉劣化的温度阈值；随着温度升高，砂岩内部孔隙和裂隙增多，导致巴西圆盘两端与中部的应变差逐渐降低。

科学预测隧道掘进机（TBM）净掘进速率，对于隧道（洞）工程施工方法选择、施工进度安排以及成本估计具有重要意义。鉴于TBM施工过程具有高度非线性、模糊性和复杂性等特征，为提高TBM净掘进速率的预测精度和计算效率，采用偏最小二乘回归（PLSR）提取影响参数主成分，再利用深度神经网络（DNN）进行训练预测，提出了一种基于PLSR-DNN耦合方法的TBM净掘进速率预测模型。基于兰州水源地建设工程输水隧洞双护盾TBM施工实测数据，选择岩石单轴抗压强度、单轴抗拉强度、刀盘推力、刀盘转速、岩体完整性系数和岩石耐磨性指数，共6个影响参数，验证了模型预测的合理性，并对不同预测方法的拟合精度和预测精度进行了对比分析。研究结果表明：（1）偏最小二乘回归可有效克服自变量之间的多重共线性问题，将提取的主成分作为深度神经网络的输入层进行训练，简化了神经网络结构；（2）PLSR-DNN耦合预测模型避免了过拟合与拟合不足问题，具有收敛速度快，求解稳定和拟合精度高等特点；（3）PLSR-DNN耦合预测模型平均相对拟合误差2.96%，平均相对预测误差3.27%，其拟合精度和预测精度均明显高于偏最小二乘回归模型、BP神经网络模型以及支持向量回归（SVR）模型。

能量桩是一种兼具常规承载性能和地源热泵热交换器双重功能的建筑节能新技术。依托河南周口师范学院综合体育馆桩基工程项目，开展冷热循环温度作用下PHC能量桩的热力响应特性及承载性能现场试验。实测了不同流速下桩身温度与应变的发展规律，初步探讨了热致应力、桩侧摩阻力及换热性能等变化规律。研究结果表明：此试验条件下，冷热循环下PHC能量桩的桩身热致应力沿桩深分布不均，桩身上部出现负摩阻力；夏季或冬季模式下桩身最大热致应力 与温差 之间的倍数关系为212和115；提出了一个考虑温度作用效应的桩-土摩擦系数的计算公式，并基于此修正了PHC能量桩承载力计算方法，计算结果与现场试验结果吻合较好。

轨道交通、动力机器、爆破施工及打桩等人工振源会对邻近建筑物的正常使用、精密仪器的加工和使用及人们的生活产生危害，环境振动控制已成为土动力学研究的热点。提出一种带孔波阻板填充Duxseal的联合隔振方法（简称DXWIB），并对其在0～3 s简谐垂直激励下的隔振性能进行现场试验，对比测试DXWIB隔振体在不同嵌入深度、厚度、激振力和激振频率下的地面振动加速度，分别计算了加速度和位移的均值、幅值，并绘制了AR曲线。试验结果表明：与水平方向相比，DXWIB屏障对地表竖向振动的隔振效果较优；DXWIB屏障隔振效率随距离变化不均匀，地基中埋置DXWIB时，地表位移振幅衰减系数均小于1；与DXWIB厚度、激振力和激振频率等影响因素相比，DXWIB顶面距地表距离对隔振效果的影响最为显著，并存在最佳埋置深度和临界厚度；DXWIB改善了WIB只适用于10 Hz以下低频减振特性，提高了减振的频宽，从试验数据来看，在5～70 Hz频率下均有良好的隔振效果。

边坡的破坏是一个渐进的过程，在失稳过程中，不同力学参数或不同材料对维持边坡稳定性发挥的贡献是不同且动态变化的，对综合安全系数的贡献也不同。因此，研究不同力学参数间或不同材料间非等比例折减的安全系数求解方法具有重要意义。首先基于能量演化理论，分析了边坡破坏过程中的能量演化机制。然后在参照边坡的安全系数定义框架下，以力学参数在折减过程中对耗散能演化的贡献为权重，提出了一种考虑参数折减过程相关性的多参数非等比例折减的安全系数求解方法。此方法可以求解安全系数随折减路径的全过程演化规律，并具有明确的物理意义。随后通过算例分析了求解方法的合理性。最后讨论了采用该方法进行安全系数计算时，折减步长和折减路径对计算结果的影响。

能源隧道是基于地源热泵技术的一种集隧道防冻、取暖于一体的绿色、经济且高效的浅层地温能利用技术。依托银西高铁黄土地区隧道，在隧道仰拱内铺设换热管，实测了换热系统进/出口水温及仰拱的温度、应力等变化规律，初步探讨了不同输入功率条件下，软塑黄土地区隧道在地源热泵系统运行过程中的热力响应特性及隧道结构热响应规律。研究结果表明，输入功率为0.5 kW和1.0 kW时，仰拱温度升幅分别约为4.2 ℃和7.1 ℃；随着水温升高，仰拱温度在较短时间内变化不明显，当热传播路径稳定后，最终均呈现为线性关系；温度变化引起的隧道仰拱轴向应力增量大于环向应力增量，输入功率为0.5 kW和1.0 kW时，轴向应力分别是环向应力的1.15倍和1.29倍。

软土地层基坑开挖会对坑底土体产生严重扰动，受开挖扰动影响，坑底土体应力状态和力学性质将发生变化。因此，正确评价开挖扰动程度及扰动对土体工程性质的影响十分重要。通过对现有施工扰动评价方法的总结，以太湖隧道基坑工程为例，采用有限元模拟方法研究了不同开挖深度下坑底中心土体扰动度分布规律及强扰动区深度。进一步，以不排水抗剪强度为评价指标，建立了基于孔压静力触探（CPTU）锥尖阻力的黏性土开挖扰动评价方法，并与有限元扰动评价结果进行了对比，取得了较为一致的结果。最后，采用考虑土体扰动的沉降计算方法，结合有限元扰动度计算结果，对不同基底附加应力下坑底扰动土体的沉降变形进行了计算。计算结果表明，扰动会显著增加地基沉降量，当基底附加应力从100 kPa增加至150 kPa时，考虑土体扰动的地基沉降量与不考虑土体扰动的地基沉降量比值将从1.43增加至2.24。

基坑降水总涌水量的计算是基坑降水方案设计的关键环节，影响半径是基坑降水总涌水量的重要参数。目前工程上通常采用经验公式、经验值及图解法估算影响半径。经验公式仅考虑井中水位降深和渗透系数对影响半径计算的影响，对其他影响因素考虑较少；图解法受测量及绘图误差的影响较大。为此提出了一种基于实域总势能极小原理计算影响半径的有限单元法：当井壁达到控制水位时，将地下水原始稳定水位、降水井水位、控制水位与降水井水位之间的出渗段（水跃区段）以及影响半径分别看作上游边界水头、下游边界水头、逸出边界、渗流场的水平尺寸，求解影响半径便可简化成已知上游边界水头、下游边界水头及逸出边界，求解模型水平尺寸的问题。通过求解工程算例表明，该方法较现场抽水试验结果及经验公式可精确地计算出影响半径。该研究成果可提高基坑降水总涌水量计算的准确性，使基坑降水设计方案更完善，具有潜在的工程应用价值。

层状岩体的非均质性主要体现在基岩非均质性和层面节理非均质性所表征对象的差异，如何描述基岩和层面节理具有不同的均质性是一项重要工作。为此，将基于Weibull分布的二维非均质线性平行黏结模型（简称WLPB模型）和基于Weibull分布的非均质光滑节理模型（简称WSJ模型）相结合，分别表征基岩和层面节理的非均质性，提出了一种新的层状岩体细观非均质接触力学模型理论和计算分析方法，分析了单轴压缩条件下层状岩样的变形特征、破坏模式及其细观演化规律。结果表明：层状岩样的弹性模量和峰值强度以及破坏模式均表现出明显的各向异性特征，与所开展的室内试验规律基本一致，表明所开发的层状岩体非均质细观力学计算模型的合理性和适应性；当层面对层状岩体力学行为起控制作用时，层面的非均质性是影响层状岩体宏观力学特性的一个重要因素；当层面起控制性作用时，层面间距对岩样的峰值强度影响不明显，但对岩样的变形特性影响明显；解译了在单轴压缩情况下非均质层面不同倾角时层状岩体细观破裂机制及其控制作用的转化规律。