为探究下伏空洞桥梁群桩桩端岩层的承载机制和破坏模式，进行了单桩及不同桩数群桩的室内模型试验研究，得到了不同桩数群桩桩端岩层的极限承载力和破坏模式。根据下伏空洞桥梁群桩桩端岩层破坏模式的特点将破坏面分为两个部分，结合极限分析法提出了下伏空洞桥梁群桩桩端岩层极限承载力计算方法，理论计算值与室内试验值吻合良好，验证了计算方法的合理性。同时分析了桩端岩层极限承载力随桩数增加的变化规律，可为岩溶区桥梁桩基工程建设提供参考。试验及理论计算结果表明：1）下伏空洞群桩桩端岩层发生整体冲切破坏时，破坏体整体可视为与单桩破坏体等效的大型墩基；（2）当桩间距较小时，群桩桩端岩层极限承载力随外围基桩外包络线长度增大而增加，当外包络线长度相同时，内部基桩布置方式对群桩桩端岩层极限承载力无影响；（3）群桩效应系数随桩间距的增大而增加，临界桩间距为5d～6d（d为桩径）。

以弱膨胀土为试验材料，开展了宽广吸力范围内非饱和土的持水和强度特性试验研究，并提出适用于宽广吸力范围的非饱和土强度模型。结果表明，在广吸力范围内，应力−应变曲线随吸力增加而增高，在低吸力范围呈现应变硬化，在高吸力范围呈现应变软化。低吸力范围，试样呈现剪缩变形；高吸力范围，试样在轴向应变2%处开始呈现剪胀趋势。此外，提出一种区分吸附水和毛细水的土−水特征曲线模型，并假设吸力引起的强度增强部分主要由毛细水决定。将有效应力系数用毛细水饱和度替代，并代入Bishop非饱和土强度公式，利用不同类型土剪切强度的实测数据和文献中剪切强度模型对比，表明该强度模型可以很好地描述宽广吸力范围内的非饱和土强度。

为实现稻壳灰资源化利用，将稻壳灰加入土体中用于提高土体强度。对稻壳灰改性土开展了大型动三轴试验，分析了稻壳灰掺量、动应力幅值和加筋方式对稻壳灰改性土轴向累计变形、动应力−动应变曲线和动弹性模量的影响。研究结果表明：随稻壳灰掺量增加，稻壳灰改性土的最大干密度下降，最优含水率增加；稻壳灰掺量对土体性能有较大影响，在5%～10%稻壳灰掺量下，稻壳灰改性土轴向累计变形较低，土体强度较优；动应力幅值和加筋方式对稻壳灰改性土轴向累计变形影响明显。随循环次数增加，试样滞回圈面积减小，动弹性模量逐渐增加；加筋筋材可以提高土体性能，对于单层加筋，格栅加筋试样优于其他试样。

利用一维固结蠕变试验研究了宁夏中部黄土高原淤地坝前砂−细粒混合土的蠕变特性，结合压汞试验结果探讨了含砂量对其蠕变特性的影响作用机制。借鉴Yin-Graham一维等效时间线弹黏塑模型的理论框架，同时考虑一维条件下蠕变的有限性和蠕变系数的衰减性，建立了适用于描述淤地坝前砂−细粒混合土应力−应变−时间关系的经验蠕变模型。研究结果表明：含砂量小于28.57%时，次固结系数和次固结变形与含砂量呈负相关，细颗粒决定着砂−细粒混合土的蠕变性；含砂量超过28.57%后，次固结系数和次固结变形随含砂量增加逐步增大，砂−细粒混合土的蠕变性和砂性土相似。所建模型的预测曲线和一维蠕变试验曲线吻合良好，说明该模型适用于一维条件下砂−细粒混合土蠕变特性的描述。

复杂网络分析方法可应用于土颗粒材料在加载过程中的结构演化分析以及搭建土颗粒材料的微细观与宏观尺度上力学参数之间的联系。主要叙述了我们近十年来采用复杂网络方法分析土颗粒材料的结构演化以及细观参数与宏观力学特性之间的相互关系方面的研究成果。首先介绍了复杂网络中的基本概念（平均度、聚类系数、平均路径长度、力圈）；然后分析了双轴条件下的土颗粒材料的细观结构演化以及土坡失稳启动与滑动过程的接触网络参数变化规律；再者分析了考虑颗粒形状、中主应力系数、循环加载路径复杂加载条件下的土颗粒材料的细观结构演化规律；最后，把接触网络的细观结构参数与宏观力学特性相关联，建立了状态参数与平均度、细观结构参数与动强度、平均度和最短路径长度与修正剑桥模型的屈服函数、平均度与基础垂直压力之间的关系，并基于最大流修改了统一硬化模型中参数的取值。

筏板基础下薄层土地基的承载力与均匀地基的承载力不同，不能简单地按通常的天然地基承载力方法来确定。通过现场压板载荷试验确定薄层土地基的强度指标和变形参数，把筏板基础分为若干网格。采用切线模量分层总和法计算各网格的地基刚度，把筏板基础看作为各网格支承下的弹性地基板，计算各网格共同作用下板底的压应力；将各网格的压应力与用薄层土地基强度参数计算的极限承载力比较，以判断地基强度承载力的安全性；再依据筏板的沉降变形，由薄层土地基的强度承载力和筏板基础变形控制确定这种含薄层土地基的允许承载力；通过与有限元方法进行比较，证明其是一种较合适的确定筏板基础下薄层土地基承载力的方法。

对水位波动条件下有封底基坑二维渗流场孔压响应进行了解析研究。将基坑周围土体划分为多个区域，应用叠加原理和分离变量法将各区域超静孔压响应分布用级数形式进行表达，结合区域间边界条件和连续条件求解系数矩阵，得到水位波动条件下有封底层基坑二维渗流场超静孔压分布的显式解析解。将解析解结果与数值计算结果进行对比，验证了解析方法的正确性。基于该解析解进一步给出了水位波动引起出逸比降和涌水量的计算公式，对封底层作用效果和封底层厚度、渗透系数变化产生的影响进行了探讨，并结合基坑工程实例进行了分析。结果表明：随着封底层厚度减小和渗透系数增大，出逸比降和单宽渗流量均增大，但增大的速率降低。

土工格室加筋土挡墙因其结构轻巧、稳定性高而具有广阔的工程应用前景，均匀长加筋面板式格室挡墙性能尤为良好，但目前相关的试验研究尚少。以拟建的长加筋面板式土工格室挡墙为对象，开展了竖向分级静载作用下的室内模型试验，对挡墙的变形、墙内竖向应力以及格室加筋层应变进行了测试和分析，探讨了均匀长格室层的加筋作用机制。结果表明：竖向荷载作用下，挡墙上部填土沿水平方向产生了中间大、墙面处小的不均匀沉降，埋于其中的格室加筋层因受弯而产生“网兜”效应，合并格室较强的侧限作用，致使部分竖向应力转化为格室的水平应力，多层格室的水平向转化作用使得挡墙底部的竖向应力明显减小，沉降沿水平方向亦趋于均匀分布。挡墙上部的翘起变形使得加筋层对墙面产生向下的拉力，故墙面竖向位移随荷载的增加而迅速增长；且对墙面产生向内收缩的作用，有效限制了上部墙面的水平位移，0.375H～0.75H（H为总墙高）范围内格室墙面水平位移较大，最大值出现在0.375H高处。加筋层应变沿水平方向的分布形式受填筑高度和荷载的影响较小，竖向荷载作用下均匀长加筋面板式格室挡墙的潜在破裂面的剖面线形为距墙踵一定距离的竖向缓变曲线。该成果可为此类土工格室加筋土挡墙的实践应用提供有价值的设计、施工参考。

为研究不同坡度植被边坡降雨入渗和径流侵蚀的规律，开展大型边坡模型降雨试验，对边坡含水率、水土流失等参数进行实时监测，量化分析坡度对边坡雨水入渗、坡面径流和土壤侵蚀的影响。结果表明：在持时为4 h、降雨强度为60 mm/h持续降雨条件下，1:2、1:1.75、1:1.5裸土边坡累计雨水入渗量分别为同坡度植被边坡的70.6%、80.4%、92.3%，植被覆盖会加快雨水入渗速率，增大边坡累计雨水入渗量。植被边坡坡度越小，雨水入渗速率越快，累计雨水入渗量越大，而裸土边坡则相反。植被覆盖可有效降低坡面径流速率、减少累积径流量，边坡坡度越小，减流效果越显著，1:2、1:1.75、1:1.5植被边坡对比同坡度裸土边坡分别减少径流量53.11%、32.56%、17.73%。植被边坡水土流失含泥沙量均不足0.1%，植被可有效抑制坡面土壤侵蚀，而裸土边坡坡度越大坡面土壤侵蚀越严重，1:2、1:1.75、1:1.5裸土边坡单位面积侵蚀土壤质量分别为3.623、5.710、11.295 kg/m²，水土流失含泥沙量分别为3.06%、4.29%、7.34%。根据试验结果拟合得到裸土边坡产泥产沙总量y与坡度x、降雨时长t关系式：y=0.0028_t^-0.67x^4.11t0.0647 。

煤炭资源开采过程中，半煤岩巷掘进和薄煤层回采都不可避免地会使煤岩组合系统发生自由面卸荷。自由面卸荷现象往往伴随着能量的快速积聚与释放，所以探究煤岩组合体试样卸围压条件下的能量演化规律十分必要。为此，针对煤岩组合体试样开展了不同卸荷速率的卸围压试验。结果表明：（1）轴向加载阶段和应力恒定阶段为组合体试样的主要储能阶段，失稳破坏阶段主要以能量的释放和耗散为主；（2）卸荷速率加快会导致试样峰值弹性能降低，0.03 MPa/s时峰值弹性能分别为0.06、0.09、0.12 MPa/s时的1.64、2.70、3.50倍；（3）卸荷速率加快会导致试样峰后耗散能的增加，0.03、0.06、0.09、0.12 MPa/s卸荷速率下，峰后耗散能量分别为峰值弹性能的28.17%、49.53%、69.55%、92.87%；（4）卸荷速率的增大会显著增强煤岩组合体试样的拉伸破坏趋势，导致断裂角增大、拉伸次生裂纹增多和破坏强度增强；（5）建立考虑初始损伤的耗散能本构模型，合理阐释了卸围压条件下煤岩组合体试样损伤演化全过程。该研究成果对于了解卸围压速率对煤岩组合体试样的能量演化特征具有重要意义。

利用改性黄麻纤维联合微生物诱导碳酸钙沉淀（microbial induced calcium carbonate precipitation，MICP）技术能有效胶结充填铀尾砂中的孔隙，提高堆浸铀尾砂的抗渗性能。通过研究铀尾砂的颗粒级配、胶结液浓度以及改性黄麻纤维的长度、质量含量和水热处理时间等因素对改性纤维联合微生物胶结铀尾砂的渗透系数的影响，获取最优的胶结参数；采用扫描电镜和X射线衍射仪等测试设备，表征了改性黄麻纤维联合MICP胶结铀尾砂形成的碳酸钙晶体的结构类型，分析其抗渗机制。研究结果表明：经水热处理后的纤维表面粗糙度增大，为微生物提供更多的附着场所，促进了微生物在铀尾砂中的生长、繁殖、迁移和固定，增加了碳酸钙晶体的生成量，提高了碳酸钙沉淀的均匀性，降低了铀尾砂的渗透系数；在颗粒级配编号为A3的铀尾砂中，改性纤维联合MICP胶结后的铀尾砂的渗透系数大幅降低，且纤维长度为20 mm、纤维质量含量为0.5%、纤维水热处理时间为2 h、胶结液浓度为2 mol/L时，经过11轮注浆后铀尾砂的渗透系数降低了99%，此时的参数是最优的；改性纤维联合MICP胶结铀尾砂生成的碳酸钙晶体在衍射角2θ 分别为23º、29.4º、36º、39.3º等多个位置出现方解石特征峰，此时的晶体结构为方解石。

针对岩体内部裂隙的空间位置、发育程度、发展方向等无法直接观测的难题，使用透明材料制作相似模型是一个行之有效的方法。为了研究原料配比对透明岩石相似材料力学性质的影响规律，同时克服透明岩石相似材料常温下脆性度不够的缺陷，采用环氧树脂作为骨料，改性酸酐作为固化剂，外加松香饱和溶液（rosin saturated solution，RSS）来调节脆性，提出了脆性透明岩石相似材料试样的制备方法。应用全面试验设计法，研究环氧树脂与酸酐质量比和RSS含量对透明岩石相似材料物理力学参数的影响规律。结果表明：常温下制备的透明岩石相似材料具有良好的脆性。其中RSS含量对材料密度、抗压强度、弹性模量、峰值应变、抗拉强度、黏聚力和内摩擦角有显著影响，而环氧树脂与酸酐质量比对材料密度有显著影响。材料的密度、抗压强度、弹性模量、峰值应变、黏聚力和内摩擦角随着RSS含量的增加不断降低，抗拉强度随着RSS含量的增加呈现先降低后增加的趋势。材料密度随着环氧树脂与酸酐质量比的增加呈现先增加后降低的趋势。基于多元线性回归分析建立了脆性透明岩体相似材料力学性能与环氧树脂与酸酐质量比和RSS含量间的经验公式，为脆性透明岩石相似材料配比提供借鉴参考。

高烈度区斜坡震裂变形体广泛存在，为理清台阶式顺层岩质边坡在多期地震作用下的震裂破坏机制，以三清高速路堑斜坡为原型，开展大型振动台试验。引入加速度放大系数比（ratio of acceleration amplification factor，RAAF）研究不同台阶位置加速度动力响应差异性，利用希尔伯特−黄变换和边际谱识别边坡震裂累积损伤及失稳破坏过程，结合边坡失稳破坏现象阐明台阶式边坡震裂破坏机制。结果表明：边坡具有高程放大效应，加速度放大系数随输入地震波峰值增加呈现先增加再降低的趋势。RAAF在输入地震波峰值为0.6g前后出现正负突变，表明输入地震波峰值为0.6g是改变两种类型边坡动力响应差异性的“临界值”。多期地震作用下，希尔伯特谱低频部分减小，高频部分增加，岩体和夹层表现出滤波作用。水平地震作用下，台阶阴角极易产生动拉应力集中，造成阴角处被拉裂。不均匀台阶宽度边坡的渐进破坏过程为第2级台阶首先出现拉裂缝→上部岩层沿软弱夹层滑动→坡顶后缘拉裂→第1级台阶拉裂并脱离坡体。均匀台阶宽度边坡各级台阶阴角均出现拉裂缝，边坡未出现明显滑动面。模型试验揭示了台阶式岩质边坡的震裂破坏机制，针对勘察设计和施工应加强各级台阶阴角变形量的监测，阴角处可做圆弧处理降低应力集中现象。坡脚处可设置抗滑桩，提高边坡出现震裂破坏的阈值，增强边坡稳定性。

为了利用深水区的大量海上风力资源，海上风电行业需要转向使用锚定系统固定在海床上的浮式风力发电机组（floating offshore wind turbines，FOWTs）。其中，锚定系统的设计对复杂海上条件下的浮式风力发电机组的稳定性和安全性至关重要。作为一种基于可靠度的简化设计方法，分项安全系数法在当前的海上基础设计中仍然非常重要，但其是否能够达到预设的目标安全水平仍有待研究。为此，考虑了多种荷载组合情况，对竖向荷载作用下砂土中的条形锚板的抗拔极限状态进行了可靠度分析。估算了采用分项安全系数法设计的条形锚板的破坏概率，并与目标安全水平进行了比较。结果表明，随着永久荷载与可变荷载比例系数的增加，分项安全系数法设计的条形锚板的可靠度指标迅速下降，并逐渐收敛到相对稳定的状态。此外，在较大的永久荷载与可变荷载比例系数范围内，分项安全系数法对海上锚板的设计都是相对保守的。从概率角度揭示了分项安全系数法的有效性，有助于进一步分析海上锚板的可靠性。

硅藻土通常形成于湖泊或海洋环境，是一种由黏土矿物和硅藻残骸组成的天然沉积土。硅藻的轻质与多孔性质使硅藻土的物理特性与不含硅藻的细粒土有较大差异，如低密度、大孔隙比、高含水率的特点，其性质指标不能用常规土力学经验公式确定，当前对这类特殊土的研究尚属探索阶段。为了系统认识硅藻土的物理性质，配置不同硅藻含量的混合土，测试粒径组成、相对密度、比表面积、液塑限等指标，调查了硅藻对物理性质的影响，通过扫描电镜试验解析了微观机制。结果表明：土中的硅藻含量增加会引起粉粒成分增加、相对密度降低、同时比表面积与阳离子交换量也会提高；无论孔隙流体含盐量高低，硅藻土的液塑限均随着硅藻含量的增加而增加，并且塑性指数保持几乎不变。微观结构调查发现硅藻土的特殊物理性质主要受控于硅藻的大体积的中空内腔以及较强的储水能力。试验过程中还发现，尽管硅藻土的液塑限值很高，硅藻含量80%及以上的硅藻土却表现为塑性较弱或几乎没有塑性的粉土，说明液塑限值并不能很好地反映硅藻土的塑性性质，目前通用的细粒土分类标准对硅藻土分类是不合理的。该研究可以为硅藻土的岩土工程性质研究提供数据参考和理论支撑。

深部岩体热能开发、利用及存储过程中普遍涉及裂隙渗流传热问题，粗糙裂隙几何结构对其渗流传热特性具有重要影响。通过逐次随机累加法，构建不同分形维数和标准差的粗糙裂隙几何模型；结合Navier-Stokes方程、动量和能量守恒方程，模拟粗糙裂隙渗流传热动态过程；研发岩体裂隙渗流传热试验系统，开展花岗岩裂隙渗流传热试验验证数值方法的可靠性；然后分析不同分形维数与标准差条件下粗糙裂隙渗流传热特性的变化规律。结果表明：水岩换热作用随着时间推移逐步下降，热锋面贯通后进入热平衡阶段；随着分形维数的增大和标准差的减小，由于优势流效应显著增强，总体换热特性减弱，因此平均对流换热系数逐步减小；局部对流换热系数与裂隙的平均开度和中线最大高程差值呈正相关关系；局部努塞尔数随分形维数增大而增大，在出口处达到峰值。

渗透性是指溶液在砂土体孔隙中渗透流动的性能，渗透系数K作为衡量土体渗透性的重要指标，其大小受多种因素综合影响，目前有关砂土体渗透特性的研究基本在淡水环境下开展，而钙质砂属于海相沉积砂，处于具有一定盐浓度的海水环境中。为探究盐溶液环境下，孔隙比、颗粒粒径及溶液盐含量对钙质砂渗透性的影响，基于KAST土壤饱和水力导度测量仪开展常水头和变水头渗透试验，并通过Zeta电位和接触角试验进行微观探讨。研究结果表明：钙质砂均值粒径对渗透系数影响最大，均值粒径变化将导致渗透系数产生数量级上的差异；渗透系数 K 与渗透液含盐量P 呈负相关关系，与孔隙率n 和均值粒径d_a 呈正相关关系。通过这些影响因素分析，建立了考虑渗透液含盐量因素在内的渗透系数计算模型，该模型可为中国南海人工吹填岛礁渗透性评估、地下淡水演化分析提供参考。

连续极限分析（sequential limit analysis，SLA）方法在近年来被引入岩土工程领域，该方法将大变形岩土工程问题分解为一系列小变形有限元极限分析问题进行求解，已成功应用于平面应变条件下管道等结构物与不排水软黏土大变形相互作用的分析。SLA法具有较高的计算效率与数值稳定性，且计算误差可基于上限解与下限解偏差进行实时评估。将现有平面应变SLA法进行拓展，以适用于球形触探仪、管桩基础、桩靴基础竖向贯入等旋转轴对称问题，并且基于通用数值平台OPTUM进行开发，使该方法更具一般性。同时，改进了原SLA法中对极限上限解所得机动场的更新方法，使其能够适应更为极端的土体变形。通过与一系列经典塑性解案例和模型试验的对比，验证了拓展后SLA法的准确性和有效性。该方法可实现不排水条件下基础、触探装备和管道等设施与软黏土竖向与水平向极端大变形相互作用的高效模拟。

为了提高Hoek-Brown准则对层状岩的适用性，减少对层状岩地质强度指标（GSI）取值的主观性，提出了考虑层状岩石GSI值随层理倾角β  变化的修正Hoek-Brown屈服准则。首先收集不同层理角的层状岩在不同围压下的三轴试验数据，结果显示，层状岩石峰值强度与层理角β 呈U形曲线关系。然后定义层理倾角β  = 0º的岩样为完整岩石，采用Hoek-Brown准则得到完整岩石的单轴抗压强度σ_c与参数m_i，以此反算其他层理倾角下对应的GSI值。基于GSI 随层理倾角β  的变化趋势，采用高斯函数对GSI与β 的变化关系进行拟合，从而建立基于Hoek-Brown准则的含层理岩石强度模型。最后对比GSI弱化模型所得峰值强度，验证了提出的修正Hoek-Brown准则对预测不同倾角与围压下层状岩强度具有较好的适用性，并对屈服准则中引入的新参数的意义进行了讨论。

纳米压痕试验是研究岩石微观力学性质的一种重要手段，目前讨论岩石微观力学性质与各类宏观强度相关性的研究很少。首先采用连续刚度测量法对4种不同大理岩进行纳米压痕试验，获得白云石与方解石矿物的微观力学参数。其次，通过Mori-Tanaka方法将获得的微观数据尺度升级，得到等效弹性模量和等效泊松比。最后，将微观参数与宏观力学试验结果进行关联性分析，在此基础上讨论了纳米压痕数据预测宏观性质的适用性。结果表明：（1）大理岩中白云石颗粒的弹性模量和硬度分别为122.5 GPa和5.4 GPa；方解石颗粒的弹性模量和硬度分别为70.3 GPa和2.3 GPa，相对而言方解石矿物的强度与变形性能较差。（2）针对大理岩的白云石和方解石矿物，采用连续刚度测量法获得的弹性模量和硬度，建议取值对应的深度在800 nm之后。（3）颗粒边界点的压痕数据离散性比颗粒内部点的大；硬度比弹性模量更能体现颗粒边界的缺陷效应。（4）通过Mori-Tanaka方法得到的均质化结果对预测宏观弹性模量、泊松比有一定的可靠性。（5）纳米压痕数据可以反映矿物种类对岩石强度的影响，但如果要较准确地预测单轴抗压强度、抗拉强度、断裂韧度等性质，还需要考虑岩石的结构、构造等其他强度影响因素。上述成果丰富了纳米压痕测试法在岩石材料中的应用，为利用微观力学参数预测宏观强度提供了参考。

基坑开挖将使土体产生水平位移，过大的水平位移会使邻近地下结构受到破坏。基于圆孔均匀收敛假定的传统影像源法低估了浅层土体的水平位移，应用于工程实践偏不安全，且该方面的研究大多基于平面应变分析，不能考虑基坑的空间效应。借助虚拟镜像技术和微元法推导了考虑不均匀收敛特性的土体水平位移的二维和三维半解析解，将半解析解同实测数据、既有理论解以及有限元结果进行对比，提出符合实际情况的不均匀收敛模式；进一步地，基于杭州深厚软黏土地区工程实例对土体水平位移的空间效应进行了详细的分析。结果表明：向下收敛的极限为更接近实际情况的收敛模式；被广泛认为偏于安全的平面应变解无法考虑平行于挡墙的土体水平位移，低估了基坑角部附近浅层土体的总水平位移；工程实践中容易忽视的平行于挡墙的土体位移可能对邻近浅基础和地下管线等浅埋结构造成意料之外的危害。

劲性复合桩施工工艺复杂，为了明晰其成桩过程中的挤土效应及荷载传递机制，开展了劲性复合桩挤土效应试验、静力触探试验研究，描述了劲性复合桩成桩过程中桩周土体孔隙水压力、总应力、有效应力的变化情况，探讨了劲性复合桩承载力形成机制。试验结果表明：劲性复合桩挤土效应沿桩径方向逐渐减小，沿桩长方向逐渐增大；在劲性复合桩成桩过程中，周围土层的有效应力增长了12%～63%，桩侧摩阻力也因此显著提升；锥尖阻力、侧壁阻力则分别提高了13%～84%、8%～97%。同时，劲性复合桩通过多种不同强度材料的组合，沿桩径方向依次形成了承载力递减的4个受力构件，实现了比常规桩基均质材料更好的承载效能，本质上是契合了桩顶荷载沿桩径方向、桩长方向引起的桩身剪切应力、压缩应力均会逐渐衰减的特性，这也是劲性复合桩显著经济优势的来源。

目前针对盾构隧道开挖面稳定性的既有成果，还较少考虑降雨环境和地下水位的影响，尤其是强降雨入渗带来的土工影响。首先，基于分层假定Green-Ampt模型来模拟强降雨入渗过程；其次，在土体抗剪强度理论和有效应力理论的基础上，将修正后的Mohr-Coulomb准则和Darcy定律结合，推导出与降雨强度和降雨历时相关的分段形式表观黏聚力表达式；然后，基于极限分析上限理论构建三维对数螺旋破坏机制，将表观黏聚力做功引入上限定理的虚功率方程，通过优化计算，得到考虑强降雨入渗和地下水位条件下盾构隧道开挖面支护力的上限解。最后，将上限解析解与三维数值模拟结果及既有试验结果进行对比，得到了较好的一致性。此外，针对降雨强度和地下水位深度等关键参数进行了影响因素分析。结果表明：当降雨强度较小时（F/k_s≤1，F为平均降雨强度，k_s为饱和渗透系数），隧道开挖面极限支护力随降雨强度的增大而加速增大，随降雨历时的变化不明显，当降雨强度较大时（F/k_s＞1），极限支护力随降雨强度的增大而缓慢增大，随降雨历时的增加而显著增大；当地下水位深度较小时（Z_w /D≤3，Z_w为地下水位深度，D为开挖直径），极限支护力随地下水位深度的增加线性减小，当地下水位深度较大时（Z_w /D＞3），其变化速率逐渐减小，最后趋于平稳。

为探究冻融岩石细观损伤累积及受载破裂过程，基于离散元提出一种水冰颗粒相变耦合膨胀方法，借助颗粒流程序实现岩石冻融过程模拟，结合室内试验验证模拟结果的可靠性，定量表征孔隙水颗粒冻胀评价指标λ_v，建立λ_v与冻融循环次数N之间的函数关系，并对冻融岩石受载过程中微裂纹−位移场−力链场演化及破裂特征进行评估。结果表明：（1）冻融循环作用下岩石内部孔隙水体积膨胀及持续补水是造成其损伤的本质原因；冻融过程中试样细观微裂纹由拉伸裂纹主导，呈“先慢后快”趋势演化，且外围岩石颗粒位移较内部更显著。（2）试样受载时微裂纹呈“慢→缓→陡”发展，冻融循环次数N 与受载产生的微裂纹数量呈正相关，但与微裂纹起裂应力σ_i却呈负相关。（3）冻融前后试样破裂过程与形态明显不一，受载趋于峰值强度σ_f 时，试样微裂纹分布−位移场−力链场有“异常信号”出现，可作为破坏前兆识别信息；冻融循环影响下，试样内部微裂纹空间排布方式更为复杂，由拉伸微裂纹主导破裂向拉−剪混合微裂纹主导转变。该研究可为探索冻融岩石破坏行为提供一种新的思路和方法。

针对爆破动载作用下玻璃钢锚杆的损伤失效问题，利用FLAC^3D软件建立全长砂浆锚固玻璃钢锚杆数值计算模型，研究了预紧力静载和爆破动载下锚杆杆体、杆体与砂浆界面、砂浆与围岩界面的受力及失效特征，同时分析了动载强度、围岩及砂浆强度对锚杆受力的影响规律，并与现有试验结果对比，验证了研究结果的可靠性。研究结果表明：全长砂浆锚固玻璃钢锚杆最大轴向应力随动载强度的增大呈线性增大而随围岩或砂浆强度的增大而减小，且轴向应力分布较金属锚杆更为集中；两个界面剪应力均是沿杆体轴向迅速增大至峰值后快速减小为0，之后黏结性能相对较弱的界面先发生脱黏破坏，脱黏位置剪应力下降至残余黏结强度，同时剪应力峰值向孔底转移；玻璃钢锚杆剪应力分布较金属锚杆更集中，峰值位置更加突出；动载强度越大，破坏界面的脱黏长度和剪应力分布范围越大，而未破坏界面的剪应力峰值位置也会向孔底转移；围岩强度越大或砂浆强度越小，剪切破坏越倾向于发生在杆体−砂浆界面，反之，则越倾向于发生在砂浆−围岩界面。

对比研究了倾斜液化场地−桩基−结构体系在近场脉冲和非脉冲地震动作用下的响应。首先基于OpenSees有限元平台建立了倾斜液化场地−桩基−结构体系的有限元模型，与大型振动台试验结果进行对比，验证了数值模型的可靠性。在此基础上，建立典型倾斜液化场地−桩基−结构体系的有限元模型，对比分析近场脉冲与非脉冲地震作用下体系的地震响应规律，并开展地震动强度指标与地震响应之间的相关性分析。结果表明：与非脉冲地震动相比，近场脉冲地震动作用下，场地残余位移明显增加，在松砂层顶部最为明显，约增大40%；桩身弯矩和桩身残余位移显著增加，尤其是桩顶位置处；非脉冲地震动下地震动强度指标与各响应之间的相关性高于脉冲地震动作用，选取3个相关性较好的强度参数：峰值速度/峰值加速度（PGV/PGA）、阿里亚斯强度AI、平均周期T_m，可在一定程度上表征地震动对液化场地−桩基−结构体系破坏反应的影响。

导管架基础因其整体刚度大，适应范围广等优势已经成为越来越多海上风电场的首选基础形式。目前对于该基础的研究多关注于承载与变形特性，对于其疲劳特性的研究相对较少。同时，针对风机基础的疲劳分析往往将桩−土系统简化为土弹簧，忽略实际的桩−土相互作用。建立了四桩导管架基础与海床相互作用三维数值模型，并通过离心模型试验进行了验证，在此基础上提出了充分考虑桩−土相互作用的导管架基础全时域疲劳分析方法。分别研究了桩−土相互作用，风浪荷载耦合，水平加载偏角等对导管架结构疲劳损伤的影响。主要发现有：忽略桩−土相互作用会严重低估导管架结构的疲劳损伤，平均低估约40%；而对于下部斜支撑节点的疲劳损伤的低估在极端工况下甚至可达90%。风荷载在导管架结构疲劳损伤中占主导地位，远大于波浪荷载影响。水平风浪荷载沿对角线加载会比沿边长方向加载产生更大的位移响应，但相应的疲劳损伤较小，约为沿边长加载的70%。