地下内衬硐库的压缩空气储能，以其发电时间长、规模大、建设周期短、选址灵活、工程造价低、运行周期长、环境友好等优势，在新型储能领域展现了较强的生命力，将有力地促进新型电力系统的构建和新能源的高质量发展。与传统地下空间的运行特点有较大不同，在充放气过程中，储备有压缩空气的地下内衬硐库不仅需要承受交变高内压膨胀压力，同时伴随着显著的温度变化。围绕地下内衬硐库，阐述了其工作原理以及柔性密封结构的设计理念，针对高压、交变应力和温度变化等荷载特征，系统分析了地下内衬硐库相关理论与分析方法等方面的研究进展，主要包括库内温压响应与密封结构传热特性、围岩应力路径与力学响应、钢筋混凝土衬砌开裂与控制标准、上覆岩体稳定性与安全埋深、密封层及密封堵头等，并对地下内衬硐库基本原理与分析方法的发展趋势进行了展望。

为探究不同含水状态矸石胶结充填体（gangue cemented backfill，简称GCB）能量演化规律及损伤破坏机制，制备了干燥、自然和饱水（含水率分别为0%、10%和25%）3种状态的GCB试样。基于单轴压缩试验获取的应力-应变曲线，分析了GCB试样的能量演化规律，提出了能量强化/弱化系数，揭示了GCB试样的损伤演化机制，并建立了全应力-应变曲线的分段式损伤本构模型。结果表明：干燥与自然状态GCB试样应力-应变曲线表现出明显的“四阶段”特征，而饱水状态GCB试样仅存在“三阶段”特征；GCB试样由干燥到饱水状态，弹性模量和峰值强度呈指数函数递减，含水状态对充填体强度的弱化机制可分为物理效应、化学效应和结构效应；干燥作用对充填体能量有强化作用，对耗散能的强化占主导地位，饱水作用对充填体能量有弱化作用，对弹性应变能和总应变能的弱化占主导地位；GCB试样由干燥向饱水状态的转变过程中，破坏形态主要经历拉伸破坏―拉剪混合破坏―V字形剪切破坏的转变，并伴有块体的脱落；不同含水状态GCB试样的变形破坏均为同一类型的损伤演化过程，但含水率增加会促进充填体损伤的发展，建立的不同含水状态GCB试样的分段损伤本构模型能够较准确地描述GCB试样的受载损伤破坏过程。研究结果可为深入探究矸石胶结充填体的力学行为及稳定性提供理论参考。

红层泥岩水敏性高，作路基填料时可用石灰改良。受季节变化影响，路基基床经历干湿循环，导致服役性能降低。为研究干湿循环下改良填料力学特性劣化规律，开展一系列干湿循环试验、无侧限抗压试验和弯曲元试验测定改良填料无侧限抗压强度和小应变刚度。结合连续滴水扫描电镜（scanning electron microscope，简称SEM）试验，揭示干湿循环后填料微观结构劣化特征。结果表明：低幅度循环下试样在干侧和湿侧均产生体胀。高幅度循环下试样在湿侧产生体胀。在干侧先产生体缩，随循环次数增加，即使含水率较低，试样也产生体胀。体胀导致强度和小应变刚度均有不同程度的劣化。当试样产生体缩时，强度有所增长，但小应变刚度由于裂缝衍生而持续衰减。试样强度随损伤体变可用统一劣化方程表示。但高幅度循环下试样干燥后的小应变刚度远低于劣化线，且劣化速率远大于强度。试样滴水后能维持基本形貌，但观察到团聚体松散、微粒剥落和新生裂缝等结构劣化特征，从而导致宏观力学性能衰减。

实际工程中，土体强度存在空间非均质性与各向异性特征，忽视这些特性将难以可靠地评估边坡稳定性。为此，对强度空间非均质性与各向异性特征下边坡稳定性开展深入研究。首先，改进现有空间非均质性模型和原始Casagrande各向异性模型，拓展其通用性与实用性。其次，对土体强度空间非均质性与各向异性进行耦合，并将其嵌入至拉剪改进模式下Mohr-Coulomb（简称M-C）强度准则当中。然后，在极限平衡理论的框架内，采用滑面应力计算模式代替传统条间力假设模式，并通过构建滑面应力函数以及引入滑面局部安全系数概念和滑面端部应力约束条件，实现边坡拉-剪与压-剪共同作用机制和边坡渐进破坏方式的融入。最后，基于滑体所满足的整体力学平衡条件，建立强度空间非均质性与各向异性特征下边坡稳定性极限平衡严格解答。经后续算例对比分析，提出的方法的可行性与有效性得以验证。此外，研究成果将可用于全面揭示强度空间非均质性与各向异性特征下边坡破坏机制。

深部地下厂房开挖过程中所产生的循环扰动会导致围岩损伤，从而降低围岩力学性质。为揭示叶巴滩水电站地下厂房中深埋花岗岩在循环扰动后的分级卸载破坏特性和损伤过程，首先进行了围压为30 MPa、循环应力分别为12.5%～17.5%（低应力）、10.0%～37.5%（中应力）、62.5%～72.5%（高应力）峰值强度的峰前恒幅循环扰动，在此基础上进行了3种分级卸围压试验，进而开展了峰前循环扰动下的深埋花岗岩特征参数演化规律分析与损伤变量构建。研究结果显示：低、中应力循环扰动对花岗岩造成的损伤可忽略不计，但高应力恒幅循环扰动会导致轻微损伤。在不同分级卸围压路径下，岩样变形主要集中在最后3个阶段的围压降低过程中，其宏观破裂模式为压剪破坏；弹性模量呈下降趋势，泊松比呈上升趋势，最大剪胀角基本相同；高轴压恒幅循环扰动后的分级卸围压试验下的岩样累积应变能最高，表现出更强的脆性破坏倾向。此外，分级卸围压下的岩样应变能均高于常规三轴压缩下的岩样应变能，后者可作为分级卸围压岩样是否进入加速损伤破裂阶段的判别阈值。采用侧向应变响应法和裂纹体积应变法确定的深埋花岗岩闭合应力、起裂应力和损伤应力分别为其峰值强度的17.9%、42.7%和73.8%，并据此建立了基于裂纹体积应变的损伤变量，进而划分了深部硬岩损伤过程的4个阶段。研究成果可为分析高应力花岗岩的破坏过程提供试验和理论支撑。

结合简化Bishop法，推导了地震作用下边坡的稳定性计算公式，包括拟静力法（pseudo-static method，简称PSM）、经典拟动力法（pseudo-dynamic method，简称PDM）和修正拟动力法（modified pseudo-dynamic method，简称MPDM）。其中，修正拟动力法将土体视为Kelvin-Voigt材料，考虑了土体的黏弹特性和放大特性。在此基础上，对修正拟动力法进行了推广，使剪应力在坡顶、坡面处均为0，符合边坡应力特征。然后，基于Morlet小波分析，以El centro波为研究对象获得了地震波的频谱分布特征。通过提取峰值加速度PGA时刻的卓越频率，提出了一种考虑地震动时频特征的边坡地震稳定性评价方法。最后，将各方法与实例进行了验证。结果表明：拟动力法所需参数较少且意义明确，能够快速、准确地评价边坡地震稳定性，与时程分析方法结果接近。该研究成果可为边坡地震危险性评价、地震滑坡灾害范围分析预测、抗震应急抢险提供理论依据。

建立考虑局部胶结破损机制的本构模型是黄土力学核心任务之一，是解决黄土工程稳定性分析/评价的关键理论基础。基于热力学方法和岩土破损力学，建立了一个宏-细观热力学本构模型，它能够定量描述局部胶结破损的热力学行为及细观尺度应力-应变非均匀分布特征，提高了模型对变形的预测精度，其在数学形式上同剑桥模型类似。首先，通过热力学能量守恒定律，确定结构性黄土压缩变形过程中的结构破损功数学表达式，并发现结构性黄土局部损伤耗散的热力学行为主要来源：（1）破损集合体与未破损集合体之间的相互摩擦作用；（2）未破损集合体向破损集合体转换时，部分细观结构破损的不可逆热力学行为。基于此认识，建立了考虑胶结破损热力学行为的宏-细观本构模型框架，并通过分析结构性黄土变形机制（摩擦+胶结+破损共同作用），确定其自由能、耗散能和破损耗散能表达式；推导了一个考虑体积破损和剪切破损演化规律的损伤屈服函数及本构关系。通过所建立本构关系对已有试验数据进行预测，验证其合理性。

土体的宏观性质主要受其微观结构和孔隙特征的影响。查明土体在冻融等外部条件影响下的微观演化规律对岩土工程研究具有重要意义。草炭土作为季节性冻土和特殊土，由于其腐殖质和植物纤维含量较高，具有较高的压缩性和较低的强度。因此，以草炭土为研究对象，通过土工试验、核磁共振（nuclear magnetic resonance，简称NMR）、X射线计算机断层扫描（computed tompography，简称CT）和扫描电子显微镜（scanning electron microscope，简称SEM）等方法研究了草炭土的微观结构、孔隙特征和冻融效应。基于岩土力学和核磁共振理论，完成CT切片和SEM的微观图像分割，以识别空气孔隙和储水孔隙。结合微观图像和成分分析，草炭土的微观结构揭示了有机质组分是能够容纳和传导水分的土壤基质。冻融后草炭土的孔径分布表现为中孔比例增加，孔隙总体数量显著增加。因此，量化微观参数表明冻融后草炭土的孔隙连通性增强，孔隙形状复杂程度降低，渗透性增强。通过对非饱和土理论计算的验证表明，核磁共振方法能够有效地表征冻融土渗透性的变化。研究成果可作为高有机质、高纤维含量土壤研究的基础，也可作为草炭土分布区工程建设的参数依据。

爆破挤淤法是厚度15 m以上的软弱土地基有效处理方法之一。为了研究炸药埋深对该方法处理效果的影响，开展了淤泥中爆破的模型试验，利用全自动十字剪切板进行了不排水抗剪强度测试，探讨了炸药埋深对淤泥的不排水抗剪强度、含水率等影响，并利用扫描电镜分别观测了不同炸药埋深下爆破前后土体的微观结构。研究结果表明：爆破会破坏爆点附近的土结构，导致孔隙率增加，不排水抗剪强度骤降，形成爆破扰动区；扰动区以外土体受到挤压导致不排水抗剪强度增加，形成爆破挤密区。爆破后土体含水率下降，爆心距越大下降越显著。炸药埋深为0.3倍淤泥厚度的爆后不排水抗剪强度减小最显著，约27%，扰动区范围最大，约为19.2 d（d 为爆点直径），爆破效果最显著。因此，存在爆点最佳埋深，使得爆破效果最好，扰动土体的范围最大；可通过不排水抗剪强度确定爆破扰动范围。研究结果可为相关工程中炸药埋深设计提供技术支持和参考。

由于疏浚淤泥性质特殊，其真空预压固结特性与以往不同，然而现有能够准确描述真空预压过程中土柱发展的大应变固结模型仍然较少，无法充分考虑土体淤堵特性随时间和位置的变化。针对该问题，建立了能考虑土柱半径增长过程的真空预压大应变固结模型，囊括了沿半径变化的渗透性、随时间变化的井阻、土体自重和非线性压缩渗透关系等因素的影响，推导了以孔隙比为控制变量的控制方程并采用有限差分法求解，获得了考虑土柱变化的疏浚淤泥真空预压固结行为的计算方法。通过将预测结果与现有分析模型进行比较，验证了所提出的模型的正确性，并通过参数分析，探讨了土柱区渗透系数分布模式、土柱半径增长时间和变井阻等因素的影响。研究结果表明，考虑土柱半径随时间的变化以及土体渗透性随到排水板距离的变化对固结计算结果有显著影响；忽略土柱发展过程将导致固结速度和固结度的计算结果偏低，造成的固结度计算误差可达10%以上；假定土柱渗透系数不随土体到排水板的距离变化而变化将低估固结速度和固结度，且误差随土柱的渗透性降低而增大；不同土柱半径增长时间下的固结度发展过程差异明显，该差异随着土柱半径的增大和土柱渗透系数的降低而增大。

膨胀土原位膨胀性能受自身含水特性和结构特性等天然状态影响显著，高效精准地判别原位膨胀土膨胀潜能是工程界的重点难题。针对原位膨胀土膨胀性评价问题，采用室内人工配置膨胀土和天然膨胀土作为研究对象，开展低频电法测试及膨胀率试验研究，建立基于低频电法指标的膨胀土无荷膨胀率评价模型。研究结果表明：无荷膨胀率在定干密度情况下随含水率的增加而降低，膨胀土膨胀率受初始状态含水率以及孔隙结构特性影响显著，且最终膨胀率与土颗粒矿物吸水性相关。含水率和干密度的变化也会极大地影响电阻率指标。电阻率指标具有对土体含水情况的高度敏感性，以及对膨胀土矿物颗粒吸水能力的表征性表明，电阻率指标可有效评价原位膨胀土膨胀性能。在此基础上对电阻率、干密度和含水率进行归一化处理，提出了归一化水电综合指标Q的原位膨胀土无荷膨胀率评价模型。结合已有试验数据验证，所提出的原位膨胀土膨胀率电学评价模型具有直接高效的特点，可较好地评价原位膨胀土膨胀潜能。

海上风机的自振频率与转动频率或叶片扫略频率一致时会产生共振现象，严重时会损坏风机结构。现有研究对共振频率评估多以弹性分析为主，没有考虑实际桩-土相互作用非线性对风机共振特性的影响。以大直径单桩基础海上风机为研究对象，基于动力Winkler地基模型，采用双曲线型桩周土抗力-桩身侧向位移（p-y）骨干曲线考虑桩土刚度非线性，采用剪应变相关滞回阻尼考虑土体能量耗散，提出了海上风机共振频率的非线性频域理论简化分析方法。通过与开展的一系列模型试验结果以及Lely（A₂）海上风机现场实测数据对比，验证了非线性风机共振频率计算方法的正确性。随后，开展了砂土密实度、桩长和桩径对于风机共振频率非线性影响的参数分析，研究认为风机系统共振频率随着荷载水平的增加而呈现减小趋势，且当砂土较松散、桩长较短或桩径较小时，共振频率受土体非线性的影响更为明显。

深部高地应力隧道开挖卸荷后围岩的变形破坏过程受能量的驱动，其本质是输入能超出围岩储能极限后耗散和释放的结果。既有的理论研究主要针对弹性卸载条件下深部圆形隧（巷）道围岩弹性应变能的计算，很少有学者对弹塑性卸载下深部圆形隧道围岩的能量计算和能量演化开展理论研究。首先根据岩石的能量演化过程，明确了弹性应变能、塑性耗散能和塑性释放能的定义；然后基于弹塑性理论和Hoek-Brown强度准则，考虑岩石的峰后应变软化特性，提出半径增量法计算围岩的卸荷应力路径；最终，建立了基于卸荷应力路径的深部圆形隧道围岩能量计算方法。基于能量守恒定律验证了计算方法的正确性，并分析了不同峰值强度下深部圆形隧道围岩的能量演化机制。研究结果表明：隧道开挖后能量从远处围岩输入，弹性阶段输入能全部转化弹性应变能，越靠近隧道洞壁弹性应变能密度越大。塑性阶段能量持续输入，弹性应变总能继续增大，但靠近洞壁的围岩达到储能极限，产生塑性区，且受应变软化行为影响，塑性区的储能极限降低，围岩的耗散能和释放能呈指数增加；峰值强度越大的深部岩体，在高地应力环境下开挖后以能量释放为主，硬岩岩爆源于能量释放机制。对于峰值强度低的深部软岩，在高地应力环境下开挖后以能量耗散为主，软岩挤压大变形源于能量耗散机制。

室内测量土-水特征曲线（soil-water characteristic curve，简称SWCC）往往需要很长的平衡时间，而实际土体的变化可能并不满足平衡时间要求。当时间尺度较小时，SWCC可能未达到平衡，此时如果仍采用平衡条件下土-水特征曲线来建立非饱和土的方程，就会产生误差。为此，研究了在非平衡条件下土-水特征曲线的动态效应，基于现有理论给出了土-水特征曲线参数与饱和度变化率的关系，并利用动态参数建立了动态毛细滞回模型。自主设计SWCC快速测量装置，针对粗砂和细砂开展了不同饱和度变化率情况下的土-水特征曲线测定试验。试验研究表明：（1）土-水特征曲线参数具有明显的动态效应；（2）进气值和残余饱和度并非定值，随饱和度变化率的不同有所改变；（3）利用试验结果对模型进行了验证，动态模型的预测结果与试验结果吻合较好，说明了该模型的合理性。本研究为解决非饱和土变形、强度和渗流问题提供了更加贴合实际的理论基础。

黏性土抗侵蚀指标变异性大且影响因素复杂，已有研究多采用击实法制样后进行冲刷测试，土样性质不均匀且无法制备高塑性软黏土。以高岭土为例，采用饱和预固结方法模拟天然固结过程制样，开展黏性土单孔冲刷测试研究，并对冲蚀后孔壁形态进行三维扫描分析。针对土体不同先期固结压力与冲蚀方向下抗侵蚀指标差异，开展18组单孔冲刷测试，结果显示随着固结压力的增大，土体抗侵蚀性显著增加，而不同冲蚀方向下土体的临界切应力变化高达29%。扫描电镜结果表明，固结过程使黏性土颗粒排布呈现明显的层状堆叠结构，且高固结压力下土样的颗粒间孔隙更为紧密。针对土体径向各向异性系数κ_-r 和粗糙度各向异性系数κ_pr 分析显示，土体临界切应力τ_c 与κ_-r 具有较强负相关关系，而与κ_pr 关系不明显。

为了研究循环荷载对裂隙岩体力学破坏特征和渗流演化规律的影响，开展轴压和孔压低频多次循环加卸载条件下含倾斜粗糙单裂隙砂岩的应力-渗流耦合试验。结果表明：在应力的作用下，岩样沿预制裂隙面发生相对滑移，裂隙表面凸起在滑移过程中发生磨损、剪断，凸起的剪断和磨损会导致加载过程中应力的小幅跌落，也是导致流量在压缩过程中发生波动的主要原因；对于含倾斜单裂隙的试样，其强度主要取决岩块是否沿预制裂隙面产生滑移和孔压的大小；在轴压循环加卸载过程中，裂隙岩体随着循环次数的增加产生损伤劣化，试样抵抗变形的能力变弱，表现为弹性模量非线性下降，泊松比非线性上升；孔压循环加卸载会减短衰减蠕变段的时间，在稳定蠕变阶段会减小蠕变的应变率；循环加卸载过程中流量是一个动态演化的过程，在加载初期，因为裂隙在应力的作用下发生闭合，流量呈下降趋势，随后流量随着轴压的循环加载―卸载而减小―增大；基于灰度阈值分割方法可以将裂隙的连通域和接触域较好的分离开，连通域与整个裂隙面面积相比得到的裂隙连通率Ф，最终流量随分形维数 D 与裂隙连通率 Ф 的增大呈指数级增大。

地下工程施工过程中岩爆的发生与岩石时滞性破坏特性密切相关，而且开挖爆破、机械钻凿等动力扰动直接影响岩爆的形成过程。基于此，特开展不同幅值和频率动力扰动作用下的砂岩时滞性破坏试验，分析动力扰动作用对岩石时滞性破坏的影响规律及机制。研究表明：（1）不同幅值（8%～24%）和频率（0.2～1.0 Hz）扰动作用下岩样破坏孕育时间显著缩短，相较无扰动作用岩样破坏孕育时间缩短了39.49%～98.21%；随着扰动荷载频率和幅值增大，岩样加速变形阶段持续时间占比逐渐减小，破坏突发性增强。（2）随着扰动荷载幅值和频率增加，岩样破坏时的片状剥落现象逐渐减弱，裂纹产生的随机性明显增强，说明动力扰动荷载改变了岩样的时滞性破坏形式和程度。（3）动力扰动作用下岩样损伤变量随扰动时间呈倒S型增长规律，建立了考虑静载和动力扰动作用的岩石时滞性累积损伤模型。（4）静力加载阶段岩样积聚大量弹性能并造成初始损伤，动力扰动作用加剧了损伤演化进程并不断诱发新的损伤，扰动作用幅值和频率增加均会加速岩石损伤进程，使得试样承载能力下降，进而诱发岩爆。相关研究成果可为深部岩体工程动力触发时滞性岩爆分析解释提供较好的参考。

岩爆前兆信息准确识别是岩爆监测预警的关键问题。工程实践表明，岩爆灾害为静态孕育到动态破坏的过程，不稳定阶段为岩体失稳和突变导致岩爆发生的关键期，进行该阶段研究对揭示岩爆前兆信息的本质具有重要意义。研究了闪长岩不同卸荷速率声发射特征，并识别了非稳定阶段，分析了幅值、振铃计数、频率等特征，采用随机森林（random forest，简称RF）模型识别非稳定阶段幅值、振铃计数和能量等参数。研究结果表明：应力-幅值-振铃计数-时间出现平静期，相较于平静期后大、中、小值同时出现，初始频率、混响频率、累计初始频率和累计混响频率平静期后激增，且初始频率和混响频率值呈大范围分布，可作为岩爆前兆信息，该阶段均为非稳定阶段，RF模型可以较好地识别声发射非稳定阶段，准确率在81.2%以上。开展岩石力学试验对声发射参数标定，基于RF模型对某金矿非稳定阶段识别，对于岩爆灾害的监测预警有重要意义。

为研究滇池湖相沉积典型冻结泥炭质土力学特性，利用改进的TSZ-2型全自动应变控制仪对滇池湖相沉积的泥炭质土进行不同影响因素下的低温三轴剪切试验，讨论不同温度、围压、含水率下冻结泥炭质土的力学特性，并引入二元介质模型理论对冻土的偏应力-应变关系进行分析。试验结果表明：随着应变的增加，偏应力-应变曲线可以划分为线弹性阶段、弹塑性阶段和基本稳定阶段，体积变形主要表现为体胀形态，冻土的变形特征均可用二元介质模型理论进行解释；在不同影响因素下，冻结泥炭质土峰值强度与围压、含水率呈正相关，与温度呈负相关；在试验条件内，围压对强度的影响先增后减，而含水率对强度表现出较高的敏感性，黏聚力随着温度的降低而增大，内摩擦角在20.56°～24.89°范围内波动。基于二元介质简化模型，构建适合冻结泥炭质土方程，并对结果进行验证，具有较好的适用性。

连通率对不同倾角结构面岩样的力学特性和破坏机制有显著的影响。因此，人工制备了连通率 k 为0、0.25、0.50、1.00，倾角β 为15°、30°、45°、60°的结构面岩样，并利用单轴压缩试验和围压为200、400、600 kPa的三轴压缩试验来探讨连通率对岩体的力学特性影响。结果表明：（1）连通率对岩体造成的劣化效应显著，随着连通率的增加，其峰值强度呈下降趋势。当连通率k≤0.50时，应力-应变曲线均表现为先应变硬化再应变软化趋势；当连通率k＞0.50，应力-应变由低角度的应变软化向高角度的应变硬化转变。（2）结构面岩样的体变均表现为先体缩再体胀。各倾角下，随着连通率的增大，体胀逐渐减小呈规律性排列；当连通率k=1.00，倾角 β 为30°、45°和 60°时，岩样在体缩过程中发生了突变。（3）在能量拐点α 之前，耗散能U_d 随着连通率的增大而增大，弹性应变能U_e随着连通率的增大略微降低；在能量拐点α之后，耗散能U_d 和弹性应变能U_e都急剧增加，不同连通率的能量释放速率大致相当。（4）对不同连通率岩样的预测判据进行了分类，当k＜0.5时,β=45°+φ_j /2适用于判断破坏角度，其中,φ_j  为结构面内摩擦角；当k≥0.5时，改进的Jaeger判据能准确地反映岩体破坏角度。

武汉市碳酸盐岩天兴洲条带，发育一套巨厚层砂化白云岩，其岩体力学参数取值，目前尚无相关经验或建议。基于Hoek-Brown（简称H-B）准则及其Mohr-Coulomb（简称M-C）线性转换理论，归纳总结前人研究成果，在试验数据的基础上，研究了砂化白云岩的H-B准则参数，提出一种基于静止侧压力系数k₁的最大围压上限σ_3max 简化取值方法，估算其岩体力学参数并给出了取值建议。结果表明：基于k₁的σ_3max 简化取值方法，合理缩减了围压σ₃ 的取值区间，提高了计算精度；砂化白云岩的地质强度指数GSI与无侧限抗压强度σ_ci 呈良好的线性关系，结合其砂化程度在岩体块度上的贴切表现，制作了针对砂化白云岩的改进GSI建议值表；岩体材料参数 m_i 的大小主要受控于岩石种类及细观颗粒的粗糙程度，其取值区间跨度小且对岩体力学参数影响较小，取用m_i =9；通过H-B准则与M-C准则的线性转换，建立了σ_ci 与岩体抗剪强度之间的计算关系；各试验值、拟合值及理论计算值之间关系自洽、结果合理，有效解决了极破碎白云岩岩体力学参数的取值问题。上述基础性工作对H-B准则的应用起到了有益的补充，对武汉市类似岩层的岩体力学参数取值方法研究及运用具有重要借鉴意义。

随着城市地铁建设不断发展，基坑紧邻既有地下结构的情况日益增多，然而仍然缺乏对近接基坑工程土体失稳模式的系统研究。针对既有地铁车站近接增建基坑工程，采用数值分析方法研究近接基坑工程对称/非对称有限土体失稳模式，提出不同失稳模式下适用条件，分析内支撑数量、基坑深度、基坑与既有地铁车站空间位置关系等对土体稳定性及滑移面性状的影响规律。研究表明：（1）近接基坑工程非对称和对称有限土体失稳模式分别有3种和6种情况；（2）随着内支撑数量的增加，滑移体范围不断扩大，且起始位置沿围护结构不断下移，有限土体稳定性安全系数逐渐增加；（3）随着基坑深度的增加，滑移体的范围先增大后减小，有限土体稳定性安全系数逐渐减小；（4）针对近接基坑工程非对称滑移面分析，随着既有地铁车站覆土厚度的增加，滑移面在既有地铁车站侧的近接范围逐渐减少且起始位置外移。以上研究可以为既有地铁车站近接增建基坑工程的有限土体土压力的计算、基坑围护结构的设计以及既有地铁车站安全控制措施的选取提供理论依据。

针对输电线路中山区上覆土层、下卧岩层的地层条件，为增加桩基础抗拉拔性能，提出了一种锚固板钢筋锚固形式的斜锚短桩基础，开展了钢筋混凝土短桩-3向斜锚杆基础节点室内模型试验，研究了拉拔荷载作用下桩锚节点的受力特性与破坏机制。结果表明：短桩与锚筋协同工作，最先于锚杆节点处产生拉裂缝，进而形成竖向主裂缝不断向桩顶延伸，致使试件整体劈裂破坏。试件的开裂荷载约为150 kN、屈服荷载约为1 611 kN、极限荷载约为1 845 kN，破坏前锚筋全部屈服，桩内纵筋、箍筋均未屈服，斜锚表现出稳定的锚固性能。斜锚短桩基础受力较小时，桩锚间的锚固作用主要由钢筋直锚段的黏结作用承担；随着荷载逐渐增加，锚固作用则主要由锚固板端头的承压作用承担，锚杆肋间斜向应力与短桩相应位置斜截面切应力τ_α 叠加，使得锚筋周围混凝土裂缝发生偏转，加剧混凝土裂缝向桩表面发展。研究成果可为复合型基础的设计提供借鉴，并为其变形特性与破坏机制研究提供参考。

岩石的短期和长期力学性能和变形特性对工程长期稳定与安全有着重要的影响。传统的本构模型难以统一描述不同岩石材料的短长期力学特性，而基于深度学习方法的理论可在不引入其他弹塑性参数以及本构规律的情况下预测不同岩石的力学特性。长短期记忆（long short-term mernory，简称LSTM）深度学习算法适用于处理具有时间序列的数据任务，用于预测岩石短长期力学特性具有显著优势。通过引入LSTM算法，分别根据三轴压缩加载路径和应力松弛随时间变化的规律构建序列数据，建立了灰砂岩在常规三轴压缩以及应力松弛下的力学特性预测模型。与试验数据进行对比，可以证明基于深度学习的岩石短长期力学预测本构模型的准确性。为进一步提升模型工程应用价值，将LSTM本构模型嵌入到有限元法（finite element method，简称FEM）框架中进行数值实现，并应用于灰砂岩变形特性的模拟。对比结果表明，LSTM-FEM方法具有较好地预测岩石短长期变形特性的能力。

基于弹性介质的波动理论，考虑了土体的黏性和热效应的影响，利用Kelvin-Voigt黏弹性模型、黏弹性介质的运动方程以及广义热弹性理论，建立了热黏弹性介质的波动方程。通过引入固相介质的位移势函数，进一步推导得到了热黏弹性介质中体波的弥散特征方程。采用数值计算分析了热膨胀系数、介质温度和松弛时间等热物性参数对热弹性波的波速和衰减系数的影响规律。研究结果表明：弹性理论、热弹性理论和热黏弹性理论3种理论模型下所得到的热弹性体波的波速和衰减系数有着明显差异；松弛时间每增加0.5×10⁻³ s，P波的波速和衰减系数最大增加了5.18%和34.67%，S波的波速和衰减系数最大增加了9.27%和34.60%，而T波的波速和衰减系数最大减小了2.18%和2.24%；随着频率的增大，各类热弹性波的波速和衰减系数均逐渐增大；介质温度的增大会造成P波和T波的波速增大以及P波衰减系数的增大，温度每增加20 K，P波的波速和衰减系数分别增加约3%和2%，但对 S波的传播特性以及T波的衰减系数不产生影响；热膨胀系数的增大将引起P波的波速增大和T波的波速减小，同时也会对P波和T波的衰减系数产生显著影响。此外，热通量和温度梯度相位延迟时间仅对T波的波速和衰减系数有较大影响。

岩石-混凝土界面是工程结构的薄弱环节，对结构整体的强度和稳定性有重要影响。为反映岩-混界面天然粗糙状态，基于内聚力模型（cohesive zone model，简称CZM），建立了具有随机生成粗糙界面的岩石-混凝土复合巴西圆盘试件数值模型，通过不同加载角度下的巴西劈裂物理试验验证了该方法的可靠性，并探究了界面粗糙度、加载角度对试件峰值荷载和破坏特征的影响。结果表明：不同加载角度下，试件存在3种典型破坏模式：界面黏结破坏、复合破坏、双材料拉伸开裂破坏；加载角度对试件力学行为的影响以70°为界，加载角度小于70°时影响显著，大于70°后影响不显著；界面粗糙度的影响随加载角度的不同有较大差异，当加载角度在15°～65°范围内，提高界面粗糙度可显著提高试件峰值荷载，增强岩-混结构的承载能力；界面处应力状态的差异决定了试件破坏模式的不同，但粗糙的界面可以增强混凝土与岩石之间的黏结和互锁效应，对试件破坏模式产生影响。研究结果将加深对岩石-混凝土界面破坏机制的认识，对工程建设具有指导意义。

针对试错法在平行黏结模型细观参数标定过程中存在繁琐耗时，且无法定量评价数值模拟与室内试验的裂纹匹配程度等局限性，统计并分析了近10年平行黏结模型细观参数取值范围，采用盒计数法获取了数值模拟试验、室内试验所得破坏后岩石表面裂纹分形维数。在此基础上，建立了以宏观弹性模量、宏观泊松比、峰值强度和裂纹分形维数等4个参数为输入层，黏结弹性模量、黏结法向与切向刚度比、黏结内聚力、黏结内摩擦角、黏结抗拉强度和摩擦系数等6个细观参数为输出层的神经网络模型，对比分析了考虑与不考虑裂纹分形维数时平行黏结模型细观参数标定效果。研究结果表明：（1）所建立的神经网络模型具有较好的收敛速度、预测精度与泛化性能，测试集输出数据与期望值误差约为3.34%。（2）将裂纹分形维数纳入神经网络模型后，数值模拟所得弹性模量、峰值应力与泊松比等宏观参数与室内试验结果的误差小于3.00%，优于不考虑裂纹分形维数标定结果。（3）该方法可定量保障数值模拟所得裂纹不规则性与室内试验结果的一致性，其在一定程度上可视为对现有神经网络模型细观参数标定结果的修正。研究成果可为提高平行黏结模型细观参数标定效果提供新思路。

为解决浅埋隧道上覆地表采集到的高铁振动信号底噪丰富的问题，提出一种适用于浅埋隧道上覆地表高铁振动信号降噪的高阶局部最大值同步挤压变换方法。首先，引入高阶调制算子推导高阶估算瞬时频率，结合局部最大值同步挤压变换推导出高阶局部最大值同步挤压变换，通过数值模拟多分量加噪信号验证该方法的抗噪性；随后，对高铁振动信号进行相关时频分析、处理，对比验证高阶局部最大值同步挤压变换的降噪效果和适用效果；最后，基于此方法对高铁振动信号的时频及衰减特征进行分析。研究可为隧道场地高铁振动信号提供一种谱精度高、降噪效果好的时频分析方法，并为隧道场地中高铁振动的环境影响研究提供理论分析基础。