针对疏浚淤泥处置中传统条状土工管袋坝蓄淤结构稳定性不高、依赖天然或人工沟谷和洼地以及土地利用率低等问题，提出了一种由内部充填砂的环状土工管袋组成的新型蓄淤围坝结构。该围坝结构设计及稳定性分析涉及的关键科学问题是环状管袋的承压特性及承压强度计算方法。基于自主研制的大型承压试验装置，开展了多层环状管袋围坝模型承压试验，探明了砂-袋界面摩擦与管袋层间摩擦共同作用下管袋土工织物局部张力的分布规律。结果表明：（1）管袋承压区土工织物受管袋层间摩擦的抑制作用，自身张力发展受限，而管袋非承压区土工织物张力分布不均匀，局部最大张力位于承压区与非承压区的交界处；（2）土工织物自身模量对其平均张力的影响较小，但其极限张拉强度与管袋承压强度呈正相关关系；（3）管袋内砂的充填度通过改变管袋形态特征而影响管袋土工织物张力的发展趋势。基于试验得到的规律，建立了以局部最大张力作为破坏准则且考虑界面摩擦效应的环状土工管袋承压强度的计算方法，并借助离散元模型验证了计算方法的合理性。

为探究应力与温度对滞弹性应变恢复（anelastic strain recovery，简称ASR）法柔度特性的影响，本研究采用花岗岩进行了蠕变及蠕变后卸载试验。结果表明，在40%～50%单轴抗压强度（unconfined compressive strength，简称UCS）应力水平下，岩石以黏弹性变形为主，滞弹性应变恢复显著；而在60%～70%UCS应力水平下，岩石变形转为黏弹性与塑性变形主导，滞弹性应变恢复相对减弱。随应力水平增加，柔度比逐渐增大，两种柔度均先增大后减小。此外，温度升高使岩石滞弹性恢复应变与柔度均增大。柔度比在25～200 ℃的中低温区间随温度升高而增大，而在300～500 ℃的高温区间随温度升高而降低，这是由于不同温度对于花岗岩剪切柔度和体积柔度的影响效应不同。研究结果为ASR法中柔度比的合理选取提供了试验依据。

花岗岩残积土富含亲水性矿物，水敏性强，遇水易软化崩解，是滑坡等地质灾害常见土体类型之一。脲酶基生物矿化技术是一种对环境友好的岩土体改良技术，可提高花岗岩残积土抗崩解性。然而，花岗岩残积土的孔隙尺寸小、渗透性低，采用常规生物处理液进行原位喷淋的有效矿化深度浅。为此，提出采用脲酶基低pH生物处理液对花岗岩残积土进行生物矿化处理，并基于碳酸钙含量测试、崩解试验及扫描电镜，探究其有效矿化深度并揭示其机制。研究结果表明：脲酶基低pH生物处理液可显著提高生物矿化花岗岩残积土的有效深度；采用pH=3.00的胶结液与豆酶液按体积比1:1所配制处理液的喷淋矿化效果最优，初始含水率为24%的花岗岩残积土经7次喷淋处理的有效矿化深度达40 mm。

基于Biot三相介质理论，建立基岩-饱和冻土二维成层场地模型，分析SV波入射下地震地面运动的响应特性。通过Helmholtz矢量分解与传递矩阵法推导出解析解，并经文献对比验证了方法的可靠性。在此基础上，系统考察了入射频率与入射角、孔隙率、介质温度、胶结与接触参数以及表层饱和冻土厚度等关键因素对地表位移放大的影响规律。结果表明：成层饱和冻土场地的地震动放大效应整体强于均质场地，临界角附近放大效应尤为显著；孔隙率和温度升高普遍增强水平位移放大效应，且不同组合结构中竖向位移呈现显著的结构依赖性与非线性响应；胶结与接触参数显著调控土骨架刚度，改变地表位移放大系数和空间分布特征，表层冻土厚度变化则引起位移放大系数的周期性波动。本研究揭示了寒区成层饱和冻土场地在SV波入射下的地震动放大机制，为寒区场地效应分析及相关工程抗震设计提供了理论依据。

岩爆是深部地下工程中的重大地质灾害，精准预警岩爆对保障深部矿山安全至关重要。针对传统声发射监测假设单一信号对应单一破裂事件，造成声发射信号参数计算失真、破裂模式误判及岩石破裂关键前兆特征被掩盖等问题，本研究提出一种基于声发射声谱分析的多破裂事件信号识别方法。通过开展花岗岩岩爆模拟试验，采集声发射信号数据。采用短时傅里叶变换（short-time Fourier transform，简称STFT）与谷值射线定界法（valley ray demarcation，简称VRD）构建声谱分析模型，进行多破裂事件识别与参数计算。研究结果表明，该方法可有效识别单一声发射信号中叠加的多个破裂事件，精准捕捉岩爆前兆特征。在岩爆前兆阶段各过渡时刻，检测到绝对能量量级较高的低频高能事件；同时，发现岩石灾变前存在中频段信号和低频低能信号零星出现的临界特征，为岩爆预警提供新思路。

隧道收敛模式作为分析隧道周边地层变形问题的关键边界条件，受到复杂地质与施工因素的影响。然而，现有的地层变形解析理论均建立在均匀收敛、椭圆化等理想化收敛模式假设之上，使其难以反映复杂工况下的地层变形规律。为了分析任意收敛模式下的地层变形，基于傅里叶级数和坐标变换建立了隧道收敛模式的统一方程，实现了隧道轮廓轨迹的精确描述；随后推导了任意收敛模式下隧道轮廓的变形量，并得到了收敛模式统一方程的参数与轮廓变形量之间的解析关系；进一步基于复变函数理论，实现了任意收敛模式下轮廓变形量的共形映射；最终建立了任意收敛模式下隧道开挖引起地层变形的复变函数解。模型退化与工程应用结果表明，该方法是传统复变函数解的一般形式，能够更准确地反映开挖引起的地层变形规律。实际工程情况复杂多变，复杂收敛模式下，隧道周边的地层变形规律与传统方法的分析结果有很大不同。该方法可用于隧道开挖引起地层变形的精细化分析，也可用于复杂隧道收敛模式的反演确定。

干热岩是深部地热能的重要载体，具有储量巨大、分布广泛和清洁稳定等优势，是实现“双碳”目标背景下可再生能源开发的关键方向。为揭示复杂裂缝结构与注采方式对干热岩储层采热效率的影响，本研究创新性地提出了制备含预制裂缝的大尺度人工岩样的试验新方法，搭建了一套热-流-力三场耦合注采换热物理模拟试验系统。采用硬纸张与支撑剂构建特定宽度的人工裂缝系统，通过模具浇筑方法制备成尺寸为400 mm×400 mm×400 mm的人工岩样，系统开展了不同裂缝形态（长直缝、偏转缝、分支缝）与注采方案（一注一采、一注两采）组合下的换热试验研究。试验结果表明：裂缝形态对热储温度场影响较有限，渗流作用是影响采热效率的主导因素；注采方式对换热性能影响显著，当注入速率从11 mL/min增至50 mL/min时，采出流体降温速率由0.6 ℃/10 min增至10.2 ℃/10 min。本研究揭示了缝间流量分配与渗流通道稳定性对干热岩短时采热能力的关键作用，为增强型地热系统人工裂缝形态与注采参数优化提供了试验依据与理论支持。

碱激发剂对磷石膏基胶凝材料（phosphogypsum-based cementitious materials，简称PPSC）的强度发展至关重要，然而其在固化土中的作用因土体干扰尚不明确。通过无侧限抗压强度（unconfined compressive strength，简称UCS）、pH值、压汞孔隙分析（mercury intrusion porosimetry，简称MIP）和扫描电镜（scanning electron microscope，简称SEM）等试验，分析激发剂种类（水泥、生石灰、NaOH、NaOH+水玻璃）及PPSC掺量对固化土力学性能与微观结构的影响规律，揭示碱性环境对PPSC固化土性能的调控机制。结果表明：激发剂提供的碱性环境对固化土的早期强度影响显著。其中，水泥激发剂提供的碱性环境最弱，水化早期无法有效激发固化土中PPSC的反应活性，导致水泥激发剂组早期（7 d）UCS最低（0.46 MPa），远低于生石灰组（1.11 MPa）、水玻璃+NaOH组（0.84 MPa）与NaOH组（0.98 MPa）。但随着水泥激发剂的持续水化，固化土的碱性环境增强，其对固化土后期强度的影响有所减弱，养护28 d后固化土的强度依次为水泥组（1.61 MPa）＜生石灰组（1.74 MPa）＜水玻璃+NaOH组（1.95 MPa）＜NaOH组（2.08 MPa）。固化土中的碱性环境存在pH阈值，当pH＜10.08时，固化土中的PPSC无法充分水化，固化土强度受PPSC掺量影响不大；当pH≥10.08时，固化土强度随PPSC掺量的增加显著增长。本研究对磷石膏的高效资源化利用及土壤固化具有重要意义。

地下深部工程中，大水矿山或富水开采条件下，工程岩体的稳定性深受地下水浸入的影响。为揭示不同浸水深度作用下砂岩的裂纹演化特征与岩爆倾向性，开展了0、20、40、60、80、100 mm 6种不同浸水深度砂岩试样单轴压缩和声发射试验与微观扫描电镜分析。结果表明：（1）随浸水深度的增加，试样弹性模量和抗压强度均发生不同程度劣化，浸水0～20 mm阶段降低幅度最大。（2）随浸水深度的增加，声发射高频信号逐渐增加，小尺度断裂逐渐增多，低频声发射累计能量逐渐减小，由747 980.30 mV·ms降至31 084.71 mV·ms，试样断裂尺度逐渐减弱；试样破坏临界点声发射r值逐渐减小，由1.84降至1.14，能量集中程度逐渐降低，破坏模式转向静态破坏。（3）随浸水深度的增加，试样破坏裂纹数量逐渐增加，声发射定位点裂纹能量却减小，浸水100 mm时，能量主要集中在16.4～32.8 mV·ms范围内，裂纹大尺度断裂减少，小尺度断裂逐渐增多。（4）综合考虑弹性应变能、破坏过程能量耗散及破坏时间等多种因素，提出一种岩爆倾向性新判据——剩余能量释放速率指数 W_T ；运用剩余能量释放速率指数 W_T 和弹性-冲击综合能量指数X_E 评价不同浸水深度砂岩试样岩爆倾向性，均为弱岩爆倾向，且指标值随浸水深度的增加逐渐减小；将弱岩爆分为弱岩爆-高倾向、弱岩爆-中倾向与弱岩爆-低倾向3个亚类。（5）不同浸水深度作用下破坏裂纹为拉伸剪切复合裂纹，破坏模式由剪切破坏向拉伸剪切复合破坏转变；建立了浸水砂岩多尺度失稳模型，揭示了水力耦合作用下砂岩微观-细观-宏观失稳机制：水岩作用导致矿物颗粒及黏土矿物溶蚀与微裂隙生成，荷载作用下微裂纹扩展、贯通及断裂，最终形成宏观裂纹，试样失稳破坏。研究结果可为受浸水深度影响的工程岩体稳定性评价及岩爆预测提供一定参考。

地质环境和开采扰动因素导致岩体应力具有非均匀性的特征，局部区域应力呈现差异较大的现象，且应力随着采动呈现循环加卸载的特征。为探究非均匀循环应力下砂岩的力学特性及声发射特征，开展不同非均匀应力下砂岩的循环加卸载试验，分析砂岩非均匀循环应力下力学参数和声发射特征参数关系，探索砂岩非均匀应力循环加卸载过程中的裂纹演化特征及能量演化规律。研究结果表明：砂岩非均匀应力作用下低应力区域在破坏前出现弹性回弹，导致应力下降。非均匀循环应力路径劣化了砂岩力学性能及破坏模式，劣化应力状态为D-G-Z＞G-D-Z＞D-Z-G（D、Z、G分别代表低应力、中应力、高应力区域）。非均匀循环应力下砂岩破坏时模量显著降低。声发射能量呈阶梯式演化，声发射计数表现为“密-疏-密”特征。b值异常变化可以作为非均匀应力下岩石破坏的前兆特征。非均匀应力状态对砂岩试样裂纹扩展路径具有决定性因素，D-Z-G应力状态下，以剪切裂纹为主；G-D-Z应力状态下，以拉伸裂纹为主；D-G-Z应力状态下，以复合裂纹为主。能量曲线图呈U形趋势，且最终破坏高应力区域能量呈主导作用，中应力区域呈辅助作用。研究为深部开采围岩稳定性分析提供了理论依据。

库水位周期性涨落长期作用下，土质岸坡局部塌岸乃至滑坡前缘变形破坏是常见的地质灾害现象。将该水力影响解读为反复干湿循环与周期往返渗流的协同作用，采用自主研制的模型试验装置，以间断级配土体构建碎石土岸坡，分别模拟多周期干湿循环、往返渗流各自单独作用及二者交替联合作用，分析岸坡土体细颗粒流失规律和表层裂隙发育进程，持续监测坡体孔隙水压力、体积含水率及位移场演化，从而揭示干裂与侵蚀对消落带土体的协同损伤机制及岸坡宏观变形破坏的影响规律。研究表明：干湿循环诱发坡表土体裂隙网络的不断发育和假性愈合，往返渗流导致土中细颗粒大量流失；在二者交替联合作用下，干缩裂隙会破坏土体完整性且形成优势渗流通道，并加剧细颗粒流失，而渗流侵蚀也将导致骨架粗颗粒裸露、裂隙愈合能力减弱、土体渗透性增加，即呈现干裂与侵蚀的相互影响特征，且对土体的结构损伤具有协同加剧效应，进而促使岸坡模型更早发生破坏，主要诱因归结为土体结构显著损伤和渗透水压力的共同驱动作用。研究结果为厘清库水周期涨落作用与岸坡持续变形发展的内在联系、更加准确地开展岸坡变形分析预测提供理论依据和技术支撑。

深部煤炭资源开采是国家能源战略需求的重要组成，而深地工程中煤岩体的变形易受高地温、高水压、高应力和强扰动荷载等复杂环境的影响。利用自主改进的多场环境耦合分离式霍普金森压杆装置进行动态冲击试验，分析深部煤矿砂岩在热-水-力（thermal-hydro-mechanical，简称THM）实时耦合下动态强度特征和能量耗散变化，构建基于黏弹塑性朱王唐模型和Drucker-Prager强度准则的深部砂岩动态损伤本构模型。试验结果表明：不同水压力下动应力-应变曲线中塑性屈服阶段历程明显延长，动态抗压强度和动弹性模量均随水压力增大表现出逐渐增大的趋势，随温度升高呈现先增后减的规律并在T=50～75 ℃之间时出现明显的区间性。动应力率和应变率时程曲线大致呈“增―减―减―减”和“增―减―平―减”的演化规律。相同水压力下，入射能和反射能均随温度升高表现出先减后增的规律；相同温度下，随水压力增大，透射能和耗散能分别呈现逐渐增大和先增后减的趋势，耗散能密度与平均应变率关系则由负线性相关转变为正线性相关。通过动应力-应变试验曲线和理论曲线对比发现，建立的动态本构模型能够较好地反映THM耦合下深部砂岩的动态抗压强度和变形特性。

滑面应力状态的求解是路基边坡稳定性分析的核心问题。为推进滑面应力解析方法在工程中的应用，提出了一种基于弹性半空间应力叠加的路基边坡滑面应力求解方法。该方法假设坡面为弹性半空间的边界，通过叠加地基应力和坡面假设抗力产生的附加应力（Mindlin解）计算坡体内任意一点的应力状态，基于此可求解出滑面应力。此外，还介绍了一种滑面应力测试模型试验方法。在此基础上，设置了两个具有潜在滑面的算例边坡，对比分析了本文解析方法、模型试验方法获取的滑面应力，验证了解析方法的合理性。同时，提出了基于滑面应力解析解的稳定性系数计算方法，并挖掘了其工程应用价值。研究结果如下：算例计算结果显示，本文所提出的解析方法与模型试验结果基本吻合。统计学分析结果也显示，两种方法对应正应力和剪应力的相关性均大于0.5，相关系数检验的概率p值大于0.05，说明二者具有较强的相关性且差异性不显著；本文的稳定性系数计算方法可以同时获取局部稳定性系数与整体稳定性系数，既能反映滑坡的整体稳定性，也能够较好地揭示潜在滑坡的失稳破坏模式。本文提出的理论计算方法基于明确的应力叠加原理，编程实现便捷，不仅扩展了均质路基边坡应力状态的解析计算框架，其核心思路也为向更复杂工况的拓展提供了明确路径，为路基边坡的稳定性评价与失稳机制分析提供了一种新的解析工具。

岩石材料在高应变率与冲击载荷作用下的动态响应及破坏行为是岩土工程领域的重要研究内容。由于压力相关性、应变率效应与损伤演化之间存在复杂耦合作用，岩石动态本构模型的建立仍具有较大挑战。将耦合状态方程的动态本构模型由类混凝土材料拓展至岩石材料，并以花岗岩为例进行了验证。利用RMT-301岩石力学试验系统开展了常规三轴压缩试验，系统研究了花岗岩在不同围压下的力学行为。并通过静态三轴试验、分离式霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar，简称SHPB）、分离式霍普金森拉杆（split Hopkinson tension bar，简称SHTB）试验及平板撞击试验数据较准了材料参数；编译VUMAT本构子程序，利用ABAQUS/Explicit算法对花岗岩开展了静态三轴压缩、平板撞击及侵彻试验的数值模拟。结果表明：当前模型的数值模拟准确预测了花岗岩不同围压下的应力-应变关系、平板撞击的粒子速度-时程曲线、波系结构及Hugoniot弹性极限（Hugoniot elastic limit，简称HEL）、弹丸侵彻试验的侵深与破坏形貌。研究结果表明，该模型能够较好预测宽范围冲击条件下花岗岩的动态响应特征。

本研究旨在建立一种考虑黄土基本物理指标与模型参数关联性的广义持水模型。对我国西北35种黄土的持水试验数据进行最优拟合，得到了广义持水模型（Zhou-Lu模型）参数。这些黄土均为低液限黏土，涵盖了广泛的颗粒级配（黏粒含量8.60%～37.85%）、塑性指数（7.20～17.00）和干密度（1.23～1.83 g/cm³）。模型参数与单一和综合物理指标的Spearman相关性分析表明：最大吸附水含量w_amax与细粒含量P_fine显著相关，进气值1/α 与综合指标wI_Pe（加权塑性指数wI_P 和孔隙比 e 的乘积）相关性较强，毛细孔径分布参数 n 和塑性指数 I_P 关系更显著，可分别用简单经验函数进行表征；其余3个参数（最大基质吸力ψ_max、吸附强度 m 、平均空化吸力 ψ_c ）不确定性较强且缺少试验证据，故根据统计分布规律取其均值。将上述参数引入Zhou-Lu模型，其预测值与数据集的偏差大多在±30%以内。采用白水、泾阳和横山3个采样点压实黄土的持水试验数据进一步验证了模型合理性。上述研究初步证明了Zhou-Lu模型在描述不同土质压实黄土持水特性方面的稳健性，可随数据集进一步完善持续优化。

深部穿煤层巷道围岩失稳机制不同于均质岩层巷道。为研究深部穿煤层巷道围岩的破坏机制，基于具有可视窗口的真三轴渗流耦合试验系统，对含预制矩形孔洞煤岩组合体开展真三轴试验，同步利用微型摄像机和声发射监测手段，分析不同煤岩组合方式下试样的破坏特征及声发射响应规律。结果表明：矩形孔洞破坏呈四阶段演化过程，依次为初始平静、颗粒掉落、块体剥离和全面崩塌，最终形成贯通性V形凹坑和裂隙带；煤岩组合体破碎分形特征与煤岩组合结构约束程度呈正相关，煤岩、岩煤及岩煤岩组合体的分形维数逐渐增大，裂纹扩展模式主要受煤岩界面应力传递效应与煤体塑性变形特性的共同作用控制；声发射响应呈现出显著的阶段性演化规律，初始平静期内振铃计数和能量水平较低，进入颗粒掉落期后声发射信号逐渐增强，累计振铃计数曲线缓慢上升，块状剥离期内声发射信号出现多峰波动，并伴随高计数和高能量的释放特征，全面崩塌期内声发射活动急剧增多，振铃计数和能量迅速增加并达峰值；煤岩组合体的破坏模式受煤体强度和界面约束的共同影响，单层弱约束下，煤岩和岩煤组合体由初始张拉破坏逐步转变为拉-剪复合破坏，双向强约束下，岩煤岩组合体的张拉裂纹扩展受到抑制，破坏模式经历张拉破坏―拉-剪破坏―剪切破坏的递进转化过程。

针对常规灌注式静态致裂煤岩体中致裂方向随机、能量利用效率低及冲孔频发等技术难题，提出了一种基于定向聚能结构的静态致裂方法，并通过搭建的静态致裂煤岩试验平台，系统开展了常规灌注、定向结构与定向聚能结构3种装药形式下的静态致裂对比试验。试验以晋北地区煤矿坚硬顶板砂岩为对象，采用人工类岩石材料制备含不同致裂钻孔的立方体试件，利用数字图像相关技术全程监测致裂裂纹动态扩展行为，引入平均裂纹起裂时间、平均破裂张开度和致裂裂纹扩展速率3个量化指标，综合评价不同装药结构下的静态致裂效果。结果表明，定向聚能结构可有效引导静态破碎剂膨胀应力沿预设方向集中释放，显著抑制能量散逸，实现裂纹的定向启裂与扩展。宏观上，定向聚能结构试验的试件破裂面更为平整、完整，表现出明显的定向发力―线式开裂―面式贯通三阶段演化特征；细观应变场显示，其位移梯度与应变集中程度远高于常规灌注式与定向结构试验，最大表观位移量达2.98 mm。以致裂孔径50 mm试件为例，其致裂裂纹起裂时间为23.8 min，平均破裂张开度为2.89 mm，裂纹扩展速率达1.46 m/s，较常规灌注式试验分别提升了36.2%、56.8%与99.3%，较定向试验分别提升了14.7%、51.7%与92.8%，验证了定向聚能结构在静态致裂中的力学优越性与工艺可行性，为静态致裂技术处置深部高应力、坚硬岩体弱化卸压提供了理论与试验依据。

通过调控冲击能量（E=6.27、9.41、12.54 J）、冲击次数（n=1～15）及颗粒粒径（d=20、30、40 mm），系统揭示球形颗粒破碎分形维数D的动态演化机制。试验结果表明：（1）D随n呈非线性分段增长，初始冲击阶段（n=1～5）触发脆性断裂（如d=30 mm，E=12.54 J时，ΔD/Δn=0.062/次），后续冲击（n＞5）因能量耗散导致增速衰减至0.015/次。（2）冲击能量-粒径-冲击次数之间存在耦合机制，冲击能量主导初始破碎效率，E从6.27 J提升至12.54 J使40 mm颗粒的D终值增长了13.5%；小粒径（20 mm）因应力集中效应显著提升D初始值；冲击次数对D的增益效率随n增加而衰减。（3）基础模型能够表征尺寸效应（多数工况误差＜5%）；扩展模型引入分形混沌系数χ，显著提升小颗粒预测精度。两类模型基本捕获了E-n-d耦合机制，是定量预测颗粒破碎的有效工具。

有机质土在寒区分布广泛，其工程性质受冻融循环影响显著，直接关系到寒区路基长期稳定性。然而，现有研究多集中于普通土体，对于水泥-粉煤灰固化有机质土（简称固化有机质土）在冻融循环作用下的宏观力学响应与细观损伤机制尚不明确。通过三轴剪切与计算机断层扫描（computed tomography，简称CT）试验，揭示了固化有机质土在冻融循环下的宏-细观损伤规律。研究结果表明，水泥掺入比20%+粉煤灰5%在提高强度方面为最优配比；有机质含量≥15%时，固化有机质土由脆性向塑性过渡；冻融作用使强度以幂函数形式衰减；孔隙率随冻融次数呈对数增长，孔隙形态趋于狭长化。构建了同时考虑冻融循环次数与基于分形维数修正的细观损伤因子的本构模型；进而实现了宏-细观损伤的定量关联，揭示了其内在冻融损伤机制。研究成果可为寒区固化有机质土路基设计与耐久性评估提供参数与理论依据。

现有模型试验研究表明，水平排水板（prefabricated horizontal drain，简称PHD）真空预压法在加固处理高含水率疏浚淤泥方面潜力显著。但目前尚缺乏对该方法实际工程效果的系统性研究，相关现场试验的报道也有限。对此，开展了一项使用PHD真空预压法快速加固海相疏浚沉积物作填料的现场试验，系统评估了该方法的处理效率和加固效果。同时，对该现场试验进行了数值建模分析，验证了数值模型的适用性和准确性，并基于参数敏感性分析，提出了适用不同性质淤泥的关键设计参数建议范围，包括排水板水平间距和竖向层间距。研究进一步对比了多种方法处理疏浚淤泥的效能，结果表明，PHD真空预压法通过更早介入真空预压过程，从而显著提高固结加固效率和效果。对于高压缩性、高初始孔隙比淤泥的处理，建议将排水板水平间距参数（水平间距与排水板宽度的比值）设置为5～8，层间距参数（层间距与淤泥总初始厚度的比值）设置在0.1～0.3范围内。

变形是岩土结构稳定性评价的重要指标之一，例如深基坑围护结构的变形、盾构隧道的管片收敛变形等。针对传统岩土结构变形预测方法多以数据驱动为核心、高度依赖数据质量与数量这一工程与技术问题，提出了一种基于多保真网络的物理-数据双驱动预测框架。该框架包括两个模块，首先以深度算子学习网络（deep operator network，简称DeepONet）为基本架构构建低保真子网，挖掘数值仿真结果中包含的基本变形特征，提取结构变形的物理模式；然后构建基于残差的高保真子网，在子网的输入、输出端显式关联高、低保真数据，并以长短时记忆（long short-term memory，简称LSTM）神经网络为基本架构，实现物理引导的数据驱动，以此达到低保真解对高保真预测结果的引导与校正。该框架通过嵌入物理范式有效约束了数据模型的训练，降低了模型对纯数据的依赖，克服了数据质量的掣肘。最后将本框架在太湖隧道深基坑工程中进行了应用。结果表明，嵌入物理机制的双驱动方法预测精度显著高于单一数据驱动方法，两次预测任务所得结果的平均决定系数R2分别为0.93与0.96，相对于单一数据驱动方法分别提高了0.37与0.035；平均绝对误差MAE的平均值分别为0.265与0.21，相对降低了28%与27%；均方误差MSE的平均值分别为0.125与0.083，相对降低了84%与47%。

针对思山岭铁矿深部巷道薄层状围岩屈曲破坏问题，采用现场调查、原位监测和理论分析等方法，总结了屈曲破坏特征，阐明了应力和结构对屈曲破坏的控制作用及机制，提出了屈曲破坏防控建议。结果表明：屈曲破坏演化过程可归纳为裂纹萌生、劈裂成板、岩板弯曲和折断垮落4个阶段。开挖时围岩应力差增加使得岩体内裂纹扩展并最终贯通形成多层岩板，随后岩板在多向荷载共同作用下向临空面侧发生弯曲折断。屈曲破坏为应力-结构控制型破坏，侧向应力和法向应力均会促进岩板弯曲折断，且由于应力梯度分布，岩板折断优先从围岩内部高应力集中区发生。岩体层理走向与巷道轴线夹角越小，裂纹越易沿层理面扩展。建议采用裂化抑制思想，通过加强支护和优化采场布置方向两种措施进行屈曲破坏控制。本研究有助于保障思山岭铁矿安全高效开采，并为同类层状岩体工程的破坏分析与防治提供借鉴。

砂岩储层是主要的地下油气储集空间类型，地下储气库交变注采会加剧岩石结构破坏出砂，研究储层出砂临界生产压差有利于其安全稳定运行。储气库交变注采下储层应力场分布及演化规律是研究出砂的基础，基于弹性力学推导了远井、近井储层应力场演化规律，利用交变损伤推导了临界出砂压差模型；具体分析了应力场机制、距井眼中心距离、井周角等参数对近井储层应力场演化规律的影响；以X23储气库工程为例，利用近井区域应力集中交变和气水界面特点，设计并进行逐级交变力学试验；分析了出砂临界生产压差的随注采周期次数变化趋势，并结合实际生产曲线绘制了出砂临界生产压差图版。研究结果表明，饱和度越低、粒径越细的储层，承受交变损伤能力越强；损伤随周期次数增加而累积，上限运行压力出砂压差由22.4 MPa单调降低至10.5 MPa，下限运行压力出砂压差由15.8 MPa单调降低至3.9 MPa。本研究为储气库出砂交变损伤试验设计提供了一种新方式，修正了出砂临界生产压差公式，指导了储气库注采运行中生产压差控制。

针对多重扰动作用下巷道围岩变形量大、动压显现严重等问题，通过分析巷道围岩变形破坏特征及影响因素，构建了巷道扰动响应失稳模型，揭示了多重扰动动压巷道围岩变形破坏机制，阐明了巷道围岩应力时变演化特征，提出了巷道围岩卸支协同防控技术。研究结果表明：多重扰动动压巷道围岩变形破坏受力源因素、结构因素和物性因素叠加影响；巷道围岩破坏与所受偏应力、冲击震源能量成正比，与巷道临界破坏应力和应力波传播距离成反比；多重扰动作用下，巷道围岩偏应力出现顺逆旋转及增大，围岩肩底角区域形成薄弱破坏带；动载作用可加剧静载时变演化巷道围岩差异性破坏，巷道围岩质点最大加速度随冲击震源能量增大呈指数函数关系增大，多重扰动作用可降低巷道临界冲击破坏能量，较低冲击能量即可引起巷道动载破坏；巷道围岩锚杆（索）轴力随扰动系数和冲击震源能量增大呈指数函数关系增长，大于临界冲击能量且扰动系数增大，锚杆（索）轴力响应加剧；采用巷道围岩立体式卸压防控技术，可破坏远场震源层，改变近场应力传递路径，实现围岩应力分布特征主动调控；全断面靶向调控支护技术，可增强不同层位及关键区域围岩协同支护及变形同步性。现场采用卸支协同防控措施后，多重扰动作用下巷道围岩变形量降低了36.1%～76.0%，应力值降低了12.3%～31.4%，塑性区范围显著减小，巷道稳定性明显提升。

目前干热岩（hot dry rock，简称HDR）地热储层开发主要采用水-增强型地热系统（enhanced geothermal system，简称EGS）和CO₂-EGS两种技术手段。高温干热岩储层中天然裂缝的存在显著影响压裂裂缝扩展，并且裂缝之间的相互作用与压裂液的性质密切相关。然而，与传统水力压裂相比，干热岩储层超临界CO₂（supercritical CO₂，简称ScCO₂）压裂裂缝与天然裂缝相互作用模式及其机制尚不明晰，且缺乏对水和ScCO₂压裂裂缝与天然裂缝相交模式的差异性研究。为此，建立了分别考虑水和ScCO₂作用下的岩体热-流-固-损伤耦合模型，通过物理试验验证了数值模型模拟压裂裂缝扩展及相交模式的正确性，并开展了不同原地环境（水平应力差、天然裂缝倾角、胶结强度）和施工条件（注入温度、注入速率）下的压裂模拟。结果表明，裂缝相交模式可分为沿天然裂缝转向、偏移交叉与穿透天然裂缝3种类型。与注入低温水相比，低温ScCO₂诱导热应力使得注入温度每降低10 ℃，裂缝的平均起裂压力和平均扩展压力分别降低了17.86%和0.9%。高温环境下ScCO₂远比水更能有效渗透至微孔隙并连通天然裂缝，使得不同储层水平地应力差、天然裂缝逼近角及注入速率变化条件下，更易激活天然裂缝并形成交叉裂缝。此外，ScCO₂压裂适用于深部高温、天然裂缝发育且胶结强度中低的干热岩储层；而水力压裂则更适合于需产生定向裂缝扩展路径的高胶结或高应力差井段。该研究成果对合理选择干热岩压裂液并改善裂缝网络形态具有理论指导意义。

冲击地压理论研究已实现从定性分析到定量分析的转变，但假定圆环形软化区内介质均发生破坏，这与局部化破坏的常识不符。岩层运动并行计算系统StrataKing-3D与冲击地压扰动响应失稳理论相结合具有广阔的应用前景，但相关研究仅基于简化临界应力公式开展。以井下较为常见的正方形巷道为对象，探讨了内摩擦角和Ⅱ型断裂能对数值解的影响，并与基于完整临界应力公式的理论解进行对比。将巷道围岩临界应力的数值解与理论解之比定义为修正系数。研究发现，不同Ⅱ型断裂能下，修正系数-单轴抗压强度曲线所围区域呈左窄右宽的喇叭形，这表明单轴抗压强度（或内摩擦角）越小，临界应力的数值解与理论解越接近。临界应力的数值解最大不超过理论解的2.24倍。当Ⅱ型断裂能为200 N/m时，数值解与理论解较接近。若Ⅱ型断裂能较小（100～200 N/m），则冲击能指数为0.381～8.107，基本落入全国131个冲击地压矿井的调研数据中（冲击能指数为0～8的冲击地压矿井最多），说明此时Ⅱ型断裂能取值适当。在此条件下，数值解常大于理论解，可从局部化破坏围岩比均匀破坏围岩的承载力高的角度，对此进行解释。本研究深化了数值解与理论解不同表现的认识，有助于正确评估巷道的安全性。

采用时域边界元法研究多孔弹性介质瞬态流固耦合问题，自动满足无穷远处边界条件，因此，只需要离散边界，特别适合具有无穷边界的问题。首先，基于多孔弹性介质偏微分控制方程推导出瞬态流固耦合问题的边界积分方程。其次，对边界积分方程进行数值处理，重点求解了含有强异性的单元影响系数的Hadamard主值，避免了间接数值解法的误差累积，使奇异性处理精度较高。最后，采用二阶形函数确定了半无限单元影响系数，组装得到边界积分方程的代数方程组形式。采用两个典型算例进行验证，将本研究所提出方法的计算结果与解析解进行了对比。结果表明，所提出的时域边界元法适用于求解多孔弹性介质瞬态流固耦合问题。