颗粒形状及定向排列所导致的初始各项异性对胶结岩土材料的力学特性影响明显。为提出具有微观力学机制的胶结岩土材料各向异性强度准则，基于规则排列的椭圆颗粒集合体，通过微观力学解析模型建立了规则排列椭圆颗粒集合体的等效格构模型，将颗粒接触特性赋予至对应的格构梁，并采用考虑胶结尺寸影响的非线性微观屈服准则定义了格构梁的破坏。通过对代表性单元的失稳状态进行力学分析，提出了以微观参数（颗粒形状参数、接触参数）和沉积方向角表示的宏观各向异性强度解析解和对应强度参数的宏微观关联解。通过离散单元法（discrete element method，简称DEM）为基础的数值模拟验证了解析解的正确性。研究结果表明，所提出的强度解析式能较好地反映初始各向异性对胶结岩土材料力学特性的影响，宏微观定量关联解析解揭示了颗粒形状、规则排列方式所导致的初始各向异性以及粒间接触特性对宏观力学行为的定量影响规律。

随全球气温升高，高温冻土-混凝土界面冰晶易消融，导致冰胶结力下降，进而引起界面强度劣化，影响基础设施的稳定性。丁香假单胞菌（Pseudomonas syringae，简称P. syringae）可诱导水分子有序排列，从而促进冰晶在高温下生长。然而，将其用于高温冻土-混凝土界面促生冰膜进而增强界面强度的研究尚属空白。为此，开展核磁共振和直剪试验，研究不同P. syringae浓度（0、1 g/L）对温度为0、−0.5、−1.0 ℃下高温冻土-混凝土界面剪切应力-水平位移曲线、剪切强度及强度指标的影响。添加P. syringae后，冻土含冰量增加了38%，界面黏聚力提高了29.1%，界面强度增加了19%，残余强度提升了7%。基于摩尔-库仑准则和广义达西定律，将P. syringae作用下的高温冻土-混凝土界面强化机制概括为P. syringae随水分迁移至界面处富集，在较高温度下诱导冰晶生成，进而填充孔隙，最终实现界面互锁增强，显著提升界面强度。首次揭示了P. syringae在增强高温冻土-混凝土界面强度中的潜力，为P. syringae运用于高温冻土区基础设施的设计与施工提供了理论支持。

黄土湿陷系数预测方法以回归分析为主，但受黄土区域性影响显著，预测准确度不足。现有的机器学习预测方法存在解释性局限。针对陇西地区黄土，通过相关性与聚类分析筛选密度、饱和度、自重应力、液限和内摩擦角5个关键影响因素，基于极端梯度提升树（extreme gradient boosting，简称XGBoost）、随机森林（random forest，简称RF）、支持向量机（support vector machine，简称SVM）和回归分析方法构建了黄土湿陷系数预测模型，并结合沙普利加性解释（Shapley additive explanations，简称SHAP）技术对预测结果进行了可解释性分析。研究结果表明：陇西黄土湿陷系数与密度、干密度、孔隙比、饱和度、内摩擦角等指标的相关系数在0.63～0.90之间，具有极强或强的相关性；XGBoost模型和RF模型的湿陷系数及湿陷性等级预测准确率均超90%，性能优于SVM模型和回归方法。SHAP分析揭示，密度小于1.44 g/cm³的黄土湿陷概率较高，饱和度大于29.0%的黄土湿陷等级相对较低，且处于高饱和度、高自重应力状态下的黄土湿陷倾向性更弱，湿陷性等级更低。研究结果可为陇西地区黄土工程建设提供理论参考。

涌突水是地下工程的主要地质灾害之一，传统注浆材料因留存率差、抗冲刷能力弱导致封堵效果不佳。基于此，自主研发了改性水泥基磁性注浆材料。开展了浆液磁吸附性能、扫描电子显微镜（scanning electron microscope，简称SEM）等测试，研究了磁粉掺量对磁吸附性能的影响，从微观角度揭示外加剂协同调控水泥颗粒分散、促进水化反应进程的胶结硬化机制；通过管道型裂隙突水封堵试验，研究不同磁粉掺量、封堵段长度及磁感应强度下，封堵压力“缓增-骤升-骤降-稳定”的时变规律。结果表明：磁感应强度从0.289 5 T提升至0.526 5 T，磁吸附性能提升28.12%；相同条件下磁感应强度从0.412 3 T提升至0.526 5 T，封堵水压力值提高24.7%；磁粉掺量从20%提高到40%，封堵水压可提升38.5%。通过耦合磁场力的纳维-斯托克斯（Navier-Stokes，简称N-S）方程，构建了磁场作用下突水封堵预测模型，封堵压力峰值的理论值与试验值误差小于9%，该模型对完善磁性浆液理论及工程应用具有一定的指导意义。

为探究跨越式下伏溶洞排桩桩端岩层的承载机制和破坏模式，进行了跨越式下伏溶洞排桩室内模型试验，得到了不同排桩桩端岩层的极限承载力和破坏模式。基于试验现象和已有研究，提出了跨越式下伏溶洞排桩破坏模式。采用极限平衡法提出了单桩桩端岩层极限承载力简化计算方法，并结合试验提出了跨越式下伏溶洞单排双桩、三桩、四桩桩端岩层极限承载力计算方法。计算结果与试验值吻合良好，验证了方法的合理性。分析了顶板厚度h和荷载偏移距离e对跨越式下伏溶洞排桩承载力折减系数的影响。研究表明：（1）跨越式下伏溶洞排桩基础随着顶板厚度、荷载偏移距离、桩间距变化有4种破坏模式：溶洞顶板的冲切破坏、溶洞顶板的复合冲切破坏、荷载偏移冲切破坏、岩石地基的整体剪切破坏；（2）偏移距离较小（1d、2d、d为直径）、顶板厚度较薄时，承载力折减系数随顶板厚度大致呈线性增长，且达到一定厚度时，变化规律与偏移距离e≥3d时的变化规律基本一致；（3）跨越式下伏溶洞单排三桩和四桩极限承载力在顶板厚度h=4.3d基本已经接近完整基岩极限承载力，当顶板厚度h＞4.3d时单排三桩和四桩的极限承载力与荷载位置无关，基桩桩端岩体均发生整体剪切破坏。

为探究三维压应力对岩石纵波波速的叠加影响规律，提升岩体完整性指数的测试精度，以砂岩相似材料为研究对象，测定压应力作用下试样轴向及横向纵波波速演化规律。结合裂纹体应变定性表征岩石内部裂隙的演化过程，揭示波速变化的物理本质。根据声弹性效应相关原理，建立岩块纵波波速在三维主应力耦合作用下的修正模型，获得校正三维地应力场条件下的岩体完整性指数方法。研究结果表明，在单轴压缩过程中，轴向及横向纵波波速的变化趋势与岩石破坏的4个阶段呈现相对应的规律性特征。微裂隙的闭合、萌生对于波传播路径的影响，岩石基质的压缩对于刚度的提升，以及塑性阶段新生微裂隙显著的各向异性特征等3个主要因素导致试样在不同阶段轴向和横向纵波波速出现相应变化规律。建立的岩块纵波波速修正模型以及岩体完整性指数修正方法具有比较广阔的工程适用性，不仅能显著提升岩体完整性指数的测量精度，还对工程岩体质量的精细化分级具有重要推动作用。

压性断层破碎带结构致密、弱胶结、渗透性低，其内细黏粒成分（含高比例黏土矿物）遇水易软化泥化，对整体结构的渗透变形破坏机制及库区长期渗透稳定至关重要。以含石率S、Talbot指数n为关键参数，通过系统室内渗透试验，揭示细黏粒含量p对断层破碎带渗透演化特性的主导作用。试验结果表明：（1）初始渗透系数k₀与细黏粒含量之间呈负指数关系，细黏粒含量增加可有效降低其渗透性；（2）细黏粒含量显著控制启动压力梯度的形成与演化：低含量时符合达西流（近似无黏性），随p增大依次呈线性增长（2.5%＜p＜20%）和指数型增长（p≥20%）；（3）临界与破坏水力坡降受p与S的耦合调控，含石率高（S=60%）时，坡降对p变化的敏感性减弱；（4）渗透破坏形式随p增加发生系统性转变：从管涌型（p≤2.5%）逐渐过渡至过渡型（2.5%＜p＜20%），最终演变为流土型（p≥20%）；与此同时，破坏后现象表现为渐进贯穿式、中部漏空式和集中破坏式3种模式。定量阐明了细黏粒含量主导的渗透变形全过程演化规律，为压性致密断层破碎带工程灾害防控提供了重要理论依据。

水库蓄水后，库区及周边中低强度地震频次增加，滑坡易发区有所扩展。为研究其对边坡岩石力学特性的影响，选取白鹤滩库区典型灰岩试样，开展不同动荷载幅值比例的循环剪切试验，对饱和状态下试样分析节理力学性质的劣化规律和机制。研究结果表明：（1）在不同动荷载幅值循环剪切作用下，节理峰值剪切强度、残余剪切强度、峰前剪切刚度均呈线性劣化趋势。（2）考虑节理粗糙度系数对抗剪强度的影响，使用节理粗糙度系数-节理壁抗压强度JRC-JCS（joint roughness coefficient-joint wall compressive strength）模型验证试验结果，并基于循环剪切对节理岩壁强度的影响进行模型修正，修正后与试验结果误差下降到5%以内。（3）循环扰动幅值越大，对岩石和节理面的损伤越明显，应关注岸坡结构面的持续劣化及岩体损伤累积。研究成果可为分析中低强度诱发地震对库区边坡力学特性影响提供参考。

裂隙岩体的变形行为常常是引起工程岩体失稳和地质灾害频发的关键因素，而工程岩体所受荷载作用的复杂变化会触发和改变岩体变形破裂等力学响应过程。通过类岩体模型对真实岩体进行物理模拟，利用河砂、水泥、石膏和腻子粉制备含相同性状的单裂隙类岩体模型，开展加载速率影响单裂隙类岩体模型变形行为的单轴压缩试验，关注裂隙两侧介质滑移变形规律和与预制裂隙相关的破裂行为，同步使用嵌入式应变砖与数字图像技术，分别监测模型内外部变形演化过程，探究加载速率对裂隙端部变形特性和模型表面破裂行为的影响。结果表明：（1）随着加载速率增加，模型由延性破坏向脆性破坏转变，其反映了在不同加载速率下岩体承载结构调整模式的差异；（2）应变局部化启动时间与速率无关，加载速率增加模型拉压应力区应变偏转角由异步振荡转变为同步振荡；（3）低加载速率下模型破坏模式稳定，随着加载速率增加破坏模式复杂化，表面裂纹密度增加，加载速率超过一定阈值时模型破坏模式转为“X型”剪切破坏。（4）裂隙滑动速率与端部主应变偏转角有显著相关性，反映了Griffith准则下岩体损伤与应变场演化的耦合作用。

当前预应力钢锚管-锚索组合结构在承载力设计中，往往忽略锚索、注浆体、钢锚管与围岩4种材料及其界面的力学性质，导致理论研究滞后于工程实践。为深入揭示各参数对预应力钢锚管-锚索组合结构承载力及失效机制的影响，设计并开展了4组足尺试验，并结合数值模拟的方法对承载力、破坏模式及不同界面应变分布等关键参数进行了分析。研究结果表明：（1）组合结构承载力、应变等指标主要受钢绞线数量控制，受钢锚管直径影响较小。在试验结果范围内，增加一根钢绞线，钢锚管锚索组合结构承载力平均增加276 kN。（2）随钢绞线数量增加，结构破坏模式由局部钢绞线断裂转为多根整体拉断，未出现其他破坏情况，即各界面黏结强度均高于钢绞线极限强度。（3）钢锚管与注浆体及注浆体与围岩界面应变分布基本一致，后者曲线相较于前者，存在一定的“滞后”现象。（4）注浆体杨氏模量、锚固长度以及钢锚管直径的增加，均可有效减小各对应材料的变形。研究结果可为预应力钢锚管-锚索组合结构的工程设计与参数优化提供理论依据。

为提高真三轴Hoek-Brown准则对岩石强度的预测精度并拓展其在深部工程中的应用，提出了一种同时考虑常规三轴临界围压效应和真三轴中间主应力效应的改进准则。基于考虑临界围压的Hoek-Brown准则，通过加权平均法引入中间主应力系数，并采用应力替代法构建了组合曲线段和直线段的改进真三轴强度准则。研究结果显示，当中间主应力s₂超过临界值时，最大主应力s₁与s₂的关系由非线性转变为线性，且中间主应力成为控制岩石强度的主导因素。与Priest准则、Zhang-Zhu准则及Li准则相比，改进准则在10类岩石强度预测中平均绝对误差MAE（mean absolute error）的平均值最低（4.946 5%），显著提升了岩石强度的预测精度。该准则在深部岩石工程强度评估与中间主应力临界效应判定方面具有良好的适用性与工程应用价值。

为探究渗透吸力对非饱和黄土在三维应力条件下的压缩、屈服、临界状态特性的影响，针对不同孔隙水盐浓度黄土，利用非饱和真三轴仪在控制基质吸力条件下进行了等向压缩试验和等p等b剪切试验（p为净平均应力，b为中主应力参数）。研究结果表明：等向压缩曲线随渗透吸力增大而逐渐下移，屈服应力呈减小趋势。剪切破坏强度随着b值增大而减小，随着渗透吸力增大而增大。不同b值条件下，p-q（q为广义剪应力）平面内临界状态线可使用有效净平均应力归一为饱和土临界状态线，其斜率M随渗透吸力增大而增大。子午平面内的塑性势面呈椭圆形，随着渗透吸力增大逐渐长轴变短，短轴变长。e-lgp（e为非饱和土孔隙比）平面内临界状态线均随着渗透吸力增大而上移，斜率l₀和l₁逐渐减小。非饱和土和饱和土临界状态孔隙比（e_s）之比e/e_s与气相饱和度(1−S_r)（S_r为临界状态时土的饱和度）可实现归一化描述，并进一步考虑渗透吸力π建立了三维非饱和盐渍黄土临界状态孔隙比预测模型。

地震作用下加筋边坡内的响应加速度直接影响结构抗震特性，同时其也是抗震设计中的关键参数。目前针对加筋边坡水平响应加速度的研究多集中于单向地震作用，而对双向地震影响的关注相对不足，特别是多级加筋边坡，开展了两组不同地震作用方向时多级加筋边坡振动台模型试验。研究结果表明：双向地震作用下水平与竖向加速度放大特性存在差异，水平加速度的放大效应较竖向更显著，且两个方向的响应加速度同步性随加载幅值增大而减弱；加筋边坡水平响应加速度与加载加速度间的相位差呈自坡面向坡内、自坡顶向坡底减小的趋势，并且双向地震作用时的最大相位差约为单向时的2倍；双向地震作用下水平加速度放大系数较单向时更大，特别是当加载加速度超过0.4g后的第3级边坡内部；拟静力设计法可较好预测不同地震作用方向时的水平响应加速度设计值，但其低估了水平响应加速度作用点的位置高度。

地下溶蚀作用的发展会在灰岩中形成大量空腔，从而影响岩溶山体的稳定性。为研究不同围压 和溶蚀程度 条件下含孔灰岩的峰值强度、裂纹贯通行为、能量特征及破坏模式，对具有不同孔数和孔径的岩样开展了常规压缩试验。结果表明，含孔灰岩的单轴抗压强度和裂纹贯通应力 与溶蚀程度 无明显相关性。在三轴压缩条件下，含孔灰岩的峰值强度可由线性Mohr-Coulomb准则描述。随着溶蚀程度增大，黏聚力c和裂纹贯通比 / 增大，最大增幅分别为14.04%和14.1%。峰值强度 、内摩擦角 和能量储存系数随溶蚀程度增大而降低，最大降幅分别为14.11%、12.86%和9.72%。在相同溶蚀程度条件下，孔径对含孔灰岩各参数变化的影响大于孔数的影响。峰值强度 、裂纹贯通应力 、裂纹贯通比 / ,和能量储存系数Ke均随围压增大而增大。含孔灰岩的破坏模式不受孔数显著影响。当孔径大于15 mm时，试样表现为锥形剪切破坏。建立了含孔灰岩分形损伤本构模型，理论结果与试验结果具有较好一致性，验证了所提模型的合理性。研究结论可为含孔灰岩力学行为及岩溶滑坡稳定性研究提供参考。

瓦斯压力是诱发和加剧煤与瓦斯突出（简称突出）的重要因素之一。为进一步揭示瓦斯压力对构造带突出煤体的作用，开展了瓦斯压力（0～2.4 MPa）梯度下的构造带突出煤体单轴压缩试验，结合颗粒流程序（particle flow code，简称PFC）离散元数值模拟，系统分析了瓦斯压力对煤体力学特性、损伤演化、裂纹扩展及能量演化的影响机制。试验结果表明瓦斯压力显著弱化煤体强度，单轴抗压强度与弹性模量均随瓦斯压力增大呈非线性下降趋势，降幅最高分别达15.85%和34.47%。基于模拟得到的声发射累计事件数定义的损伤变量将煤体破裂过程分为孔裂隙闭合、微裂纹萌生、扩展及贯通4个阶段，声发射信号由弱到强，峰值点处损伤变量随瓦斯压力增大而减小。通过将试验结果与模拟结果协同分析发现，煤体破坏模式受瓦斯压力调控，分为拉剪-滑移共轭破坏（瓦斯压力为0、0.4、1.6、2.0 MPa）和压剪-张拉-滑移共轭破坏（瓦斯压力为0.8、1.2、2.4 MPa），压剪-张拉-滑移共轭破坏下裂纹密度显著高于拉剪-滑移共轭破坏；瓦斯压力显著影响能量储存与耗散，低压（瓦斯压力为0.4～1.2 MPa）时，吸附瓦斯降低有效应力，削弱能量储存效率，高压（瓦斯压力为1.6～2.4 MPa）时，能量聚集与释放强度明显提升，突出风险激增。研究结果可为煤矿瓦斯抽采及突出预警提供参考。

天然气水合物资源量评估与开发依赖于水合物稳定带分布及厚度的精准识别。基于广义相平衡理论，建立了考虑盐度、孔隙毛细效应及稳定带温度偏移量的水合物稳定带计算方法，开发了分析软件。开展了琼东南海域储层样品相平衡试验，揭示了水合物相平衡特性可用温度、压力与未合水量三维广义相平衡面统一表征。通过与成熟软件对比，验证了所建稳定带计算方法与软件的可靠性。基于样品相平衡测试与现场条件开展了水合物目标区稳定带的计算与分析，结果表明，除水深、海床温度、地温梯度、海水盐度外，沉积物有效孔隙半径及稳定带温度偏移量对稳定带底界有重要影响。忽略这两者的影响，导致目标区稳定带底界高估约77.4 m，严重影响资源量的准确评估。研究成果可为水合物资源量精准评估提供支撑。

盾构粉泥是开挖隧道产生的泥渣混合物，因颗粒细、含水率高、流动大、强度低等特点，难以直接被利用。提出磷石膏基胶凝材料先粒化后压实固化粉泥的方法，以解决高含水率粉泥难连续固化施工的难题。研究了粒化粉泥的颗粒分布和压实后的强度特征，发现粉泥经过粒化处理，其颗粒尺寸增大，大量黏粉粒（＜0.075 mm）被粒化为“砂”粒（0.075～2.000 mm）；增强了颗粒间的摩擦力，提高了粒化粉泥的抗剪强度和抗压强度；磷石膏基胶凝材料掺量、粒化时间、养护时间协同作用，主导粒化粉泥的物理力学性能，磷石膏基胶凝材料掺量为20%、粒化14 d、养护28 d，达到粒化和压实固化最佳平衡，抗压强度可达5.62 MPa。同时，取抗压强度试验结束后的部分试样，开展压汞（mercury intrusion porosimetry，简称MIP）和微观形貌（scanning electronic microscopy，简称SEM）试验，揭示了粉泥粒化成砂、固化成块的强度形成机制。最后，计算了磷石膏基胶凝材料粒化-固化粉泥的单位强度成本和替代材料指数，评价了其经济性和环境效益，说明“粒化-压实-固化”连续实施的方法可靠、成本可控，能为盾构粉泥的资源化利用提供技术支撑。

地震是诱发边坡失稳的重要驱动因素之一，精准评估地震作用下三维黄土边坡的稳定性有待进一步研究。针对非线性条件下黄土边坡稳定性问题，提出了一种考虑拉应力截断（tension cut-off，简称T-C）效应的三维黄土边坡地震稳定性理论计算方法。基于极限分析上限法，采用多切线技术分段逼近非线性准则，在Mohr空间中推导了考虑截断效应的抗拉强度修正强度包络线，在此基础上构建了一种新的三维多锥破坏机制。此外，该方法采用拟动力法对地震荷载进行表征，能够准确全面地评估拉应力截断和地震作用对边坡稳定性的影响。研究结果表明，T-C对边坡稳定性和滑动面轮廓有显著影响，尤其在宽高比较大或陡峭边坡中表现尤为明显。随着T-C程度的增加，边坡稳定系数和安全系数显著降低，且坡顶的拉伸破坏特征愈发显著。

针对当前多级高填方边坡加固技术的不足，提出了一种加固效果良好的框架预应力T形托定锚柔性支护结构。首先，根据T形托定锚水平拉拔破坏模式沿埋深方向非对称性分布特点，提出了破坏模式非对称性影响高度lz，构建了T形托定锚水平极限拉拔承载力统一力学计算模型，并利用似黏聚力理论将T形托定锚的锚固作用等效为增大黏聚力Δc。其次，考虑填土的非均质特性和阻尼特性、T形托定锚与土体的协同作用及多级填方边坡的几何特征，采用拟动力法和极限分析上限法提出了地震作用下框架预应力T形托定锚加固多级填方边坡稳定性分析方法。然后，将本方法与试验结果及现有研究成果进行多层次对比分析，验证了所提方法的合理性和可靠性。最后，通过参数分析揭示了填土强度参数、边坡几何参数、支护参数和地震参数对边坡稳定性的影响规律。研究成果可为多级高填方边坡的加固和抗震设计提供技术支撑和理论依据。

近断层速度脉冲型地震动具有长周期、大幅值和高能量释放等特征，其破坏力显著高于常规地震，但在其作用下斜坡的动力响应特征及失稳机制尚不明确。基于通用离散元程序（universal distinct element code，简称UDEC），构建了河谷相向岩质斜坡概化模型，系统分析了脉冲型地震动作用下岩质斜坡动力响应特征，并探讨了脉冲型地震动强度各向异性与地震滑坡坡向效应之间的关系。结果表明：在典型脉冲型地震动作用下，河谷相向岩质斜坡在速度脉冲阶段动力响应最为强烈，右侧斜坡的加速度放大系数最大值可达左侧斜坡的1.57倍，累积位移更是高达左侧的2倍；脉冲型地震动普遍存在方向性强度非对称，是导致地震滑坡出现显著坡向效应的动力机制；振幅类指标峰值地面速度PGV（peak ground velocity）与斜坡累积位移之间的相关性r最高（r =0.82），远高于峰值地面加速度PGA（peak ground acceleration）、阿里亚斯强度Ia（Arias intensity）、比能量密度SED（specific energy density）、速度-加速度比V/A（velocity-to-acceleration ratio）等指标，是表征脉冲型地震动方向性强度差异及其对不同坡向斜坡稳定性影响最为准确的地震动强度指标。研究成果可为脉冲型地震动作用下斜坡稳定性分析和地震滑坡危险性评价提供科学支撑。

塔里木盆地库车坳陷地层具有显著强挤压特征，岩石裂缝发育度定量评价是制约储层品质分级及压裂改造设计的关键难题。通过地质资料分析、岩石力学试验、破裂准则构建与计算软件开发，提出了一种基于应力状态分析的地层裂缝发育度评价方法。研究表明，库车坳陷深层岩石在强挤压环境下表现出抗压强度高、泊松比低及脆性主导的力学特性，其破裂准则需着重考虑围压效应与中间主应力效应。基于八面体能量理论，建立了涵盖张性微裂缝起裂与摩擦滑移耦合机制的广义破裂准则，提出以相对破裂面张量距离为核心的裂缝发育度四级指标体系，并开发了配套计算软件。以库车坳陷迪北5井和迪探2井侏罗系阿合组地层进行验证，地层裂缝发育度预测结果与成像测井结果较吻合，准确率达80%以上。该方法突破了传统测井技术仅限井筒局部探测的局限，可实现全井段、全生命周期的裂缝动态评价，为超深层油气储层强挤压区改造优化与井壁稳定性控制提供了量化依据。

缩尺效应被认为是堆石坝变形预测不准的主要原因之一。爆破块石料与砂砾石料的缩尺效应规律不同，初步分析是因形状差异在堆积密实、颗粒破碎上表现不同，但尚缺乏完整的机制解释。考虑颗粒破碎强度的尺寸效应和配位数对破碎强度的影响，开展了缩尺前后堆石料与砂砾石料的离散元法（discrete element method，简称DEM）数值试验，基于三维扫描爆破块石料制备堆石料数值试样，将砂砾石料简化为圆球颗粒集合体。结果表明，颗粒形状对接触力链网络的影响是导致堆石料与砂砾石料缩尺效应差异的主要因素。由于不规则颗粒间咬合作用强烈，削弱了级配拓宽产生的堆积密实效应，表现出平均力学配位数、法向与切向接触力各向异性系数随之降低，导致变形模量和抗剪强度降低。圆球颗粒试样规律相反，堆积密实效应突出，接触力链网络更稳定。在圆球体系中，破碎强度的降低减弱了缩尺引起的模量变化，而在不规则颗粒试样中，这种影响则较小。

在千枚岩地层中的隧洞开挖的围岩应力集中效应与层面力学效应对岩体变形破坏的影响显著，容易引起围岩的非对称变形。为深入理解千枚岩层理倾角对围岩变形破坏的控制作用，研究了0º，30º，45º，60º和90º这5种层理倾角的含孔洞千枚岩试样在压缩条件下的变形特征、应力演化和渐进破坏机制。试验结果表明：含孔洞千枚岩破坏荷载随层理倾角的增大呈U型变化趋势。基于数字图像相关（digital image correlation，简称DIC）技术研究了层理倾角对含孔洞岩样破坏模式的影响：层理倾角为0°时，孔顶与孔底形成高应变集中区，发生张拉破坏；层理倾角为30°～60°时，在孔洞应力集中效应与层面力学效应的共同作用下，应变集中带沿层理扩展，诱发剪切滑移破坏；层理倾角为90°时，应变集中带沿竖直方向延伸，发生沿层理的劈裂张拉型破坏。采用基于内聚力模型的有限-离散元方法研究了含孔洞千枚岩试样的细观破坏机制，基于试验结果验证了该方法在模拟含孔洞层状岩样力学行为的可行性和适用性。双轴加载条件下的数值模拟研究表明，侧压不仅提高了岩样的承载能力，降低各向异性率，同时还使得不同倾角岩样的破坏模式发生转变。

隧道渗流性态分析是合理估算隧道涌水量并保障其施工和长期运维安全的关键，但准确合理预测隧道渗流性态面临地层渗透特性难以获知的难题。针对水下隧道的稳态和瞬态渗流问题，基于神经网络的自微分功能编译渗流控制方程，构建包含控制方程、边界条件、初始条件等物理约束的损失函数，并结合网络输出数据与监测数据的损失函数，建立了水下浅埋隧道稳态和瞬态渗流性态的物理信息神经网络（physics-informed neural networks，简称PINNs）正反演分析模型。通过与有限差分法（finite difference method，简称FDM）基准解答对比，验证了其有效性与可靠性。在此基础上，考虑总水头恒定和零水压两类典型边界条件，开展了水下隧道稳态渗流和瞬态渗流的正反演分析。结果表明：在正向求解方面，通过引入时空坐标仿射变换，PINNs模型能够有效模拟各向异性地层中隧道渗流的瞬态-稳态过程，并实现对其渗流性态的精准推演。反向求解PINNs模型，不仅可实现对渗透系数等关键参数的快速、准确反演，而且可以同时推演隧道渗流的渗流形态。提出的数物融合PINNs模型能够有效反演感知地层渗透性质，实现了隧道二维渗流场中总水头演化过程的高度还原，为精准快速估算隧道涌水量提供了有效途径。

针对现有岩石裂隙识别方法中存在的特征融合不足、细节信息丢失、背景噪声干扰及计算效率低等问题，提出一种基于三重特征高效融合U²-Net（triple feature efficient-fusion U²-Net，简称TFE-U²-Net）模型的裂隙识别方法，并结合基于裂隙灰度特征预选区域（gray-based fracture region preselection，简称GFRP）图像预处理算法以优化大尺寸高分辨率图像的处理效率。具体改进包括：（1）在U²-Net框架中引入三重特征融合（triple feature fusion，简称TFF）机制，增强多尺度特征提取能力；（2）嵌入高效通道（efficient channel attention，简称ECA）注意力模块，抑制背景噪声并提升特征表达能力；（3）采用深度可分离卷积替代传统卷积，显著降低模型复杂度。基于自建岩石裂隙图像数据集，通过消融试验与对比分析验证模型性能。试验结果表明：所提方法的模型参数量较原始U²-Net减少39.2%，同时精确率交并比IoU与F1分数（F1-score）分别达到81.07%和89.55%，显著优于对比模型。三重特征融合机制有效缓解了细节信息丢失问题，而ECA模块使模型在噪声干扰下仍保持鲁棒性。

高陡岩质边坡稳定性分析的关键在于岩体结构面的产状和位置信息的精确获取。针对聚类方法依赖点云法向量、点云数据存在突变时结构面识别误差较大的问题，提出一种基于点云几何和信号特征的结构面识别方法，提高结构面识别的准确性及鲁棒性。同时，改进k-means++算法判别流程，优化聚类中心选择，进行岩体结构面分割和信息提取。将该方法应用于浙江某岩质边坡，结果表明：该方法可以有效识别目标点云数据，并进行结构面产状提取和优势分组。通过与基于密度的聚类算法（density-based spatial clustering of applications with noise，简称DBSCAN）对比，验证了方法有效性。相比于人工测量数据，倾向和倾角的误差分别小于3°和4°，识别结果准确可靠，具有一定的工程实用价值。

国家自然科学基金申请代码是科学基金资助工作的制度基石，其科学性与前瞻性直接关系学科发展的方向与资助效能。2025年，建筑与土木工程学科对研究方向和关键词体系开展了系统梳理与优化调整。“E0807岩土与基础工程”由原先5个研究方向拓展至20个，关键词体系也进行了系统完善，总体实现了学科内涵与外延的深刻调整。系统阐析了此次研究方向和关键词体系优化调整的整体脉络与思路，对未来发展趋势和发展战略进行了分析解读。