压缩空气储能（compressed air energy storage，简称CAES）地下内衬储气库承受膨胀内压作用，衬砌易开裂、围岩易屈服，但针对内衬储气库开裂与屈服特性的研究仍相对不足。基于多层厚壁圆筒理论，考虑钢衬−混凝土−钢筋−围岩的分层与等效，将开裂混凝土简化为正交各向异性层、围岩采用摩尔−库仑屈服与非关联流动法则，推导了弹性−脆性开裂−塑性屈服阶段的应力与位移解析解。进一步，结合改进的董哲仁裂缝计算方法，以衬砌外壁径向位移数值解替代传统蜕壳近似解，实现衬砌最大裂缝宽度与围岩塑性区半径的同步预测。其次，分析了储气库半径、储气内压、钢衬厚度、混凝土强度等级与厚度等因素对衬砌开裂与围岩屈服特性的影响。最后，深入探讨了衬砌的开裂特性与围岩的屈服特性。结果表明：在设定的典型工程参数范围内，储气内压、岩体质量等级和地应力是影响衬砌裂缝宽度的主要因素，地应力是影响开裂与屈服范围的主要因素；衬砌在内压超过一定界限后会迅速裂穿，而开裂与屈服范围主要在0～10 m之间且随储气内压增加逐渐增大。相关研究成果可为地下内衬储气库结构开裂与屈服特性分析提供理论支撑。

基于Hoek-Brown岩体强度准则提出了压气储能洞室从开挖到高压储气阶段围岩应力和位移的半解析计算方法，揭示了围岩的应力路径及破坏模式的演变规律。研究结果表明：地质参数对围岩径向应力的分布影响不明显，但对环向应力分布影响较大。地质条件越差，环向应力和塑性区范围也更大。对于中软岩层（如地质强度指标GSI = 35），采用Mohr-Coulomb强度准则计算可能会高估高压储气阶段围岩的承载能力。如果在洞室开挖阶段围岩已进入塑性，则在高压储气时，围岩沿径向和环向均受压。随着洞内压力增大，围岩应力状态依次经历塑性卸载、塑性加载和塑性扩张阶段。塑性扩张阶段的临界内压值约为初始地应力的2倍。一旦洞室内压达到塑性扩张阶段的临界值，围岩塑性区半径随内压几乎呈线性增加，导致围岩塑性区快速增大，围岩位移呈非线性增长。因此，在地质条件差的情况下不能盲目提高洞室最大储气压力。

压缩空气储能是提升可再生能源消纳与电网调峰能力的关键技术之一，人工硐室储气库因其选址局限性小和工程质量可控性好等优势而具有较大应用前景。然而，在高压运行状态下，储气库衬砌承受较大的拉应力，当超过材料临界强度时易发生拉伸破坏，为应对这一问题，通常需要增加衬砌配筋率或减小硐室尺寸、减小储气压力，这不仅增加建设成本，也限制了储气能力。针对以上问题，本研究提出了一种将衬砌设置在密封层内侧的衬砌−密封层−找平−初支−围岩的优化结构，并基于热力耦合模型进行了数值模拟与分析。结果表明：在温度方面，优化结构下由于衬砌保护作用，密封层温度显著低于传统结构，以钢板为密封材料时最高温度降低了46.08%；在应力方面，衬砌结构整体呈环向受拉、径向受压的状态，结构优化后钢板、混凝土衬砌和围岩最大拉应力分别降低了16.00%、28.19%和24.73%，且荷载分担研究表明两种形式下均由围岩承担大部分压力（＞70%）；在变形方面，最大位移均出现在衬砌顶部，优化结构的整体变形幅度相对较小。进一步分析了高、中、低3种地应力水平下的衬砌结构力学响应，相较于传统结构，优化结构在高、中、低3种地应力水平下的钢板最大第一主应力分别减小了40.26%、32.01%和22.46%，说明优化结构可以有效降低密封层环向拉应力。此外，围岩等级和围岩变形模量对储气库结构的力学响应影响显著，建议储气库在选址时选择III类及以上围岩等级。最后，对比分析了不同材料密封层的受力特征，钢板和玻璃钢作为密封材料时，整体呈环向受拉、径向受压的状态；柔性混凝土和橡胶作为密封材料时，整体呈受压状态。针对传统和优化两种结构，分别推荐钢板和柔性混凝土作为密封材料，此时围岩应力和变形相对最小。综上所述，对于人工硐室储气库，本研究提出的优化结构相较于传统结构更有利于结构稳定，研究成果对压缩空气储能人工硐室衬砌结构设计具有重要参考意义。

钢板作为压缩空气储能（compressed air energy storage，简称CAES）人工硐室储气库密封层的选择方案之一，其厚度设计至关重要。采用数值模拟法对密封钢板在洞径尺寸、围岩模量和储气内压等因素影响下的受力特性进行全面深入分析，进而拟合出钢板厚度与上述因素之间的关系。此外，采用理论分析法对外水压力作用下钢板屈曲临界厚度和运行环境条件下钢板的腐蚀厚度进行了分析。最后综合密封钢板的受力变形与屈曲特征以及腐蚀速率等影响因素，提出了密封钢板厚度的确定方法。研究成果表明：拟合得到的储气内压−钢板厚度间的经验公式推求临界压力或临界厚度时的误差较小，应力控制计算得到的误差仅为2.37%，应变控制计算得到的误差仅为2.35%；不设加劲环钢板的临界厚度随着外压的增加呈现非线性增加趋势，设置加劲环钢板的临界厚度随着外压的增加呈现线性增加趋势；在高温高湿环境下，钢板表面会出现全面不均匀腐蚀现象，局部锈蚀严重，在钢衬厚度设计时增加相应的腐蚀富裕厚度。最后提出的钢衬临界厚度确定方法在本研究条件范围内具有较好的适用性，可为钢板密封方案设计提供有益借鉴。

针对南海钙质砂、福建标准砂和南京细砂开展了一系列不排水循环三轴试验，提出了拉压表观黏度η_ct的概念，研究了不同影响因素下饱和砂土的液化流动特性和物态演变机制。主要结论如下：（1）考虑到饱和砂土在加载过程中的剪应力−剪应变率滞回曲线在拉伸和压缩阶段是非对称的，提出了考虑两阶段流动性差异的拉压表观黏度的概念来评价土体的液化流动特性。（2）归一化的拉压表观黏度比η_ct / η_o（为第1个振次的η_ct 值）与超静孔压比r_u的关系基本不受相对密实度D_r、加载频率f、固结围压 σ'_c和循环应力比CSR的影响，且首次发现了归一化的黏度比η_ct / η_o 和双幅剪应变γ_DA的唯一性发展模式不受砂土种类、土体初始状态及加载条件的影响。（3）流动性差异参数λ、拉压表观黏度梯度Δη_ct / η_ct均随着r_u的增加先增大后减小，两者峰值点对应的孔压基本是一致的，可以视作土体的初始液化点，提出了将砂土的液化过程划分为固体、固−液和流体的物态判别方法。

基于开挖弃土和粉煤灰制备泡沫轻质土（foamed lightweight soil using excavated soil and fly ash，简称FLS-FE），并将其用于软土地区路基填筑或路基强弱交界处不均匀沉降控制是一种绿色环保且行之有效的处治方案。基于这一理念，通过一系列室内试验研究了不同比例下泡沫轻质土的流动度、吸水率、无侧限抗压强度变化规律，并进一步开展了干湿循环与冻融循环试验，揭示了FLS-FE长期服役状态的演化规律。试验结果表明，FLS-FE的流动度受开挖弃土和粉煤灰的影响较大，粉煤灰和熟石灰可以降低其吸水率。干密度与抗压强度变化一致；随开挖弃土掺量提高，FLS-FE抗压强度显著降低；然而粉煤灰与熟石灰的掺入均能有效提升其强度与韧性，尤其通过添加4%熟石灰进行碱激发以活化固废分子活性，可使抗压强度提升43.9%。在耐久性方面，单独加入开挖弃土且掺量≤50%时，20次循环后强度损失不超过30%，掺量为60%时FLS-FE强度损失在干湿循环下达到46%，冻融循环下达到40%，添加粉煤灰可显著缓解强度衰减。通过添加熟石灰提供碱性环境后，FLS-FE经过20次干湿循环质量损失低于13%，冻融循环下低于12%；耐久系数均大于70%。基于试验研究成果，建议用于路基填筑的FLS-FE中开挖弃土含量不宜超过50%；通过添加粉煤灰，可使得总体固废利用率达60%，添加4%含量的熟石灰能够最大程度提高FLS-FE的性能。

采用不固结不排水（unconsolidated undrained，简称UU）三轴剪切试验与扫描电镜（scanning electron microscopy，简称SEM）观测，探讨了冻融循环作用下泥炭土的力学特性与微观结构演化，分析了冻融循环次数（0～30次）、围压（100～400 kPa）及纤维含量（0%～12%）对泥炭土力学特性的影响。结果表明：随着冻融循环次数的增加，土体的极限强度与抗剪强度均有所下降，且在最初的5次冻融循环中强度衰减最为显著；15次循环后，强度下降速率减缓，曲线趋于水平。纤维加筋显著抑制了冻融循环导致的强度下降，当纤维含量为12%时，增强效果最为显著；纤维在土体中发挥桥接作用，改善了土颗粒间的联结，增强了黏聚力，抑制了冻融过程中的颗粒位移与变形。扫描电镜揭示了随纤维含量的增加，纤维−土作用机制呈现渐进式转变：从局部纤维镶嵌发展至纤维交织缠结形成网状结构的演化过程；这种结构演化建立了稳固的团聚体间连接，增强了土体基质的完整性。经过30次冻融循环后，尽管冻融作用破坏了纤维与土体团聚体间的联结，但并未形成明显的贯通裂隙，证实了纤维加筋在减缓冻融损伤方面的有效性。本研究揭示了泥炭土微观结构与力学特性间的内在联系，为季节性泥炭冻土区地基处理及工程病害防治提供了重要的理论依据。

滚刀破岩是隧道掘进机（tunnel boring machine，简称TBM）掘进中的基本力学行为，学者们针对破岩理论开展了诸多研究，但基于这些理论计算的掘进参数与实际试验结果的对比分析却未见系统报道。对TBM滚刀破岩开展了理论与试验对比研究，首先梳理了挤压破岩、挤压−剪切破岩、挤压−张拉破岩3类破岩理论，总结了Evans模型、Roxborough模型、Wijk模型、上海交通大学（SJTU）模型、科罗拉多矿业学院（CSM）模型、Sanio模型、东北大学（NEU）模型等7个经典计算模型的法向力与滚动力表达式。依托笔者所在团队自主研发的TBM掘进综合试验平台，开展了低、中、高3种强度（25～95 MPa，梯度差约30 MPa）砂岩的室内掘进试验，获取了刀盘推力、扭矩、位移等关键参数。通过对比理论计算值与试验结果发现：CSM模型在推力和扭矩计算中均表现最优，偏差控制在26%以内，为优先推荐模型；Evans模型与NEU模型的计算值普遍低于试验值，适用于初步估算，为次优推荐模型；Roxborough模型、Wijk模型、SJTU模型与Sanio模型的偏差超过100%，需结合工程条件修正，为备选模型。本研究揭示了岩石强度对模型适用性的影响规律，可为TBM掘进参数预测与破岩机制研究提供理论参考。

采用融合了絮凝−固化−真空预压的理化复合法处理流泥能够实现流泥的高效资源化利用，但既有研究对该方法处理流泥的强度发展模型的认知尚不充分。本研究开展了系统的无侧限抗压强度试验，旨在剖析养护龄期、预压压力、等效初始含水率、固化剂掺量对理化复合法改性流泥早中期强度特性的影响机制。试验结果表明：改性流泥强度随养护龄期呈现前期快速增长、后期增速逐渐趋缓的增长规律；随预压压力的增大，改性流泥强度近似呈线性增长；固化剂掺量增加能显著提高改性流泥强度；等效初始含水率的增加则会降低改性流泥强度。通过对试验数据的挖掘与拟合分析，本研究创新性地构建了一种双曲线形式的强度发展模型，该模型全面涵盖了养护龄期、预压压力、等效初始含水率、固化剂掺量等关键参数，可为工程实践提供理论基础。

实际工程中岸坡消落带岩体不仅受干湿循环作用，还受到上覆应力的影响，特别是以泥岩为代表的碎屑岩类。为研究消落带泥岩在应力−干湿循环联合作用下的剪切力学劣化特性，选取三峡库区岸坡消落带典型泥岩为研究对象，开展考虑上覆应力−干湿循环联合的水−岩作用试验。结果表明：（1）应力−干湿循环联合作用过程中，上覆应力加速了泥岩剪切力学特性劣化，上覆应力越大，剪切应力−剪切位移曲线下降幅度越明显、斜率减小越显著，抗剪强度和残余强度越低；（2）泥岩剪切强度呈先快后慢再趋于稳定的劣化趋势，前5次循环劣化幅度占总劣化幅度的70%以上，且相同周期内，上覆应力越大，劣化幅度越大；（3）上覆应力的增加致使泥岩细观结构损伤劣化显著，促使裂隙扩展，增大水−岩作用接触面积，同时加速钙质胶结物溶解和伊利石、蒙脱石膨胀收缩等过程，使泥岩孔隙增多、结构松散。该研究成果可为三峡库区碎屑岩岸坡稳定性评价提供参考。

生物聚合物在边坡生态防护中具有广泛的应用前景，本研究通过一系列室内试验研究了黄原胶（xanthan gum，简称XG）改良砂土和边坡生态防护相关的关键性能，并验证了其防护效果，最后结合微观试验揭示了XG改良对边坡生态防护的作用机制。试验结果表明：XG可以提高砂土结构稳定性，其效果与掺量及养护时间密切相关。在1%XG、养护28 d的最优条件下，砂土抗压强度由0 kPa增至1 485.78 kPa，崩解率由100%降至50.99%，渗透系数降低了4个数量级，侵蚀量降至1.06 g/min，表面硬度达755.09 kPa。XG对植物生长无不利影响，并在一定程度上促进植物生长，XG−植物协同作用提高了砂土抗侵蚀性能。XG通过填充与黏结、覆膜与包裹作用改善砂土结构，在边坡表层形成一层致密的生物胶结层，其不仅具有良好的宏观性能，还可以减弱降雨、径流对内部坡体的影响，为植物生长提供稳定的土水环境，从而有效实现生态护坡。

非饱和土在长期荷载及环境变化作用下表现出显著的时敏特性，准确预测其率敏行为及时间效应对工程结构的变形控制与长期稳定性具有重要意义。基于非饱和土等效时间线理论，建立了非饱和时敏土屈服应力与基质吸力及黏塑性应变率的耦合关系。针对黏塑性率敏参数在饱和与非饱和状态间过渡的不连续性问题，提出了改进的参数演化规律。以边界面塑性理论为框架，通过将非静态流动法则推广至非饱和状态，建立了适用于三轴应力状态的本构模型。模型中边界面大小的演化规律由黏塑性体积应变、基质吸力及黏塑性体积应变率共同控制，能够有效描述黏塑性应变率与基质吸力对非饱和土时敏行为的耦合效应。通过与多种时敏土体在不同基质吸力与轴向应变率条件下的压缩、剪切及蠕变试验数据进行对比，验证了模型的合理性与有效性。验证结果表明，模型能够准确预测特定吸力水平下非饱和土的应变率敏感行为和蠕变特性。

为了解决低场核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，简称L-NMR）未冻水试验中不同温度下T₂谱的准确转换和水分赋存状态的界定问题，开展了饱和样与离心样的冻结L-NMR试验，研究了两种状态下未冻水演化特征，实现了冻结过程中T₂谱的准确转换和水分赋存状态的准确界定，据此分析了两个状态下未冻水的迁移机制。主要结论如下：（1）建立了冻结T₂谱温度矫正处理方法，据此分析了两种状态下土体冻结特征曲线（soil freezing characteristic curve，简称SFCC）的差异，发现了饱和样未冻水含量始终高于离心样，确定了水分赋存差异是导致该现象的主要原因，并找到了水分赋存状态的T₂阈值范围分别为薄膜水（0.038～0.396 ms）、毛管水（0.396～2.319 ms）、自由水（≥2.319 ms）；（2）基于未冻水演化特性与Gibbs-Thomson效应，确定了本试验适用的表面弛豫率p₂ = 49.49 nm/ms，实现了T₂分布到孔径分布转换，确定了r = 58.8 nm与r = 344.0 nm可分别作为本次试验薄膜水、毛管水和自由水的赋存孔径界限；（3）饱和样与离心样均存在薄膜水停止迁移的温度阈值，且饱和样的温度阈值高于离心样，薄膜水迁移截止温度受毛细管内孔隙水填充率控制，填充率高的土样薄膜水迁移截止温度高。

我国地形复杂多变、极端气候频发，导致边坡降雨侵蚀加剧。基于此，将植被护坡与微生物诱导碳酸钙沉淀（microbially induced calcium carbonate precipitation，简称MICP）技术相结合，以此增强边坡抗侵蚀性能。通过开展盆栽试验与大型边坡模型降雨试验，结合扫描电镜（scanning electron microscopy，简称SEM）微观试验，综合分析MICP对植被防护边坡径流侵蚀的影响，研究MICP−植被协同防护边坡的抗侵蚀特征及其机制。结果表明：（1）相比于未处理边坡，MICP−植被协同防护边坡的径流量增加，土壤的流失量减少；其中胶结液浓度为0.15 mol/L的防护边坡土壤抗侵蚀效果最优，相比于裸土边坡，径流量、土壤流失量分别降低了12.37%和90.74%，植被覆盖度提升了2.13%。（2）微观分析表明，MICP通过碳酸钙沉淀填补土壤孔隙，且碳酸钙晶体密度随着胶结液浓度提高而增多，增强土壤的黏结性，提高土壤抗剪强度，进而提高了土壤的抗侵蚀能力。（3）MICP−植被协同护坡在植被幼苗期之前以MICP化学胶结主导，在土壤表层快速形成碳酸钙沉淀胶结层加固边坡；植被成熟期后，通过MICP与植被的复合防护机制维持边坡稳定性，从而有效减少水土流失。该研究成果将完善MICP与植被协同护坡技术的理论体系，助力水土流失防治工作。

降雨诱发的水力冲刷作用是导致边坡失稳与破坏的重要因素。为揭示不同土工合成材料加筋方式对边坡水力冲刷特性的影响机制，开展室内边坡水力冲刷模型试验，对比研究未加筋（J1）、土工布加筋（J2）、土工布−土工格栅复合加筋（J3）、土工布−土工格室复合加筋（J4）4种工况下边坡的水力特征。结果表明：加筋材料改善了边坡水力响应特征，降低了整体含水率，增强了边坡稳定性和排水性能；土工合成材料加筋能减少孔隙水压力的累积速度和稳定值，并显著降低边坡土压力、沉降量和土体流失量，其中J4工况的效果最为显著，J3工况次之，J2工况较弱；复合加筋体系有助于提升边坡的抗冲刷性能，J4工况在水力冲刷试验中展现出最优的防护效果。该研究成果可为土工合成材料加筋方式的选取及边坡抗水力侵蚀机制的研究提供参考依据。

在深部煤炭开采过程中，层间岩体在高静应力与低频动载耦合作用下，易发生破裂与失稳，进而诱发动力灾害。为探究低频扰动条件下岩石破裂、变形及力学响应特征，开展了不同加载速率下含孔砂岩试样的单轴压缩试验。重点分析了扰动作用下砂岩裂纹演化规律、破碎弹射模式及动态应变响应特征。研究结果表明：（1）加载速率对砂岩力学性质具有显著影响，峰值强度随加载速率呈非线性增长。当加载速率提高至5倍时，单孔、双孔及三孔试样的平均峰值强度分别提高了9.67%、14.64%和9.44%。然而，随着孔洞数量的增加，砂岩整体承载能力下降，其平均峰值强度分别降低了12.58%、12.15%和13.23%。（2）砂岩的声发射（acoustic emission，简称AE）特征及应力−时间演化曲线均呈现明显拐点特征。在裂纹萌生阶段，AE活动较为微弱，而在破坏前AE事件出现显著突增，AE能量呈指数级增长。该特征可作为低频扰动条件下高应力砂岩发生动力失稳的重要前兆信息。（3）根据破坏形态以及表面剥落与块体弹射程度，砂岩破坏可划分为3种类型。I型、II型和III型试样的峰值强度比σ_c/σ_z平均值分别为0.959、0.765和0.687，表明不同破坏模式下其力学性质存在显著差异。（4）岩石试样的应变分布与孔洞数量密切相关。随着孔洞数量增加，加载过程中孔间逐渐形成明显的应力屏蔽区及水平拉应变集中区，这些区域成为裂纹扩展的主要通道。

炭质泥页岩软弱夹层在富有机酸环境中的时效性劣化是诱发岩土工程失稳的关键因素。为探明酸蚀作用下软弱夹层剪切特性及其蕴含的酸蚀机制，以四川黄山石灰石矿山的二叠系软弱夹层为研究对象，开展了草酸溶液浸泡后软弱夹层试样的直剪试验，并进行溶液pH值监测、电镜扫描和波速测试。研究结果表明：软弱夹层中的部分矿物成分能够与草酸溶液发生现象较为明显的化学反应，且浸泡溶液pH值随时间的增加而升高，最终呈现出弱碱性。草酸解离产生的H⁺通过溶解胶结矿物，显著增加微观孔隙率，并导致岩石声波纵波波速劣化具体表现为纵波波速增加、波速变化率逐渐减小。微观损伤进一步向宏观尺度传递，具体表现为剪切破坏形态随酸度增强发生显著演变；且酸蚀后软弱夹层的剪切破坏阶段的应力跌落现象明显减弱，塑性特征显著增强；随着时间的延长及溶液pH值的降低，软弱夹层的黏聚力和内摩擦角均有所减小，抗剪强度呈逐渐劣化的趋势，且强度的降低集中于浸泡初期（0～7 d）。最后，运用统计损伤理论，建立了适用于化学−荷载作用下的岩石统计损伤模型，并与室内直剪试验结果进行对比分析，验证了所建模型的正确性及合理性。

天然土层在形成的过程中往往具有非线性压缩特性和不同固结状态，不同固结状态下土体的固结规律存在差异。本研究综合考虑土体固结过程中孔隙比和渗透系数变化以及线性荷载作用，建立考虑孔隙比和渗透系数变化的超固结黏性土一维固结方程。为验证所提理论的正确性和适用性，采用GDS高级固结仪对陕西西安粉质黏性黄土进行一系列一维固结和固结过程中渗透联合试验。然后，采用有限差分法计算步骤，建立超固结土一维固结方程的有限差分方程，利用MATLAB编程对该固结方程进行求解，得到土体在一维固结过程中孔隙水压力、沉降量、固结度等的一维固结有限差分解。将有限差分解与一维固结渗透联合试验结果以及Terzaghi固结理论解进行对比分析，结果表明：考虑固结过程中土体孔隙比和渗透系数变化的固结理论计算得到的结果与实测值更为接近，更符合工程实际。另外，在不同先期固结应力下，考虑土体固结过程中非线性特性的固结速率较Terzaghi理论的固结速率小，但二者计算得到的土体最终沉降量基本保持一致。

珊瑚碎屑混淤泥土是一种由珊瑚碎屑颗粒与黏土矿物基质组成的生物成因混合土，广泛分布于热带沿海与岛礁地区。该类土通常具有高孔隙率、不规则颗粒形态和较大的破碎潜势，其工程特性与陆源粗粒土显著不同，传统土力学理论难以准确描述其变形和渗流行为。为深入研究其压缩过程中的变形与渗透特性及其影响因素，对不同珊瑚碎屑含量的珊瑚碎屑混淤泥土开展一维等应变速率固结试验，调查压缩性、渗透性与固结特性；引入骨架孔隙比与颗粒破碎率等参数，量化评价压缩过程中的颗粒破碎及其对变形和渗透特性的影响；通过扫描电镜观察试样压缩前后的微观结构变化，最终提出珊瑚碎屑混淤泥土的压缩−渗透特性微观机制。结果表明：珊瑚碎屑含量与有效应力共同控制珊瑚碎屑混淤泥土的压缩−渗透行为；在高有效应力和高珊瑚碎屑含量（体积含量大于30%）条件下，颗粒破碎会显著提高土体压缩指数，导致渗透系数和固结系数大幅降低；珊瑚碎屑混淤泥土的压缩行为实质上是土体微观结构从“骨架型”向“致密填充型”的演化过程；骨架孔隙比e₂能够有效表征这一规律，其中e₂ = 5可作为不同微观结构特征及其对压缩−渗透特性影响的划分阈值。本研究可为珊瑚岛礁工程建设提供力学参数和技术指导。

爆炸作用下，饱和钙质砂地基易发生振动液化，对上部结构物有显著致灾影响。开展了爆炸条件下钙质砂地基动力学模型试验，对比研究了饱和钙质砂地基和电解减饱和钙质砂地基的动力液化特性。研究发现：对于饱和钙质砂地基而言，其爆炸液化规律与爆炸振动、比例埋深、土中孔隙水压力的发展规律密切相关，上层结构的动力响应明显，加速度响应底层最大、顶层最小，上部结构立柱的应变底部最大，上部结构的最大位移发生在y方向；经1 A的恒定电流电解减饱和处理300 min后，饱和珊瑚砂地基的饱和度从100%降低到89.5%。在爆炸振动作用下，减饱和珊瑚砂地基最大超孔压降低约10%，结构物位移减小约25%，但上部结构物的加速度响应区别较小。结果表明，电解法减饱和措施对降低饱和钙质砂振动液化具有良好的效果，可为岛礁岩土工程安全稳定性提供重要参考。

地面塌陷严重威胁城市安全，因此研发原位监测与早期识别技术至关重要。本研究通过活动门试验模拟地面塌陷过程，结合光频域反射（optical frequency domain reflectometry，简称OFDR）和粒子图像测速（particle image velocimetry，简称PIV）技术，分析不同埋深光缆的应变监测数据，探讨了缆−土界面变形耦合性的影响因素。试验表明：随着活动门下移，光缆应变曲线呈现双峰特征，峰值位置与PIV捕捉到的剪切带扩展边界高度吻合；稳定土拱的形成可抑制破坏面扩展，降低拉应变峰值；增大围压及设置锚板能显著提升缆−土界面变形耦合性，若锚板间距过小，土体剪切带的重叠会削弱锚板对缆−土耦合性的提升作用。在塌陷过程中，锚板受剪切破坏面影响显著，光缆进入斜拉状态后，锚板力矩效应增强，在土体横向挤压下做旋转运动，旋转中心逐渐向其几何中心移动。该研究为优化地面塌陷监测方案提供了科学依据，并为塌陷机制研究与防治提供了参考。

软岩隧道大变形是实现隧道强国目标必须要攻克的工程技术难题。但是，目前围岩变形约束/释放与围岩压力及衬砌承载能力之间的关系仍未厘清，导致支护型式选择及设计参数确定依然存在理论瓶颈。为解决该问题，采用理论解析的方法对软岩大变形隧道进行力学建模与分析，试图建立它们之间的理论联系。首先，给出了围岩压力/衬砌承载能力与衬砌厚度之间关系的理论表达式，揭示了当衬砌厚度小于某一临界值时，增加其厚度诱发的围岩压力增长速率反而大于衬砌承载能力增长速率的理论原因。其次，以广义Kelvin模型表征围岩的时效变形，将让压衬砌的变形过程简化为变形释放阶段和变形控制阶段，建立了隧道围岩与让压衬砌相互作用的力学模型，给出了不同变形阶段的隧道/衬砌位移和衬砌压力解析解。进一步，将上述让压衬砌作用下的解析解退化为强支护作用下的理论解答。再者，通过与既有文献结果的对比，以及在实际工程中的应用，所建立的理论模型的可靠性得到了较好验证。最后，基于理论解答，开展了综合的参数分析，包括围岩变形能力、强支护衬砌厚度、隧道让压位移以及屈服支护阻力。结果表明：在某些大变形条件下，若使用强支护则所需的衬砌厚度过大，有必要采用让压衬砌。让压衬砌的让压位移和屈服支护阻力均存在合理的范围，必须结合围岩和衬砌自身的力学性质来确定。所提出的简洁隧道理论模型，对相关工程初期阶段的支护快速设计具有重要的理论支撑作用。

2025年3月28日缅甸中部发生了Ms 7.9级特大地震，造成了大量房屋损毁、人员伤亡以及经济损失。经过为期两周的现场调查，在地震重灾区的16个村（或社区）发现了典型的液化喷砂现象以及液化导致的房屋结构和基础设施的破坏，包括上百栋房屋、2座特大桥、部分道路路段和石油地下储罐等，同时还发现了液化侧移引发的大面积房屋垮塌和人员伤亡的罕见灾害案例。现场调查表明，此次地震触发的液化震害呈现出分布范围广、喷砂规模大、工程震害重等特点。液化产生的地裂缝是造成房屋结构毁坏的重要原因；地基承载力的丧失是液化对结构震害影响另一个因素，导致房屋结构的沉降与倾斜。此次地震液化是近年来报道的东南亚地区发生大规模地震液化事件，为该地区地震液化减灾技术和抗震救灾能力提升提供经验。通过对此次地震液化震害现象及特征分析，以期为我国地震液化减灾技术发展提供经验和启示。

水溶液侵蚀作用下，节理岩体剪切力学性能的持续劣化是影响边坡稳定性的重要因素。为此，以气−液循环的方式提出了气−液−固三相耦合作用下的动态溶蚀试验方法，开展了CO₂溶液环境下节理试样的动态溶蚀试验及直剪试验，阐明了节理试样剪切力学参数的劣化规律。同时，结合三维激光扫描和微观结构测试技术，揭示了CO₂溶液动态溶蚀作用下节理试样剪切力学性能的劣化机制。结果表明：节理试样的剪切−位移曲线呈现初期锁固、中期破坏、后期剪摩擦阻滑的三阶段特征。随溶蚀周期的增加，试样的剪切硬化特征及应力减小，其内摩擦角和黏聚力经30次动态溶蚀作用后分别降低了37.78%和29.73%。溶蚀作用引起的试样内部微观结构渐进损伤及孔隙发育造成的岩体抗压强度减小，以及节理面粗糙程度降低，削弱了节理之间的摩擦咬合作用，从而导致节理试样剪切力学性能的劣化。最后，针对节理边坡建立了考虑节理岩体剪切力学参数劣化的时变稳定性分析模型，发现节理边坡安全系数的衰减主要受控于节理剪切力学参数的劣化，并且由于应力状态的空间差异，随溶蚀周期的增加，边坡的潜在滑移路径由浅层逐步向深部节理迁移。研究成果可为边坡的长期稳定性评估提供可靠的理论依据。

碎石土滑坡具有空间变异性，其中不同粒度组成单元以不同差异程度、单元尺寸、排列方式组合，构成许多基本的具有不同强度量值水平、量值差异程度及其单元尺寸与排列等特征的组合结构（定义为空间变异基本结构）。揭示空间变异基本结构力学特性规律是利用位移特征判识滑坡稳定性的重要基础。对此，本研究在实例调查认识基础上，采用离散元数值模拟软件PFC建立了不同特征的空间变异基本结构条块数值模型，在推移式作用力下研究空间变异基本结构力学特性规律。研究结果表明，空间变异基本结构特征对碎石土滑坡力学特性有重要影响。空间变异基本结构各单元相互作用，各自的应力分布、变形表现及应力−应变关系等力学特性发生调整，相应的传力、抗滑作用具有结构效应，导致滑坡不同位置的位移特征存在差异。局部屈服、开裂从结构中的弱单元发展到强单元，从局部到整体。小变形时，滑体强单元为主导，承担大部分力；大变形时，力转而集中到滑体弱单元。结构变形方向指向其中弱单元，这决定了滑体对滑带分配力的大小和方向。滑坡坡表位移曲线簇特征由滑坡结构和其力学效应及外部作用力综合决定，据此提出了基于位移曲线簇的滑坡结构特征判识方法，利用位移曲线簇判断其结构性乃至具体结构，优化监测点布置，以提高滑坡监测的精度和可靠性。

跨流域长距离大断面输水隧洞施工过程中，多采用小直径钻爆导洞或隧道掘进机（tunnel boring machine，简称TBM）导洞先行开挖，以探明未知地质情况并进行围岩风险控制。由于工期及施工条件的限制，这些导洞将会存在较长时间。因此，需要厘清导洞条件下隧洞围岩应变能调整与破坏规律，为导洞开挖及后续二次扩挖提供技术支撑。本研究首先采用数值模拟方法揭示导洞开挖诱发的应变能调整规律，然后结合室内试验与现场试验进行验证分析。结果表明：当导洞开挖时，将会使二次扩挖掌子面附近的应变能先进行释放，然后在围岩深处重新积聚，再次积聚的应变能峰值显著降低，且应变能峰值距隧洞表面的距离逐渐增加并保持稳定。故导洞存在时，围岩受持续加载破坏试验中，声发射幅值降低，围岩破坏程度降低，且围岩破坏位置远离扩挖掌子面。结合现场试验结果可知，导洞开挖稳定段的应力释放深度较浅，距掌子面越近，围岩应力释放深度越大，且将会超过二次扩挖轮廓线，降低爆破扩挖与TBM扩挖的扰动程度。

在我国东南沿海地区，花岗岩残积土常被用作路基填料，其动力特性值得深入研究。交通荷载是具有多方向性的动荷载，而土体在交通荷载等多向循环荷载作用下的动力特性显著区别于单向循环荷载下的动力特性。采用双向循环大型直剪仪，在不同频率（0.02、0.05、0.1、0.15、0.2 Hz）的法向应力下对花岗岩残积土开展了一系列法向循环荷载作用下水平循环直剪试验，并基于离散元法（discrete element method，简称DEM）对花岗岩残积土的双向循环试验进行了模拟。研究结果表明：当法向应力频率从0.02 Hz增加至0.2 Hz时，花岗岩残积土的动剪切强度减小了15.29%，竖向位移增加了21.00%，能量耗散能力增大了25.71%。法向应力频率的增大导致颗粒集合体最大力链数量减少了6.14%，总力学配位数和细接触力学配位数分别增大了0.64%和0.81%，法向应力频率主要影响细颗粒的接触特性，进而导致总的接触特性发生变化。随着法向应力频率的增加，滑移能、滚动滑移能与冲击能分别增加了69.35%、50.52%和92.79%。

围绕青藏高原暖湿化背景下多年冻土退化的科学问题，结合G0615德马高速（香日德至花石峡段）地质勘察和环境监测数据，采用数值模拟方法研究了水分入渗加快粉质黏土层地下冰融化机制及水热状态演化规律。研究结果表明：地下冰的融化过程可划分为4个典型阶段，即冰吸热快速升温阶段、冰−水相变稳定升温阶段、冰融水快速升温阶段和冰融水稳定升温阶段。水分入渗显著增强了冰−土界面的传热效率，导致冰周土体的降温范围呈现先增大后降低的趋势，且随着入渗速率增大，降温范围峰值越早出现。地下冰的存在促使水分入渗发生绕流现象，而冰融化则逐渐减弱其对渗流的阻碍作用。当地下冰的截面积相等时，其形态从直立转变为水平状态后完全融化所需的时间趋于缩短。在水化热、冰−水相变和入渗路径动态调整等多因素耦合作用下，水平状态地下冰的融化对周围土体温度场与渗流场影响更加显著。本研究为理解暖湿化背景下高原冻土融化灾变过程提供了理论依据，并对发展更精准的地下冰融化预测模型具有支撑作用。