陡倾薄层状矿体在开挖扰动下，易呈现高切向应力导致边墙弯折破断或弯曲内鼓破坏，破坏模式与层理岩体的力学性质紧密相关。为研究思山岭铁矿层状矿体在剪切破坏过程中的变形和强度性质及破坏特征，开展不同层理倾角和围压下层状岩石三轴剪切试验。试验结果表明：思山岭层理铁矿石试样的峰值强度、轴向和环向变形、破坏模式受围压和层状节理角度影响显著。层理角度的增加使得试样抗剪强度呈现先增加后减小的趋势，轴向变形和环向变形呈现波浪形变化；围压的增加使得试样峰值剪切强度有显著的提高，轴向剪切位移也有增加的趋势，环向变形呈减小的趋势。层理铁矿石试样的破坏模式受层理倾角和围压控制，在层理倾角为0°和30°时，试样发生以应力控制型为主的破坏；层理倾角为45°时，试样发生应力-结构控制型的破坏；层理倾角为60°和90°时，试样发生以结构控制型为主的破坏。最后基于试验结果，给出了同时考虑中主应力和矿石层理倾角的破坏判据，研究结果可为思山岭铁矿的采场和支护设计提供重要支撑。

冻融过程岩石孔隙内未冻水含量变化是影响其力学特性的关键因素之一。以砂岩为研究对象，采用低场核磁共振系统（nuclear magnetic resonance，NMR）对岩石冻融过程（20、0、−2、−4、−6、−10、−15、−10、−6、−4、−2、0、20 ℃）孔隙水含量进行监测，分析未冻水含量随温度的演化规律，并探讨岩石冻融过程未冻水含量演化对其力学特性的影响。研究结果表明：（1）冻融过程岩石中孔隙水受温度影响显著，共经过5个阶段，即过冷段、快速冻结阶段、缓慢冻结阶段、缓慢融化阶段和融化加速阶段。（2）岩石在解冻过程中有明显的滞后现象。在相同温度下，岩样冻结过程未冻水含量明显高于解冻过程。与之对应，解冻过程的峰值强度和弹性模量相对于冻结阶段显著提高。（3）冻融过程的单轴抗压强度以及岩石弹性模量与未冻水含量的关系可由指数函数表示。冻结初期，岩石力学参数的变化主要受孔隙冰含量的增长及孔隙冰对岩石颗粒的胶结作用影响，随温度进一步降低，吸附水膜厚度下降，吸附能力增强，使孔隙冰与对岩石颗粒之间的整体性增强，岩石力学参数进一步发生改变。

针对路基填料受细粒污染后研究的不足，对路基填料交界层遭受细粒污染后的含砂道砟（sand-contaminated ballast，SCB）开展了大型直剪试验（direct shear tests，DST）。通过布设无线姿态传感器SmartRock对SCB剪切过程中内部颗粒运动进行监测，结果表明：（1）随着空隙脏污指数（void contamination index，VCI）增大，SCB抗剪强度呈下降趋势，脏污会改变道砟抗剪强度的剪应力-剪应变发展模式，通过幂函数回归方程得到了不同脏污程度下混合料抗剪强度包络图；（2）体应变呈现剪缩-剪胀的变化规律，基于幂函数构建的预测模型可准确描述SCB试件剪缩-剪胀过程中的临界剪应变与峰值体应变；（3）嵌入式无限SmrtRock传感器可以捕捉剪切面单个颗粒的运动规律。通过直剪试验反映了真实散体道床受列车荷载作用时，砟层内部颗粒的运动模式是多维的，与列车行车方向正交面的散粒体道床内部颗粒间相互作用力可由单向剪切作用表征。

煤体是多孔介质结构，水力压裂过程中液体会沿原生孔裂隙流失，即滤失效应，降低水力压裂施工效果。同时，煤层水力压裂压力变化与裂隙扩展之间的对应关系没有形成体系，无法准确判断水力压裂对煤体的损伤情况。为此，以乌东煤矿为研究背景，采用理论分析、实验室试验以及现场试验的技术手段，首先，以岩石力学圆孔问题围岩应力分析理论和煤体渗流理论为基础，结合孔壁应力集中诱发拉伸破裂准则理论，分析考虑滤失条件下的水力压裂起裂机制；其次，开展急倾斜顶煤水力压裂试验，依据试验煤样裂隙扩展情况，判断急倾斜顶煤压力曲线与煤岩体的破断关系；再次，开展现场水力压裂试验，进一步判断现场压力曲线与顶煤破断之间的关系；最后，总结分析出4种压力曲线演化规律，作为判断煤岩体水力压裂效果的依据。研究结果表明：当钻孔内部注水压力达到煤岩抗拉强度相等的拉应力时，孔壁出现首次开裂。水力压裂过程中，注水流量必须大于滤失量，且注水速率越大，憋压过程所用时间越短。压力曲线可划分为4种类型：①一次起裂型，②裂隙导通型，③流体滤失型，④二次起裂型。在压裂过程中流体滤失型占比越小压裂效果越优。该研究结果能够为现场水力压裂对煤体损伤效果提供判断依据。

地震诱发液化滑坡灾害严重，为解决含可液化土层边坡的支护治理问题，基于“防抗结合”的理念，集主动“排水”和被动“抗滑”为一体，提出了一种新型防液化抗滑桩。为检验新型抗滑桩的抗液化效果，基于黄河上游流域含可液化土层边坡的勘察资料，抽象概化含可液化土层的边坡模型，设计开展了新型抗滑桩和普通抗滑桩对比分析的大型振动台模型试验，得出了地震作用下不同类型抗滑桩支护可液化土层边坡的破坏模式和土体超孔压动力响应特性。结果表明：地震作用下，抗滑桩支护含液化土层边坡破坏模式为地震诱发-液化层上覆土层水平甩出-液化土层底部坡面鼓包剪出-抗滑桩前土体流滑堆积；相较普通抗滑桩，新型防液化抗滑桩可快速有效消散桩周土体超孔压，能有效防止桩周土体液化，达到防液化的设计目标。研究结果验证了防液化抗滑桩的可靠性，对减轻地震液化滑坡灾害具有重要参考价值。

我国中西部深埋隧道建设穿越大量层状岩体，在高地应力作用下层状岩石呈现出横观各向同性性质和显著的蠕变现象，极易引发隧道掌子面坍塌、支护结构破坏等工程灾害。为准确表征岩层倾角和时间效应对层状岩石力学性质的影响，基于分数阶微积分理论和蠕变柔量替代法，以元件组合模型为基础，建立了一种考虑损伤和岩层角度的横观各向同性非线性蠕变模型（T模型），并推导了一维和三维蠕变本构方程。T模型采用分数阶Kelvin模型描述减速蠕变阶段特征，采用Abel黏壶描述稳态蠕变阶段特征，采用瞬时塑性元件和分数阶非线性损伤黏壶并联来反映加速蠕变阶段特征。基于炭质板岩蠕变试验数据，采用最小二乘法对蠕变本构方程进行了参数识别。通过RMSE（均方根误差）、MAE（平均绝对误差）和R²（决定系数）的误差分析及与现有横观各向同性蠕变模型的对比，验证了T模型本构方程的拟合效果，表明T模型能更加准确地描述层状岩石各蠕变阶段的特性。研究结果为层状岩石隧道围岩长期稳定性分析提供理论依据。

研究地震动在软土层中的传播特性对建筑物抗震设防具有重要现实意义。根据地震动在离心振动台试验中的衰减特性，将获取的土样重塑成35%、45%、55%含水率的土样并进行常规物理试验。通过宏细观参数对比来设定模型中颗粒之间的团簇形态和颗粒之间黏结的切法向刚度、摩擦系数、泊松比、阻尼比等参数，并引入质量阻尼β_n和刚度阻尼k_n 来限制颗粒的运动状态，调节颗粒运动中的碰撞。依据不同含水率常规物理试验结果修正三相孔隙介质地层模型的细观参量，以研究在地震荷载下不同含水率的软土对峰值加速度传播衰减效应的影响。研究结果表明，在不同地震动条件下，峰值加速度在30 m深度段，软硬分层土质中呈现出先缓慢衰减后急剧衰减再回弹上升的变化规律。随着含水率增加，深度30～8 m地层内峰值加速度衰减倍率在2.33～2.70区间内增加；而深度8～0 m地层对应放大倍率则在1.60～1.23区间内减小。反应谱周期0.2～1.1 s对应中低频率范围，加速度值呈现增加趋势，在周期1.1～2.0 s内对应的是高频率范围，加速度值普遍呈现减小趋势，这与高频衰减效应一致。通过数值模拟与理论分析对比验证,初步探明了不同含水率条件下地震动在近地表的传播放大规律, 为评估地震灾害风险及提升地震防护提供了理论依据。

针对干法堆存赤泥堆场在水位变动下可能发生的失稳危险问题，采用自行设计的水位控制系统模拟水位变动下的赤泥坝体溃坝情况，揭示了不同坡比（1:2和1:1）赤泥坝体在水位变动下的浸润线、孔隙水压力、土压力的分布规律以及裂缝演化等破坏特征。试验结果表明：浸润线的抬升先快后慢，存在滞后性；浸润线下方孔隙水压力最大位置的水平土压力最大；不同坡比下，产生主裂缝原因不同，坡比为1:2时，在重力与水力综合作用下，坡面裂缝因赤泥坝体内部形成延伸至坡面的贯穿通道而产生；坡比为1:1时，坝顶处裂缝因浸润线下方产生滑动的坡体对上部坡体产生牵引效应而出现。利用有限元软件ABAQUS 对不同坡比赤泥坝体的应力场与渗流场进行了分析，得到了坝体坡面应力场及位移的分布规律，数值模拟计算的结果与模型试验结果一致。

持水特征曲线是研究非饱和土强度、变形及渗流特性的基础，室内直接测量持水特征曲线复杂耗时。为快速准确获取花岗岩残积土的持水特征曲线，开展了不同含水率原状花岗岩残积土的共振柱试验，研究了非饱和花岗岩残积土的小应变剪切模量特性，并分别基于双应力状态变量最大剪切模量预测模型和单应力状态变量最大剪切模量预测模型反演了花岗岩残积土的持水特征曲线。研究表明：含水率对花岗岩残积土小应变剪切模量影响显著，剪切模量随着含水率的增大而减小，随围压的增大而增大；基于双应力状态变量最大剪切模量预测模型反演的持水特征曲线与压力板试验获得的结果较为一致，并通过试验数据检验了双应力状态变量最大剪切模量预测模型的准确性，讨论了模型的力学机制。利用共振柱试验不仅能够直接研究非饱和花岗岩残积土的小应变剪切模量特性，还可以通过反演法确定花岗岩残积土的持水特征曲线，为持水特征曲线的获取提供了一种新途径。

针对细粒影响砾性土路基静力特性研究的不足，利用GDS三轴测试系统，开展了不同细粒含量和不同有效围压条件下的饱和砾性土固结排水三轴剪切试验，探究了细粒含量对砾性土静力剪切特性的影响。结果表明：（1）随着细粒含量的增加，应力-应变曲线的发展模式由应变软化转为应变硬化，存在细粒含量Fc=15%的临界阈值；（2）细粒的加入导致砾性土的主应力比、脆性指标、峰值强度、黏聚力和内摩擦角下降，而劣化指标上升，其中峰值强度和黏聚力劣化指标与细粒含量的关系可用二次函数描述，内摩擦角劣化指标则可通过三次函数描述；（3）随着细粒含量的增加，临界状态参数下降，有效应力路径呈现折返性，应力路径变短并向左偏移；（4）细粒的加入导致割线模量下降，体积应变-轴向应变曲线由剪缩-剪胀模式变为剪缩模式。

高填方箱涵顶部铺设柔性填料能够大幅降低涵顶土压力，但同时也导致涵侧水平土压力和摩擦力显著增大，这很可能引起新的结构病害。为了进一步改善高填方箱涵受力状态，通过模型试验研究涵顶-涵侧同时铺设柔性填料后箱涵受力特性和减载效果。采用模型试验探究了海绵和可发性聚苯乙烯板（expanded polystyrene board，EPS板）两种柔性减载时，涵顶、涵侧和基底土压力随填土高度的变化规律；并将土压力结果无量纲化处理后得到土压力系数，与既有柔性填料减载技术代表性研究成果进行对比分析，探讨涵顶、涵侧铺设柔性填料的减载效果。结果表明，在涵洞顶部和侧部同时铺设柔性填料能够有效改善箱涵的受力状态，涵顶和涵侧产生土拱效应，通过土拱将涵洞上部土压力转移到涵侧外部填土中，既明显缓解了涵顶土压力集中，又有效降低了涵侧水平土压力和基底压力。

锚杆框架梁在高烈度地震作用下存在节点处锚杆断裂、拔出而整体失效的破坏风险。基于在框架梁节点外锚头设置缓冲弹簧的柔性减震理念，设计并开展几何比尺为12的浅覆盖层-基岩边坡振动台模型试验。输入高烈度地震的人工合成波和汶川地震波，对比研究设置柔性外锚头对模型坡体振动加速度、锚杆轴力等地震响应特征的影响，分析锚杆轴力减载比随缓冲弹簧刚度的变化规律，探究柔性外锚头对锚杆地震能量响应及振动累积损伤的抑制效果。研究结果显示：设置柔性外锚头后，坡体加速度Arias强度沿高程的放大系数有所减小；随缓冲弹簧刚度减小，锚杆动轴力减载效果显现，减载比为72%～89%，且锚杆震后预应力变化幅度降低；锚杆动轴力的频谱分析和锚固界面线性累积损伤计算表明，易引起结构损伤的中高频段能量响应显著减弱，锚杆体受拉疲劳累积损伤及锚杆-砂浆锚固界面剪切累积损伤程度均明显减小，采用柔性外锚头可有效控制高烈度地震过程中的结构损伤。

以新疆天山北麓典型砂土与荒漠植被骆驼刺根系为研究对象，研究不同冻结温度下含水率及骆驼刺根系含量变化对砂土冻融变形的影响，模拟自然冻融条件开展室内单向冻结试验，利用正交试验确定各因素与砂土冻融变形的相关性和显著性，分析砂土在不同含水率、冻结温度和含根量下的冻融变形机制，提出了砂土冻融变形拟合公式。结果表明：3种不同因素对冻融砂土最大变形量影响的主次顺序为含水率>冻结温度>含根量，冻融砂土最大变形量与含水率呈线性正相关，而与冻结温度呈线性负相关，与含根量呈二次函数关系；低含水率素砂土与含根砂土在冻结前期发生冻缩现象，在融化阶段发生融胀现象，而高含水率素砂土与含根砂土在冻结前期发生缓慢冻胀，融化阶段发生融沉现象。基于此规律建立了多因素回归模型，该模型能够较准确地预测冻融砂土的最大变形量，同时能够为寒旱区植被生态护坡的安全评价提供参考。

深部咸水含水层具有巨大的CO₂封存潜力，研究致密砂岩CO₂−水两相驱替机制对实现高效安全的CO₂咸水层封存具有重要意义。对两个具有不同孔隙结构特征的低渗透砂岩开展了CO₂−水两相驱替试验，利用核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）和磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术对气驱和吸水两个阶段气水两相的分布进行了定量及可视化研究，分析了岩芯孔径分布、非均质性及渗透率差异等对两相驱替特征的影响机制。研究表明在气驱阶段CO₂相优先被捕获在较大的孔隙中，大孔分布较多的岩芯表现出更高的CO₂饱和度；但在吸水阶段小孔占比更高、渗透率更低的岩芯内捕获的CO₂相不易被水驱走，表现出更高的CO₂封存效率；岩芯局部渗透率变化对最终的残余气分布影响显著，渗透率较低的区域具有更高的最终残余气饱和度和封存效率。研究可进一步完善CO₂咸水含水层封存项目中的储层优选、高效封存以及安全性评估等理论体系。

干湿循环和酸雨侵蚀下污染土固化效果将产生劣化。针对碱激发高炉矿渣固化/稳定化的铬污染土进行酸性条件下的干湿循环试验，通过毒性浸出和加速浸出试验研究固化体中铬浸出规律和机制，通过扫描电子显微镜和能谱分析揭示微观机制，通过表观扩散系数评价长期稳定性。结果表明：中性pH下短期干湿循环后，高炉矿渣进一步水化，总Cr和Cr(VI)浸出浓度减小，随干湿循环次数增加生成了更多钙矾石，其膨胀产生微裂缝导致浸出增加；酸性干湿循环时，钙矾石首先溶解，通过置换作用，固定的Cr(VI)被释放，随酸性增强水化硅酸钙凝胶溶解，生成的石膏导致更多微裂缝，大量铬因包封作用减弱而浸出，而水化硫铝酸钙仍保持稳定。对数的累计浸出比例-时间斜率在0.373～0.675之间，使用纯扩散解析解拟合的误差基本小于0.5%，扩散是铬浸出的主导机制，但pH=3下18次干湿循环后溶解作用占比增加，不再满足扩散主导的判定标准。中性、弱酸性、强酸性干湿循环后固化体中铬的迁移性分别为低、中等、高，将固化土资源化利用时应采取措施减少酸雨入渗和干湿循环。研究为固化污染土长期稳定性评价提供了借鉴。

近年来，西北地区极端降雨导致黄土路基边坡失稳滑坡现象多发，为解决此类工程事故，以钢渣（steel slag，SS）和煤矸石（coal gangue，CG）为原材料、水玻璃和脱硫石膏（desulfurization gypsum，DG）为活化剂制备了一种高强度的钢渣-煤矸石地聚物（steel slag-coal gangue geopolymer，SC-GP）来固化黄土。首先通过28 d无侧限抗压强度（unconfined compressive strength，UCS）试验确定了SC-GP的最优配合比。然后以SC-GP的最优配合比制备不同养护龄期和SC-GP掺量的固化土试样，通过UCS试验、直剪试验、崩解试验、X射线衍射（X-ray diffraction，XRD）试验、扫描电子显微镜（scanning electron microscope，SEM）试验和压汞法（mercury intrusion porosimetry，MIP）等试验从宏观和微观两个方面研究养护龄期和SC-GP掺量对固化土力学性能的影响规律。结果表明：SC-GP的最优配合比SS:CG:DG为40:54:6，水玻璃模数为1.2，水玻璃掺量为22%。SC-GP可以显著提升黄土的力学性能，并有效减缓固化土在水中的崩解率。当养护龄期达到28 d时，SC-GP掺量为20%的固化土UCS和黏聚力分别为359.09 kPa和112.76 kPa，分别是重塑黄土的3.45倍和2.3倍，且在300 min内固化土在水中几乎不发生崩解，崩解率不到1%。微观机制研究发现，SC-GP固化土中产生了许多C-S-H（水化硅酸钙）和C-A-S-H（水化硅酸铝钙）等胶凝物质；大孔径孔隙体积减小，而小孔径孔隙的体积相对增大。

为明确交通荷载作用下漫灌区粉质黏土的动力变形特性，通过开展单样逐级和多样恒定幅值的循环加载动三轴试验，研究了围压、偏压固结比、排水条件、动荷载频率和循环应力比等因素对粉质黏土累积塑性应变和残余动孔压发展规律、滞回曲线演化特性以及软化指数的影响。结果表明：土体在动荷载作用下的累积塑性应变和残余动孔压的发展具有一致性，根据安定性理论可以将试样在不同试验条件下的动力行为划分为塑性安定、塑性蠕变和增量破坏3种典型情况，在试验基本工况下，塑性安定、塑性蠕变和增量破坏3种动力行为的界限循环应力比分别在0.30和0.40附近；处于塑性安定状态不排水试样的滞回特征明显，滞回曲线呈S形，随着加载的进行土体存在刚度退化现象；不排水试样的累积塑性变形小于排水试样，在较低循环应力比下排水和不排水条件土体的软化指数分别稳定在1.15左右和0.91左右；通过灰色关联度分析发现，循环应力比对累积塑性应变和孔压比的影响程度最大，围压对软化指数的影响程度最大；确定了适用于漫灌区粉质黏土的累积塑性应变模型的相关参数，预测效果良好。

为研究不同类型围护桩联合作用下基坑地层土体支护力学响应特征，以济南轨道交通4号线林家庄车站基坑工程为依托，针对现场首次采用的钢管桩-灌注桩复合支护形式，构造提出了复合桩作用下地层支护应力解析分析模型与计算方法，分析了不同地层深度与桩间距下地层内部最大主应力分布特征及成拱效应规律。在此基础上，根据最大主应力支护迹线与桩间土拱轴线关系，提出了钢管桩与灌注桩间隔布设下桩间成拱分析模型，由内拱与外拱共同承担地层侧向土压力，推导了合理桩间距S和荷载分担系数λ 的理论公式，并讨论了钢管桩、灌注桩的承担荷载能力关系。最后，结合具体工程实例验证了土拱分析模型的有效性，分析了内摩擦角、黏聚力、桩径等不同参数对合理桩间距S和荷载分担系数λ 的影响规律。研究结果表明：钢管桩-灌注桩复合支护下，合理桩间距S随着内摩擦角、黏聚力、桩径的增加而增大；荷载分担系数λ 随着内摩擦角及黏聚力的增加而增大，相应的外拱承担荷载的能力逐渐增强；当其他参数不变，钢管桩直径增大时，外拱承担荷载能力会逐渐减小。

能量桩是一种兼具承载与换热功能于一体的建筑节能新技术，然而，既有研究主要围绕能量桩桩顶处于自由无约束状态或者桩基−承台/筏板等刚性约束状态，对于柔性约束状态下能量桩的热力响应机制尚不清楚，尤其是能量桩桩基复合地基的作用机制知之甚少。依托河南平舆坝道工程医院超低能耗绿色建筑项目，开展褥垫层对预应力高强混凝土（prestressed high-strength concrete，PHC）能量桩热力响应特性影响的现场试验；实测温度和荷载联合作用下桩身温度及应变的发展规律，初步探讨了约束应力、热致侧摩阻力、轴向位移、桩−土应力比、邻桩响应特性等演化规律。研究结果表明：试验条件下，褥垫层影响下桩顶处（0.133L）的约束度约为65%；加热96 h后，距桩顶0.133L～0.333L处表现较小的负摩阻力，桩顶处（0.133L）产生的最大向上轴向位移约为桩径的0.14%；加热120 h后，距桩顶0.333L处的桩−土应力比增长了近3倍。

岩体的非均匀性、离散性是其显著的特点，节理岩体作为不同尺度岩块所组成的复杂块系结构系统，因各行业对岩体结构与完整程度的划分指标、标准不同，且多存在定性描述，导致所得数据、结论存在行业阻隔，难以通用。基于无权无向图实现了随机节理网络模型的快速、批量构建，并采用连通域检测、广度优先搜索等算法对所建仿真模型进行了块体度分析、等效筛分，以原始闭合块体面积，独立有效块体和重构有效块体放大面积作为块度解构的参数源，定义了节理岩体块度等级量化指标——岩体块度指数RBI_2D。区别于传统岩体质量评定中以结构面为基底的模式，提出了节理岩体块度解构归一化处理与量化评定方法，基于相关行业标准与工程现场实际，分别对不同岩体完整程度的节理岩体进行了仿真模拟，并建立了岩体结构类型与RBI_2D的对应关系。集成开发了节理岩体块度解构归一化处理评定系统，并将其应用于包银铁路甘德尔山隧道的岩体质量评价与围岩分级中，所得结果与现场实测一致性较好。研究成果对围岩等级评定中岩体完整程度指标的获取提供了另一有效途径。

煤炭是我国的主体能源，是国民经济的压舱石。内蒙古石拉乌素矿区因其特有的高位厚硬岩层赋存特征使得大能量矿震频发，严重制约着煤炭安全开采。大能量矿震的诱因是高位厚硬岩层破断，因此探明不良地质条件下高位厚硬岩层破断的力学机制已成为亟待解决的科技难题。以石拉乌素煤矿1206A工作面和1208工作面为研究背景，在Reissner厚板理论的基础上，考虑自重应力场的影响，推导了四边固支厚板的挠度、转角、剪力、弯矩和最大拉应力的解析计算公式；考虑水平地应力场及其转移的影响，建立了高位厚硬岩层破断判据，并基于MATLAB平台编制了厚硬覆岩初次破断步距的计算程序。最终，依托该程序系统研究了工作面宽度、覆岩厚度以及上覆荷载对厚硬覆岩初次破断步距的影响规律。

补桩是桥梁施工中常见的一种补救措施，由此产生的不对称桩基按照现行公路规范计算，结果不闭合也不稳定。在m法的基础上提出了不对称直桩的计算方法，首先计算单桩刚度，在承台底处汇总成群桩刚度；然后建立纵横向关联的平衡方程，承台底荷载按不对称结构重新进行荷载组合，代入平衡方程求解出承台位移；再依次计算出每根桩的桩顶外力，接着按现行规范进行后续计算；最终实现不对称桩基的计算。经验证，该方法计算准确、快捷、便于操作，可纳入规范。工程应用表明，承台四周补桩法受力合理且容易施工，具体操作是：边桩损坏时，在承台最近侧对称地补打2根桩；角桩损坏时，在承台两端各补1根桩；中间桩损坏时，在承台最近侧补打1根桩。为节省成本，可在废桩1～2倍桩径范围内坏1补1，但因不满足最小桩间距要求，应慎用。

我国东南沿海海域广泛分布含封闭小气泡的海洋软土，小气泡的存在将对其压缩性产生很大影响。有限体积法有助于建立与流体模拟一致的海床动力响应计算方法，进而实现波浪-海床相互作用的模拟。矢量分解方法能显著提高分步解法的稳定时间步长，且该解法易于在开源有限体积法平台OpenFOAM上实现，故其具有高效与通用的特点。算例分析表明：所提出的分步求解算法能合理反映高饱和度含气土的动力响应；小气泡的存在将极大降低高饱和度含气土的瞬时孔压响应与孔压幅值，且考虑重力作用时，饱和度的下降会导致动孔压相位滞后。

为了研究非均质岩石水力裂隙的扩展特征，采用中心点法随机场理论对岩石的物理力学参数进行随机化处理，同时实时追踪新生裂隙表面并施加压力模拟压裂液与裂隙壁面间的相互作用，基于键型近场动力学方法建立了模拟岩石水力压裂过程的数值计算模型。根据含预制裂隙岩石压缩破坏过程的试验结果，验证了计算模型的有效性，并探究了岩石弹性模量空间变异方向、波动范围及射孔间距等因素对岩石水力裂隙演化特征的影响。结果表明：当岩石弹性模量呈层状分布时，其水力裂隙倾向于沿着结构薄弱面扩展；而当参数分布无方向性时，水力裂隙的扩展表现出强随机性，裂隙网络趋于复杂化。当参数波动范围较小时，岩石弹性模量离散程度较高，在水力压裂作用下局部会产生应力集中，易于形成复杂的裂隙结构；而较大的参数波动范围会使岩石趋于均质化，水力裂隙分支呈单一化扩展，使得裂隙扩展率相对较低。双射孔作用下均质岩石裂隙扩展呈对称分布，射孔压力使得射孔之间区域的裂隙扩展受到抑制作用，导致主裂隙倾向于向两侧边界扩展；而双射孔作用下非均质岩石水力裂隙扩展出现竞争关系，在应力集中效应和材料非均质性的共同作用下使得一条水力裂隙优先扩展后抑制另外一条裂隙的发展。

与传统的静力触探仪相比，球形贯入仪投影面积大，适合预测黏土的不排水抗剪强度，在海洋岩土勘察中具有显著优势。然而，当球形探头在粉质黏土或黏质粉土中贯入时，探头周围的土可能处于部分排水条件，进而影响贯入阻力。已有研究多集中在正常固结土，还不能考虑部分排水条件与土体超固结比的耦合作用。在此采用有效应力形式的大变形有限元方法，模拟球形探头在超固结土中的长距离贯入过程，对比已有的离心模型试验和现场测试，验证了大变形模拟的可靠性。进而获得球形探头处贯入阻力的骨干曲线，建立超固结土中贯入阻力与部分排水条件的关系。基于大量变动参数分析，提出了利用球形仪在超固结土中贯入阻力预测有效内摩擦角的新方法，其中归一化贯入速度可量化部分排水程度，不再需要量测贯入过程中的孔压。

大量的岩土工程例如大体积混凝土结构需要分布式的裂缝监测，光纤监测技术可以实现分布式监测。为了探究分布式光纤与大体积混凝土的耦合性能，开展了理论分析、数值模拟和室内试验研究，并在大体积混凝土筏板基础中进行了应用。结果表明：基于剪切滑移理论建立的光纤在受压状态下的应变传递模型能够实现对光纤应变传递效率的精确量化，并采用数值模拟验证了该模型的准确性和可靠性。通过对钢筋混凝土梁采用不同的光纤布置方法，并进行三分点分级加载试验，研究了不同布置方式下光纤与混凝土的耦合性能，结果显示沿箍筋垂直方向布设光纤与混凝土具有更好的耦合效果。大体积混凝土筏板基础的现场光纤监测应用研究表明，光纤传感器与大体积混凝土结构具有良好的耦合性能，准确监测到了筏板基础浇筑后各关键区域的应变演化过程与规律。研究成果为分布式光纤技术监测岩土工程结构的变形提供了理论基础和关键技术。

电阻率层析成像法（electrical resistivity tomography，ERT）已逐步应用于环境岩土领域，但针对软土区域有机污染识别的适用性仍缺少系统论证和应用实例。通过对上海某化工企业进行高密度电法测试，并采用钻孔取样验证和污染特征相关性分析等方法，有效地识别了该企业的污染特征。结果显示：场地污染区域均呈现局部高阻（70 Ω·m以上）和局部包裹状的显著特征，通过钻孔开挖验证了高密度电法在软土区域判别非水相有机污染的有效性；对纵向数据进行分析计算，发现污染区域点位电阻率随深度呈现先降后增再降的趋势并具有较低的相关性；根据污染划分结果建立长期监测系统，提出了一种基于图像灰度相关性理论的连续ERT监测信息定量评价方法，并通过入渗试验全过程反演计算图像相关系数，可实现非水相有机污染物的快速预警，为企业的污染泄漏快速判定、监测预警提供理论和技术参考。

声发射（acoustic emission，AE）监测技术广泛应用于室内力学试验和混凝土损伤评估中，而微震监测技术则普遍用于矿震、岩爆等灾害预警。P波到时拾取是两种技术的基础与关键，通过对P波到时数据处理分析，可确定微震源位置并反演破裂机制。基于自回归模型（autoregressive model，AR模型）和赤池信息准则（akaike information criterion，AIC）的AR-AIC算法是目前应用最广泛、拾取精度较高的方法，但双序列AR模型限制了整体拾取效率，同时对低信噪比及刺突信号拾取效果也较不稳定。利用单序列AR模型在信号达到后出现的方差陡增效应，在方差项的基础上，引入一个减小因子，提出一种更加高效、准确、稳定的方法——AR-VSP (autoregressive model-variance surge phenomenon) 算法。利用声发射试验得到真实的AE信号进行到时拾取，发现AR-VSP算法准确率为96%，高于AR-AIC算法的91%，拾取速度也提升了50.06%，且抗刺突干扰能力更强，鲁棒性也更佳。