高黏粒含量吹填场地在运营中因大变形固结与流变叠加效应导致地基变形显著，严重威胁工程安全。以高黏粒含量吹填土为研究对象，通过室内试验分析了土体大变形固结与流变特性，推导了大变形固结有限元方程，建立基于分数阶导数的流变本构模型，构建考虑大变形固结与流变叠加效应的有限元模型；利用模型箱试验对数值模拟进行验证，分析了荷载作用下该叠加效应对表面沉降的影响。结果表明：大变形固结过程吹填土应变-时间曲线呈现显著的衰减特征，且后期逐渐显现流变效应；吹填土流变变形具有明显的非线性特征，其中非线性黏塑性变形阶段占流变变形主要地位，该阶段变形量约占流变总变形量的59%；随着固结时间的增加，吹填土排水量和表面沉降呈现先快速增加而后稳定的趋势。该数值模拟能很好地反映吹填土大变形固结与流变叠加效应，模拟值与模型箱实测值较为一致。

为阐明球孔在不排水条件下非饱和土中的扩张机制，以考虑吸力硬化的修正剑桥模型和液相方程为基础，通过关联流动法则、对数大变形几何关系与平衡方程，建立了球孔塑性区应力、基质吸力和孔隙比关于辅助变量的增量控制方程组，继而以弹塑性交界处为边界条件迭代求得球孔塑性区新解，并讨论所得解答的合理性、沿径向变化以及扩孔压力因素影响。研究结果表明：所得球孔扩张塑性区新解既合理考虑了扩孔程度、吸力硬化和密实度，又未简化偏应力与平均应力，其参数物理含义明确且合理性得到文献饱和土球孔扩张不排水半解析解与非饱和土球孔扩张不排水自相似解的验证，具有理论意义和广泛的应用前景；在球孔塑性区内，径向有效应力与环向有效应力不断降低，而基质吸力逐渐增大、孔隙比先近似线性增大后缓慢增大，致密土体发生体积剪胀而孔隙比先增大后减小；孔径比、初始吸力与初始孔隙比均显著影响扩孔压力，且扩孔压力曲线在不同初始吸力或初始孔隙比时相互平行。

煤矿地下灾害的主要诱因是受人为采动与煤炭资源被采出影响而导致围岩发生应力集中以及高强度卸荷，尤其是在围岩受承压水影响时，易失稳破坏，进而致使灾害的发生。基于此，借助Rock Top多场耦合试验仪开展了渗流-采动应力耦合作用下砂岩力学特性与能量演化规律试验研究。试验结果表明：（1）砂岩全应力-应变曲线可划分为5个阶段，砂岩开始卸荷后，由以轴向变形为主转为以环向变形为主。（2）砂岩的峰值应力随卸荷水平的升高而增大，随渗透压差的增大，砂岩峰值应力因受围岩与水压叠加影响而规律性不明显。（3）砂岩卸荷水平越高，其峰值应力处的轴向应变值越大，高卸荷水平下砂岩的轴向变形更明显；砂岩剪胀角曲线演化规律大致遵循“增―减―增―减”的规律，低卸荷水平下砂岩扩容现象更显著。（4）随初始卸荷水平的升高，砂岩的弹性应变能密度整体呈增大趋势；弹性应变能密度能量分配系数随岩样轴向应变的增加而呈现先增大后减小的规律。（5）砂岩的弹性应变能瞬时能量分配系数随岩样轴向应变增大而呈现“增―减―增”的变化规律；砂岩弹性应变能储能能力在其进入弹性变形阶段后达到峰值，其释能能力在进入残余应力阶段前达到峰值。

为弥补常规三轴压缩条件下岩石蠕变破坏时间预测模型较少及其精度不高等不足，基于Norton蠕变本构关系，将Kachanov岩石蠕变破坏时间函数的蠕变应力用等速蠕变速率函数替换，建立常规三轴压缩条件下一种新的岩石蠕变破坏时间预测模型，提出了模型参数确定方法并分析了其影响因素。开展砂质泥岩常规三轴压缩蠕变试验，同时统计5种不同类型岩石蠕变破坏时间试验数据，对新建模型的合理性和精确性进行验证。结果表明：常规三轴压缩条件下，岩石等速蠕变速率的对数与其蠕变破坏时间的对数呈线性关系；新建模型可以削弱试样之间非均质性和不均匀性给预测结果带来的不利影响，其适用性相对于从蠕变应力角度建立的预测模型更加广泛；6种不同类型岩石蠕变试验结果与新建模型预测结果基本吻合，验证了其精确性和合理性。

在外荷载作用下，岩体内岩桥破裂贯通导致的结构失稳破坏是边坡及采矿工程中常见的问题，量化并揭示岩体破裂前兆特征是保障围岩稳定性及断裂失稳的重要内容。为探究裂隙岩石变形破坏过程中破裂前兆特征及断裂失效机制，开展了6组不同岩桥角度的裂隙砂岩单轴压缩试验，分析了其力学强度、破断模式、声发射多重分形特征，讨论了不同声发射参量方差与关键断裂特征点之间的时间间隔，得到了基于声发射撞击率时间函数及声发射参量方差的前兆识别及预警时间。结果表明：当岩桥角度由0°增至150°时，裂隙砂岩的弹性模量与峰值应力呈现出先降低后增加的“倒置”高斯型变化趋势，且在60°时取得最小值；试样贯通破坏模式由压剪裂纹主导的间接贯通破坏向拉剪裂纹主导的直接贯通破坏转变；频谱宽度∆呈现出先降低后增加的演化趋势。声发射撞击率时间函数和声发射参量方差能够有效识别破裂过程中的早期预警点、亚临界断裂点、不稳定断裂点和最终失效点。对比3种关键断裂特征点的预警时间发现，声发射能量方差法的预警时间最短，而声发射上升时间方差法的预警时间最长；相比声发射计数方差和声发射上升时间方差，声发射能量方差作为前兆因子对岩石关键破裂点识别的敏感性较高。

纳米材料改性能够显著提升工程材料的力学特性与腐蚀环境下的强度耐久性，但纳米改性对地聚合物隔离墙材料基本特性以及冻融循环作用下耐久性的影响尚不明确。采用纳米二氧化硅（nano silica，简称NS）以及氧化石墨烯（graphene oxide，简称GO）两种纳米材料对粉煤灰基地聚合物进行改性，系统测试了材料的坍落度、水化热、渗透系数以及抗压强度，分析了纳米材料种类及掺量对隔离墙材料基本特性的影响规律；通过冻融循环试验研究了纳米改性对地聚合物隔离墙材料耐久性的影响。结合傅里叶变换红外光谱分析、扫描电子显微镜测试以及压汞试验，揭示了纳米材料的改性机制。研究结果表明，纳米材料掺入会使渗透系数相比未改性前增大，随着NS掺量的提高，纳米颗粒填充材料孔隙使渗透系数降低，而GO掺量的增加会加速地聚合反应从而降低材料渗透系数。NS通过微集料效应细化孔隙结构以及纳米核效应诱导二次水化产物填充裂缝，减缓冻融循环对材料的破坏速度，提升了材料的冻融循环抗渗耐久性。GO的加入导致冻融循环过程中GO纳米片以及与其桥联的地聚合凝胶同时发生剥落，形成区域性破坏，对材料结构影响显著，降低了冻融循环抗渗耐久性。

为探究深地灰岩在不同围压下的破坏过程，选取了来自于云南会泽某矿1 104水平的灰岩放在10、20、30、40、50、60 MPa共6种围压条件进行三轴压缩试验，并全程同步采用声发射技术监测。针对不同围压下灰岩的应力-应变、振铃计数、累计振铃计数、能量计数、累计能量计数及破坏形式进行分析。研究结果表明：在不同围压条件的作用下，灰岩受轴向施压会依次历经弹性变形阶段、屈服阶段、塑性发展阶段及脆性破坏阶段4个过程；不同围压下的灰岩加载时内部裂隙发展引发的声发射能量变化和振铃计数曲线起伏有相似的变化规律，同时两者的峰值强度随着围压的增大而逐渐降低；灰岩的破坏形式以剪切破坏为主，围压为10 MPa破坏时呈“Y”形裂纹，其他围压下破坏时呈“I ”形裂纹；高围压下灰岩破碎程度降低，次生裂纹的发展缓慢且更不易被破坏，抗压强度更大；灰岩破碎完整度随围压的增大而增加。

岩质边坡稳定性分析中，大尺度裂隙岩体力学参数的确定是亟待解决的难点问题。利用无人机（unmanned aerial vehicle，简称UAV）倾斜摄影测量技术获取厘米级边坡三维实景模型，基于VS+C#开发平台和OpenGL三维图形引擎开发技术研发了以线、面交互方式识别岩体结构的软件SlopeRMI，实现了基于研究区域高精度三维实景模型对岩体结构面特征的高效识别和统计。同时，提出了以目标岩石质量指标（rock quality designation，简称RQD）为约束条件的合成岩体技术，生成了能够直接融入岩石力学特性、结构面力学特性、结构面几何形态3个要素的大尺度岩质边坡计算模型，避开了大尺度岩体力学参数获取的难题，提供了大尺度岩质边坡稳定性精细化分析可靠的路径。研究方法在依托的边坡工程中成功开展应用，证明了该方法具有较高的工程应用价值。

两淮矿区广泛分布着钙质黏土层，其具有冰点低、冻胀性强、遇水易崩解、强度低等特点，对冻结法施工提出了严峻挑战。为探究冻结钙质黏土在复杂应力路径下的力学响应，通过ZSZ-2000冻土真三轴试验平台，开展了不同围压、温度、含水率和中主应力系数条件下的真三轴压缩试验，分析了冻结钙质黏土在其影响下的强度和变形特性。试验结果表明：冻结钙质黏土强度与中主应力系数b 和围压呈现出良好的二次函数关系，与温度呈负相关，与含水率呈正相关。随着含水率的增加，其破坏强度的增长速率逐渐降低。破坏强度受中主应力效应和围压效应的共同控制，均表现出明显的强化-弱化双重作用，并存在临界中主应力系数b_c=0.75，临界围压σ_3c =3 MPa。随着围压的增大，体应变由先剪缩后剪胀逐渐转变为纯剪缩的特性，且随着b 值的增大，试样峰值体应变逐渐变大。基于试验结果，建立了考虑温度、含水率和中主应力系数影响的改进邓肯-张模型，并验证模型的可靠性。研究结果可为冻结壁设计优化和深部冻结法凿井提供理论依据。

我国水利工程建设面临着强震、深厚覆盖层的复杂环境条件，深埋砂土的液化判别问题日益突出，但现有的基于标准贯入试验（standard penetration test，简称SPT）的液化判别方法均具有一定的深度适用范围，无法与目前的工程需求相匹配。分析了国内外基于SPT液化判别方法的差异，总结了砂土液化的3个主要影响因素：土体环境、土体性质、动荷载，并探究了各因素对计算结果的影响。同时，在理想场地条件下，计算了不同方法下深埋砂土的临界标贯曲线。结果表明：由于参数计算方法不同，各方法在相同埋深下的临界标贯击数存在差异；临界标贯曲线随细粒或黏粒含量增加呈现出不同的变化趋势；在相同条件下，临界标贯击数随震级或峰值加速度的增大而升高。目前基于SPT的国内外液化判别方法具有不同的深度适用范围。临界深度或临界上覆有效应力对深埋条件下砂土的液化判别影响也值得进一步分析。

大量试验研究表明，颗粒破碎会改变钙质砂的粒径分布曲线，并影响其力学特性。因此，探究钙质砂的颗粒破碎特性并建立相应的破碎演化模型至关重要。首先，开展了一系列等压固结试验和三轴压缩试验，系统探究了加载路径、围压以及轴向应变对钙质砂颗粒破碎的影响规律。其次，通过分析颗粒破碎和平均有效应力以及应力比之间的内在联系，在一个统一的框架下合理地量化了上述因素对颗粒破碎的影响。最后，基于上述工作以及结合Hardin模型的特点和不足，提出了全新的破碎演化模型，并推导了破碎等势面。该模型仅包含3个参数，易于标定且物理意义明确。此外，该模型的有效性和合理性也在钙质砂以及其他可破碎岩土材料的三轴试验结果中得到了详细的验证。

异性结构面在自然界广泛发育，研究加锚异性结构面的剪切特性对工程岩体稳定性分析具有重要意义。选取不同壁岩强度的砂岩和灰岩异性结构面开展加锚前后的剪切试验，并设置其对应的同性结构面作为对照。结合声发射参数和波形频谱特征，分析加锚异性结构面的剪切应力-剪切位移关系、节理面剪切破坏机制和锚杆变形破坏特征。研究结果表明：异性结构面的剪切强度介于相应的两侧同性结构面之间，且更接近强度较低的一侧；节理壁岩强度的差异导致异性与同性结构面剪切破坏机制不同：砂岩同性结构面表现为大范围摩擦磨损主导的滑移型破坏，灰岩同性结构面为局部脆性断裂主导的剪切型破坏，异性结构面则表现为两种破坏模式相组合的混合型破坏；锚杆的变形特征和破坏模式受结构面两侧壁岩强度和粗糙度的影响，壁岩强度的差异导致锚杆产生非对称弯曲变形；声发射特征参数与剪切力学特性具有良好的对应关系，不同的振铃计数、能量峰值和峰值频率能够有效反映不同的节理剪切破坏机制。

天然气水合物被认为是21世纪最有潜力代替煤炭、石油和常规天然气的新型清洁能源之一。然而，如何科学合理地预测天然气水合物钻采全过程的多物理场演化过程仍然是科学界和工程界面临的一个重大挑战。综合考虑了水合物钻采全过程，建立了一个基于时间迭代的多物理场耦合半解析模型。该模型可以综合考虑渗流、传热和力场的参数与水合物饱和度的耦合机制，同时考虑了深海能源土在开采过程中的剪胀和峰后行为。数值比对中，半解析解与基于有限元模拟的数值结果一致，验证了半解析模型的正确性。计算结果表明，适当降低降压速率有利于增加产气量，适当升高降压速率有利于开采安全。与传统的理想弹塑性以及弹脆塑性模型相比，采用的应变软化峰后模型可以提高深海水合物开采过程中安全性能的预测能力。

以水泥为主的碱性材料被广泛应用于泥炭地基土中时，碱化效应所产生的地下碱性环境可能对泥炭土造成不良影响，这对评价其工程性能极为关键。通过模拟实际工程中碱化效应下典型的工程碱性环境，从环境碱性分析以及泥炭土试样的表观形貌、抗压强度、固相物质和微观结构等方面开展系统性试验研究。结果表明，在Ca(OH)₂和水泥水化碱性环境中，泥炭土中腐殖酸的溶蚀是导致土体结构损伤的关键因素，伴随腐殖酸不同程度的溶蚀，试样表观明显劣化、强度显著降低、固相物质持续损失、内部孔隙明显增大并形成贯通性孔隙、骨架结构逐渐疏松架空，泥炭土体发生结构性损伤。此外，Ca(OH)₂碱性环境中Ca²⁺浸入试样、水泥水化碱性环境中水化产物生成累积，这部分物质补充可适当补偿泥炭土体结构，但其结构补偿作用弱于碱性环境对泥炭土体的结构损伤作用。研究结果可为地下工程中改善并提高泥炭土体工程性能提供新的思路。

利用真三轴试验可以实现实际工程中珊瑚砂的真实三维受力状态，但现有的真三轴试验中考虑主应力系数b对珊瑚砂力学特性的影响研究还不够深入。进行了等p不同b和等b不同p（p为平均主应力，b为中主应力系数）的珊瑚砂真三轴试验，研究了中主应力系数和平均主应力对珊瑚砂颗粒破碎、强度和变形的影响。结果表明：b增大会使珊瑚砂的剪应力、剪应变和体变降低，而p的增大对珊瑚砂应力-应变曲线的作用规律与b增大相反。临界状态理论适用于在真三轴状态下的珊瑚砂。b和p对珊瑚砂颗粒破碎、临界状态偏应力和摩擦角的影响规律不同。根据珊瑚砂强度和变形与颗粒破碎的关系，拟合了考虑颗粒破碎影响的强度经验公式，推导了真三轴条件下考虑颗粒破碎影响的珊瑚砂剪胀方程。研究成果可为珊瑚砂地基岛礁工程建设提供理论支撑。

针对无砂增压式真空预压的特点，充分考虑排水板井阻的时空非线性变化特性、增压荷载与增压管长度的关系等要素，建立了以增压管为中心的非理想井径向渗流计算单元模型，推导出非齐次偏微分控制方程。基于Sturm-Liouville本征理论，利用本征函数展开法求解得到超静孔压的解析解，并针对增压常载、后期增压常载及后期间歇式增压等3种典型实际增压模式，分别给出了地基超静孔压和平均固结度的解析表达式。实例分析表明，超静孔压随着增压管长度增大而增大，沿深度始终呈逐渐增大的非线性分布模式；开启增压后超静孔压瞬时增大，尤其地基中下部增加明显，其后消散速度也增大；增压总时长对地基固结度影响较为显著，增压荷载为20、40 kPa时，总时长为100 d比50 d的固结度分别可提高约8%、9%。

隧道工程是一种长线型工程。盾构掘进过程中先后穿越砂卵石地层和砂土地层是一种常见工况。为明确地层土性对浅埋盾构隧道施工地层响应的影响，依次开展砂卵石地层和砂土地层盾构掘进模型试验，并从盾构掘进力学参数、地表沉降曲线以及开挖面稳定性等角度，分析两种地层中隧道施工地层响应的异同点。结果表明：土性对浅埋盾构隧道施工地层响应具有显著影响。砂卵石地层中盾构掘进力学参数均大于砂土地层，且刀盘扭矩和螺旋出土器扭矩随螺旋出土器转速均呈负相关变化。两种地层中地表沉降曲线对称轴均偏离隧道中线，当刀盘顺时针旋转时，对称轴位于隧道中线左侧，且砂卵石地层中的偏移量显著大于砂土地层。砂卵石地层中开挖面出土量随时间呈“线性增加-保持不变”两阶段变化规律，地层土体呈局部失稳破坏模式；砂土地层开挖面出土量随时间始终呈线性增加趋势，地层土体呈整体失稳破坏模式，且地表塌坑中心位于盾构刀盘左前方。

滑带土对滑坡的变形演化具有重要的控制作用，因此研究其在渗流-应力耦合下的蠕变特性对理解水库滑坡的演化具有重要意义。以三峡库区马家沟滑坡滑带土为研究对象，开展了周期性渗流-应力耦合下的孔压测试和蠕变试验，分析了周期性渗透压的动力效应、试样内孔隙水压力的传递与分布规律，以及滑带土蠕变对周期性渗透压的响应特征。结果表明，周期性渗透压通过改变试样内孔隙水压力的传递和消散影响滑带土的变形；随着循环次数增加，试样内孔隙水压力趋于稳定并呈抛物线分布；在周期性渗透压作用下，滑带土出现“黏滑蠕变”现象，当偏应力较小时，滑带土蠕变对周期性渗透压有明显波动响应；而当偏应力超过900 kPa时，滑带土对渗透压的响应不再明显。

微震信号的自动识别是微震监测技术中亟需解决的一个重要问题，决定了预警的准确性与时效性。基于机器学习的方法虽在微震信号识别中得到了广泛应用，但其在处理低信噪比的原始信号时效果欠佳。该方法中，特征集和算法模型二者共同决定了信号的识别率，但特征集构建尚缺乏统一的标准。为解决该问题，基于改进的多准则融合特征选择算法，开展了某金属矿山微震信号的自动识别研究。首先构建开放式信号特征库，库内分3类收录了多种被证实可用于信号识别的特征，随后运用改进的多准则融合特征选择算法对库内特征进行量化评分，选出最优子集，最后将该子集作为粒子群优化支持向量机 (particle swarm optimization - support vector machine，简称PSO-SVM) 识别算法的输入，开展信号自动识别试验。结果表明：使用改进后的多准则融合特征选择算法构建的最优子集包含32个特征，相较于传统方法构建的特征集包含特征类别更为丰富，将其作为信号输入，在使用少量训练数据的情况下，训练集与测试集的信号识别率分别为100.00%和99.23%，满足工程需要。不同类别特征对信号识别贡献不同，时频域特征相较于时域和频域特征具有更好的表现。该研究为微震信号的自动识别提供了新的有效途径，对推动微震监测技术在工程中的广泛应用具有重要意义。

针对随机结构面产状聚类存在的产状描述不充分、聚类评价标准不统一及与工程应用衔接不紧密的弊端，提出一种基于混合Fisher分布的优化聚类模型。该聚类模型将结构面产状视为服从Fisher分布的随机变量，采用最短信息长度准则估计参数并筛选优势组划分数目，平衡混合模型的复杂度和数据拟合度，并运用布谷鸟搜索算法优化模型参数，提高算法的全局搜索能力。比较优化聚类模型与未采用最短信息长度准则和布谷鸟搜索策略的对照算法在人工数据集中计算50次后的最小目标函数值，该聚类模型表现出更高的精度和稳定性。在高放废物处置岩体随机结构面的优势组划分中，结合优化聚类模型与极点等密度图，确定露头节理和钻孔裂隙的优势组划分数目，并根据模型的聚类参数生成人工数据，为后续处置岩体的裂隙三维网络重构奠定了研究基础。

大直径钢管桩的竖向承载力计算是桩基设计的关键环节。现有桩基竖向承载力计算方法大多基于封闭桩或小直径管桩的试验结果，在大直径钢管桩的应用上存在一定局限性。在现有基于静力触探试验的桩基承载力计算方法之上，综合考虑泊松效应、土塞效应以及侧阻退化，推导出了桩侧摩阻力的表达式。同时，将桩端阻力分解成桩端管壁阻力和土塞阻力，建立了锥尖阻力与桩端管壁阻力和土塞阻力的比例关系。采用修正方法对实际近海工程中的大直径钢管桩进行了竖向承载力计算，并与现有6种常用计算方法进行了对比。结果表明：所提出的修正方法能够较为准确地预测大直径钢管桩的竖向承载力，尤其在桩侧摩阻力的预测精度上具有显著优势。此外，通过桩径、桩长、土塞率以及锥尖阻力等关键参数的敏感性分析表明，无黏性土与黏性土中大直径管桩的竖向承载力计算均需要考虑土塞效应的影响。研究成果可为大直径钢管桩的竖向承载力计算提供理论指导。

基于散射场理论的水平竖向谱比HVSR（horizontal-to-vertical spectral ratio）正演算法建立了地表HVSR与场地土层特性的联系，通过与地震动地表观测数据的结合实现了场地土层速度结构的反演。然而，当前的HVSR大多采用传统确定性的反演方法，导致反演结果具有明显的不唯一性，且难以评估其不确定性。提出了一种针对土层速度结构的贝叶斯反演方法，可以实现反演参数不确定性的评估。该方法将贝叶斯原理与地震动的水平竖向谱比（earthquake horizontal-to-vertical spectral ratio，简称EHV）正演算法相结合，以强震动观测记录的S波成分作为数据源，实现了场地土层结构的反演。通过算例验证了所提出方法的有效性和适用性。结果表明，所提出的贝叶斯反演方法能有效地识别场地土层速度结构，并能够对反演模型中参数的不确定性进行综合评估。

自然岩体结构面具有能够定义岩体薄弱部位的特殊力学性质，对隧道支护、围岩分级和边坡加固等各种岩体工程的结构、强度及稳定起到决定性作用，因此，对结构面单面以及较为发育的优势组判别至关重要。将优势组结构面自动识别步骤分为点云法向量计算、结构单面分割和优势组聚类3部分：（1）基于稳健随机霍夫变换的方法计算法向量；（2）提出了一种改进区域生长算法分割出若干结构面单面，在种子点选择和区域生长条件方面考虑了曲率、平面性以及粗糙度并添加动态异常值检测。此外，依靠阈值与结构面数量关系定性判断极端分割情况，同时筛选出较优阈值范围；（3）最后提出改进K均值（S-K-means）聚类算法实现优势组聚类。算法识别准确性通过一处岩质边坡验证，结果显示倾向倾角误差范围在0.7º～2.5º之间，倾向倾角误差均值分别为1.8º、1.7º。此方法将由点云直接聚类识别优势组的方式改为先分割出若干单个结构面再进行聚类，细化了优势组结构面识别的步骤，提高了结构面聚类计算速度与鲁棒性，并适用于多种结构面数据，为岩体结构面的智能识别提供了一种更加精确快速的方法。

中国西部地区地质构造强烈、岩体赋存环境复杂，使得大型地下洞室群建造过程中面临围岩变形突变、破坏模式多样的严峻挑战。为此，围绕大渡河流域的硬梁包水电站地下洞室群，总结了中高应力下地下洞室群的典型应力-结构型破坏模式，分析了2022年“9·5”泸定地震对地下洞群围岩稳定性的影响，最后提出围岩应力-结构型破坏工程控制策略。研究表明：（1）3大洞室开挖后90%监测点围岩变形值小于100 mm，开挖变形服从对数正态分布；（2）开挖卸荷下硬梁包地下洞室围岩一般变形曲线为平缓台阶式状增长，但围岩劣化会引起围岩变形的跃迁式增长，单日变形量超过90 mm，突出反映了硬梁包花岗岩硬、脆、杂的变形特征；（3）锚索荷载总体呈现正态分布特征，锚索荷载较大部位与变形较大部位对应；（4）9.5泸定地震对3大洞室影响整体较小，但是对于应力集中区或不连续面附近的支护结构易造成不利影响；（5）地下洞室开挖存在浅层破坏频发、深层破坏处置难成本高的挑战，破坏模式上存在应力型、结构型以及应力-结构型破坏并存，以应力-结构型破坏为主。针对硬梁包地下洞室群围岩破坏问题，提出地下洞室支护的“保压-增强”原理，实践并验证了“精细爆破+快速喷砼+适时预应力锚杆”抑制浅层围岩劣化、“细分层+大吨位预应力锚索”抑制中深层围岩劣化的控制策略，可为中国西部大型地下洞室建造提供参考。

排水是高坝工程最经济有效的渗流控制措施，纵横交错的排水廊道和俯仰并用的排水孔群构成立体排水，但其准确模拟一直是水利水电工程渗流分析的难点之一。长期的研究表明，排水本质上是通过边界条件对渗流场起控制作用的，其边界条件有水头边界条件、零流量边界条件、潜在溢出边界条件和水头-潜在溢出混合边界条件4类。然而，当排水的边界条件指定错误，或缺乏可靠的排水边界转换算法时，排水的模拟和渗流场的计算可能产生显著偏差，甚至错误。结合某拟建的200 m级碾压混凝土重力坝，总结了高坝坝基立体排水对渗流场的控制机制，明确了水头-潜在溢出混合边界满足的流量自平衡关系式，给出了排水俯孔边界条件的自动转换算法。对水库蓄水过程中坝基非稳定渗流场的计算分析表明，立体排水精细模拟的核心是确定满足水头-潜在溢出混合边界条件的排水俯孔，当这部分排水孔被错误指定为零流量边界条件（即认定为失效）时，地下水自由面将被高估1.7～10.6 m；而当其被错误指定为水头边界条件（即认为孔口发生溢流）时，地下水自由面则将被高估达29.4～94.5 m。与以往的认知不同，这部分排水孔尽管孔口无溢流，但通过孔内的流量自平衡关系，将汇入排水孔的地下水排向附近更低高程的排水孔，因而也很好地起到了降低坝基渗透压力的作用。此外，通过对排水孔间距的优化分析表明，工程上广泛应用的3 m间距是合适的，但建议增大坝基右岸2 928 m高程灌排廊道下游侧附近排水孔的间距。研究成果对高坝工程防渗排水设计与渗流安全评价具有重要指导意义。

在经典近场动力学基础上利用变形等价关系重新推导了非局部力密度，结合非局部微分算子理论降低边界处的计算误差，基于此构建了应力-应变求解模型，解决了传统理论在应力分析方面的局限性，同时引入应变能密度（strain energy density）刚度折减理论，建立裂纹处介质的力学参数与残余应变能之间的关联。本方法被用于模拟软弱层岩体裂隙间的应力分布情况，并通过与先前研究结果的对比验证了其有效性和适用性。此外，研究了完整层状岩体中软弱层条形间隔破裂的演化过程。结果表明，软弱层岩体裂缝间距与厚度比值对力学状态影响显著，随着比值不断增加，裂纹之间的应力值整体由压应力转变为拉应力。软弱层的等间距破裂现象包括微裂隙的扩展、间隔裂纹的形成以及裂隙逐渐饱和等过程。外荷载作用下引发软弱层与基层之间的损伤以及岩层整体破裂。本方法能够有效描述层状岩体的间隔破裂过程，显示出良好的应用前景。

火星土壤（火壤）作为火星探测器着陆的主要支撑介质，其工程地质特性对探测任务的成功至关重要。通过聚焦火星原位探测技术的最新进展，总结了着陆区火壤的物理力学特性，探讨了触探技术、机械臂采样技术、钻取技术、物探技术以及空间遥感技术等多种手段在火壤探测研究中的潜力和局限性以及具体应用。此外，展望了将孔压静力触探（piezocone penetration testing，CPTU）技术应用于未来火星土壤探测的可能性。鉴于CPTU技术在地球工程中能高效地评估土壤力学特性，因此，其在火星土壤探测中具有重要的应用潜力，有望为火星着陆区选址、科研站建设、资源开采计划等深空探测活动提供更为精确、全面的数据支持。然而，由于火星与地球在物质组成、结构特征以及环境条件上的显著差异，CPTU设备的适应性研发和改造是当前面临的关键科学与技术问题。未来，随着深空探测技术的不断进步，对该领域的研究将为火星探测乃至更深远的探测任务奠定坚实基础。