压气蓄能盐穴的围岩在运行期内承受蠕变和疲劳同时作用，为确保压气蓄能盐穴在运行期间的安全性，研究盐岩在蠕变和疲劳同时作用下的力学响应至关重要，建立考虑循环加卸载效应的蠕变本构模型可更准确地预测压气蓄能盐穴长期稳定性。首先，建立了一个疲劳损伤体以描述循环载荷对盐岩蠕变特性的影响，随后将弹性体、Kelvin体、疲劳损伤体和非线性黏塑性体串联，提出了一种新的蠕变疲劳本构模型，并用试验数据进行了验证，结果显示模型与试验数据吻合较好。随后，推导了模型的有限差分形式，将模型在FLAC3D软件中进行了二次开发，进行了单轴蠕变模拟试验。模拟得到的轴向应变与试验数据呈现出类似的变化趋势。最后，针对我国某压气蓄能盐穴，建立了一个三维地质力学模型，基于提出的蠕变疲劳模型分析了该盐穴在长期运行过程中的变形，进一步比较了蠕变疲劳模型与静态Norton Power模型之间的模拟结果差异。

沿海地区广泛分布大面积的深厚滨海软土地层，具有含水率高、压缩性高、有机质含量高、承载力低、透水性低和变形稳定时间长的“三高两低一长”的显著特征，化学固化是其最常用也最有效的处理方法之一。水泥固化滨海软土面临耐久性差、能耗和碳排放高的挑战。碱激发地聚物是一种绿色低碳、高效环保的胶凝材料，探究其对滨海软土的固化效果和固化机制成为岩土工程领域的研究热点。然而，目前对地聚物固化滨海软土的研究仍然存在一些亟待解决的问题。对碱激发地聚物滨海软土固化体的强度和水稳定性进行了归纳和总结，阐明了碱激发地聚物对滨海软土的多尺度耦合固化机制，讨论了当前针对地聚物滨海软土固化体研究的不足，分析了碱激发地聚物固化滨海软土的可持续性，探讨了具有前沿性的潜在研究建议，为碱激发地聚物滨海软土固化体的后续科学研究和应用推广提供新的思考和思路。

对于关闭煤矿硬岩巷道衬砌硐室储气空间而言，衬砌混凝土与围岩之间的良好黏结是保证储气空间承载层稳定与气密性的前提，但硐室内气压周期性的升高与下降会导致混凝土与围岩之间界面黏结力下降。为深入探究循环高内压交变荷载下围岩−衬砌组合结构界面强度疲劳劣化特性，开展了不同界面粗糙度岩石−混凝土组合体试样不同法向荷载的先疲劳后剪切试验，从岩石部分试验前后界面特征变化、应力−位移曲线、峰值强度和界面破坏模式等方面分析其强度特性。试验结果表明：变荷载作用后岩石−混凝土组合体试样在剪切过程中应力−应变曲线可分为裂缝闭合阶段（塑性−弹性变形阶段）、裂缝扩展阶段（弹性变形阶段）和脆性断裂阶段（破坏阶段）3个阶段，粗糙度越高，法向应力越大，各阶段发展越充分；界面刻槽处嵌入混凝土与砂岩岩柱相互挤压和交错，水平应变与主应变均呈现出明显的分区错动分布特征；在交变荷载作用下，颗粒之间发生断裂，并伴随着微裂纹延伸发展，岩屑与裂纹数量随上限应力增大而增多；组合结构强度特性与疲劳程度、界面粗糙程度、内压大小等密切相关。该研究可为压气储能条件下关闭煤矿硬岩巷道衬砌硐室稳定研究提供试验参考。

岩石在循环荷载作用下产生的裂隙会降低其强度，因此研究岩石损伤演化过程具有重要意义。声发射和电阻率监测技术能够通过追踪岩石裂隙的变化来反映其损伤状态，因此可以结合这些参数来表征岩石在循环加卸载状态下的损伤过程。针对不同含水率的砂岩试样，采用声发射和电阻率监测技术对循环荷载作用过程中的岩石损伤进行监测。同时，利用计算机断层成像技术获取破裂后岩石裂隙的分布状态。基于声发射和电阻率参数，建立了损伤变量方程，并推导出单轴循环加卸载作用下的损伤本构方程。研究结果表明，以声发射和电阻率参数构建的损伤变量方程能够有效地反映砂岩在加载与卸载阶段的损伤演化过程。进一步，所提出的损伤本构方程与试验结果拟合较好，证明了该方程在研究循环荷载作用下砂岩的损伤演化规律方面具有实用价值。

为了更好地分析2G-NPR锚杆锚固特性，确定合理的锚杆直径与锚固孔径的匹配范围。以室内拉拔试验为基础，分析了不同锚固孔径下锚固体系破坏形式；建立了锚固体与锚固孔径匹配的力学模型，推导了沿锚固方向轴向力和界面剪应力理论计算公式；通过有限差分程序FLAC3D建立不同锚固孔径下的拉拔模型，揭示了锚固系统的应力分布规律。结果表明：（1）在不同锚固孔径下，以直径匹配差值8 mm为界，锚固体系在达到最大承载能力时的破坏界面不同；（2）锚固体系在加载时荷载−位移曲线可分为预加载、弹性变形、塑性变形、界面开始脱黏、界面完全脱黏5个阶段；（3）拉拔力为30 kN条件下，随着锚固孔径增大，锚杆−锚固剂界面剪应力分布随孔径变化不大，但在螺旋状肋处有明显剪应力集中现象，相同位置锚杆−锚固剂界面剪应力是锚固剂−围岩界面剪应力的2～3倍，锚固剂−围岩界面剪应力分布随孔径增大而明显减小； （4）确定了直径为18 mm的2G-NPR锚杆最佳锚固孔径差值范围为8～12 mm。

圆形地连墙的空间受力机制是基坑工程研究热点之一，以往的理论研究大都聚焦其受轴对称荷载作用的解答，对非轴对称荷载的研究很少，而实际圆形基坑工程因土层不均匀、堆载不一致等因素而导致产生偏压的情况是普遍的。为了解析非轴对称荷载作用下圆形地连墙的空间受力机制，利用“分载法原理”将圆形地连墙的空间柱壳结构体系解构为竖向弹性地基梁和环向弹性地基曲梁的组合结构；给出了环向非轴对称的荷载下圆形地连墙按分载法计算内力与位移的详细推导流程。环向的曲梁符合圆形地连墙水平切面的几何特征，因此该方法既能考虑空间“拱效应”，又能简化原结构空间问题的求解，还能够直观地反映结构参数与内力变形的相互关系。通过两个数值案例验证了理论推导正确性，给出了环向和竖向分担系数的分布云图，结果表明圆形地连墙的环向刚度在承担水土荷载中起着绝对主导作用。

随着工业和城市化进程的不断发展，重金属污染问题日益凸显。这就对现场适用且行之有效的稳定/固化（stabilization/solidification，S/S）方法提出了要求。因此，研究了强酸（pH = 3）、弱酸（pH = 5）和中性（pH = 7）环境下活性氧化镁（MgO）碳化固化污染土中锌的长期淋滤行为和淋滤机制。采用半动态淋滤试验方法，根据有效扩散系数De和可滤出性指标Lx评价了在不同污染浓度、活性氧化镁掺量及碳化时间下S/S处理的效果。结果表明，强酸性（pH = 3）环境中锌离子的溶出量明显大于弱酸性（pH = 5）和中性（pH = 7）环境，均比未处理污染土样低4～5个数量级。碳化处理后土体的De均小于3×10−13 m2/s，Lx均超过9，满足了污染场地控制再利用的条件。在长时间的酸侵蚀下，碳化后的锌最终通过溶解作用溶出。基于这些研究结果，活性氧化镁碳化方法修复锌污染土为重金属污染土地资源的安全处理和再利用奠定了坚实的基础。

为探究冻融循环作用下含Na2SO4盐原状黄土宏观强度与微观结构关联机制，对黄土试样进行不同次数的冻融循环试验、不同Na2SO4盐含量的渗透试验、微观试验（扫描电子显微镜试验）及宏观试验（固结不排水三轴剪切试验），运用灰色关联分析法确定不同盐浓度和不同冻融循环次数下试样的抗剪强度指数和微观组织参数之间的相关性，从宏−微观角度分析其强度指标变化规律和微观孔隙的损伤变化规律。研究结果表明：（1）含Na2SO4盐量的变化和冻融循环会引起土壤中孔隙所占比例和面积的重新分配。表现为随含盐量增加，大孔隙向中小孔隙转变；随冻融循环次数增加，中小孔隙向大孔隙转变。（2）在冻融作用下，随着冻融循环次数或含盐量的增加，土体强度、黏聚力、内摩擦角明显降低；当冻融循环次数增加到5次以上时，土体内部扰动趋于稳定。（3）根据灰色关联法分析得到，颗粒分布的改变对黏聚力变化的影响权重最大，土颗粒面积−周长的变化对内摩擦角具有最大的影响；在冻融循环过程中，颗粒的微观结构特性与内摩擦角的相关程度较高，与黏聚力的相关程度较低；随着冻融循环次数的增加，面积−周长法分形维数对黏聚力和内摩擦角的影响最大；微观结构特性参数中颗粒形态起主导作用，对黄土的抗剪强度影响最大。

针对不同幅值加卸载引起的围岩损伤破坏问题，选取某输水隧洞红砂岩开展不同应力幅值峰前、峰后加卸载试验，分析加卸载过程中应力−应变曲线、滞回环演化及宏观破坏特征。基于考虑压密变形的剪切损伤力学机制揭示了红砂岩四阶段力学演化特征，推导了加、卸载模量的理论计算公式，探究了其演化规律。结果表明：红砂岩峰前加卸载应力幅值越大，滞回环面积越大，相同应力幅值下，峰前滞回环面积相比峰后小；峰前滞回环随轴向应变呈疏−密−疏的发展趋势，峰后滞回环随轴向应变呈密−疏的发展趋势；红砂岩在加卸载条件下整体呈单斜面剪切破坏且在峰前、峰后全过程中均存在较大的不可逆变形；红砂岩的力学演化特征表现为孔隙裂隙压密、微裂纹稳定发展、裂纹非稳定发展、岩石破坏后4个阶段；考虑压密变形的剪切损伤力学机制能较好地描述红砂岩的强度变形特征；对加卸载模量的分析表明，峰前加载模量随着应力幅值的增大整体呈增加趋势，卸载模量趋于稳定值。研究成果对于隧道围岩损伤及稳定性分析具有一定的参考价值。

第二代负泊松比（second-generation negative Poisson’s ratio bolts，2G-NPR）锚杆逐渐应用于裂隙岩体加固，为研究2G-NPR锚杆在充填结构面中的抗剪性能，采用室内直剪试验对比分析了不同充填厚度下2G-NPR锚杆和普通钢筋（Q235）锚杆锚固结构面的剪切力学行为。结果表明，相同充填厚度下，2G-NPR锚杆较Q235锚杆弹性阶段剪切刚度低，峰值抗剪强度高、峰值剪切位移大；随着充填厚度增加，虽然两类锚杆的峰值抗剪强度变化相差不大，但由于2G-NPR锚杆的高吸能、高延展特性，其峰值剪切位移优势明显，使得试样延性得到一定提升。锚杆轴力监测数据表明，2G-NPR锚杆能够有效补偿其与灌浆体解耦造成的轴力突降，且持荷能力更持久；其平均峰值轴力为Q235锚杆的3.17倍，且随着充填厚度增加，峰值轴力持续上升，锚固性能更为稳定。进一步结合声发射监测发现，相同充填厚度下，2G-NPR锚杆的最大累计计数和最大累计能量更低，b值（声发射小事件数与大事件数的比值）下降时间更晚，试样破坏程度更小，揭示2G-NPR锚杆提升试样延性的原因在于其有效吸收了剪切应变能，减缓了裂纹的扩展。研究结果可为2G-NPR锚杆在软硬互层岩体支护工程中的应用提供指导。

目前针对双连拱隧道施工影响的理论分析中较少考虑中导洞带来的施工效应，而含中导洞的双连拱隧道是较为常见的一种设计类型。实际施工中，中导洞先行施工，存在中导洞与左洞1、右洞2共用衬砌边界以及中隔墙的回筑工序。基于复变函数理论解和Schwarz交替法，提出了考虑中导洞施工效应的双连拱隧道衬砌与围岩应力和变形的计算方法。针对中导洞与左右相邻洞室具有共用衬砌边界的特点，利用柯西积分法进行求解时，将各洞衬砌与围岩接触的边界积分条件转化为仅存在单洞时的完整边界积分与共用边界积分之差，与采用Schwarz 交替法求解三洞相互作用过程中某一洞室开挖对邻洞产生“附加面力”的过程一致。基于苏州七子山连拱隧道工程，将解析结果与监测数据、数值模拟结果进行对比，证明了复变函数方法的可行性。此外，针对围岩泊松比、围岩弹性模量、中导洞高宽比、连拱整体对称性为关键因素，对围岩位移和衬砌临空面位移开展敏感性分析。结果表明：围岩弹性模量变化对洞1及洞2衬砌位移影响趋势一致。在相同角度下，围岩弹性模量越大，衬砌总位移越小，洞1、洞2衬砌位移均呈现“W”型，位移递增趋势拐点均位于左右拱脚处；中导洞高宽比越大，中导洞截面越趋向“高窄”型，中导洞围岩与衬砌最大主应力均出现增大趋势；当中导洞尺寸不变时，将另一洞室截面尺寸增大及减小，变为对称施工条件时，原洞室衬砌位移也出现增大及减小趋势，且共用衬砌区域增大趋势更明显。

为解决淤泥、矿渣、粉煤灰等固体废弃物的堆积填埋和资源化利用问题，采用固体硅酸钠激发二元先驱剂（矿渣−粉煤灰基）合成地质聚合物，用以固化处理含水率为80%的淤泥，并将其作为骨料母体转化为可用于铁路、道路等岩土工程建设的再生细骨料。研究首先探讨了先驱剂比例、掺量、固体硅酸钠的模数以及硅酸钠溶解浓度等因素对固化后淤泥（即骨料母体）的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和电阻率的影响。进一步通过侧限压缩试验，评估在上述各影响因素作用下形成的再生细骨料的压缩变形特性，并深入探讨了其与骨料母体物理力学性能之间的联系。研究结果表明：上述因素对母体的物理力学性能及细骨料的压缩变形特性有显著影响，并且存在最佳取值范围。当先驱剂比例为90%矿渣+10%粉煤灰，先驱剂掺量为30%，硅酸钠模数为0.8，浓度为1.8 mol/L时，母体的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度及电阻率达到最高值。在该条件下，细骨料在侧限压缩加载下的初始应变速率最低，最终应变最小，屈服强度最高。此外，母体的物理力学特性与细骨料的屈服强度呈非线性正相关，表明骨料不仅继承了母体的物理力学特性，还继承了其破碎前的孔结构特征。通过控制骨料母体性能来改善骨料的岩土力学特性，提升固废资源在岩土工程领域资源化利用的潜在能力，还为淤泥处理在减量化、稳定化、无害化和资源化目标的实现贡献新的思路。

通过试验开展岩石变形局部化和破裂前兆的应变信息识别研究。以数字散斑相关方法为观测手段，选取3种类型砂岩试件进行单轴压缩试验，研究了岩石试件加载过程中的非均匀性统计指标、最大剪应变增量和最大主应变方向等演化规律，分析和探讨了基于应变信息的岩石变形局部化和破裂前兆的识别方法。结果表明：（1）非均匀性统计指标Sw演化曲线出现跳升转折与变形局部化启动时间一致，并在破裂前期达到最大值，可用来判断变形局部化启动和破裂前兆。（2）变形局部化带内最大剪应变增量在破裂前期突增，可以此作为破裂前兆信号。（3）最大主应变方向在变形局部化启动及破裂前期突变，变形局部化带周围变化显著，远离变形局部化带时最大主应变方向变化幅度随距离增加而减小。

地下工程围岩体处于三维地应力环境中，地应力通过改变岩体孔隙压密、裂隙萌生与扩展程度等，影响岩石的物理力学特性，进而导致不同超声波参数发生不同程度的改变。为了研究不同岩石超声波参数对三维地应力的敏感性及其传播衰减特性，利用三维静应力岩石超声波测试试验系统，对红砂岩进行不同三维地应力工况下的超声波传播试验。选取超声波首波波形进行分析，研究岩石超声波速、首波幅值和首波能量随三维静应力的变化关系，构建岩石声学参数的演化经验模型；分析不同岩石超声波参数对三维地应力的敏感性，探索超声波衰减机制。结果表明：（1）相同围压工况下，随着轴向静应力的增加，岩石超声波纵波波速先快速增加后缓慢变化，整体呈指数函数形式变化；红砂岩首波幅值先增大后减小，二者呈现高斯函数关系；首波能量整体上呈现先增加后减小的趋势。（2）相同轴向静应力工况下，岩石超声波速、首波幅值及首波能量随围压增大均呈上升趋势，围压有助于岩石超声波的传播。（3）不同声学参数对岩石内部损伤演化的敏感程度不同，相对于超声波速，首波幅值和首波能量对初始孔隙压密和损伤演化均具有较强的敏感性，更适合表征围岩体的损伤演化性能。

界面力学行为是岩土工程领域的研究热点问题，其中土−岩接触面作为广泛存在于各类地质体中的界面，其力学行为与工程稳定和地质灾害发育密切相关。几何形态是影响土−岩界面力学行为的重要因素，以不同形态的土−岩接触面为对象，通过3D打印技术还原了天然接触面形态，并分别打印了含矩形接触面、锯齿状接触面以及弧形接触面的基岩模具，制备了含不同界面形态的土−岩试样。在此基础上，开展了室内剪切试验，研究了不同凸起体宽度下，规则界面形态对试样剪切行为的影响。研究发现：（1）相同材料中，天然界面具有明显的剪切峰值，规则界面无显著的峰值。凸起体宽度占比低于35%时，弧形界面剪切强度最大，其次为锯齿状界面，矩形界面的剪切强度最低；当凸起体宽度占比超过35%，锯齿状界面剪切强度最大，其次为弧形界面，矩形界面的剪切强度最低。并且随着凸起体宽度的增加，剪切强度逐渐增大。（2）界面的黏聚力按照从大到小排序为锯齿状>弧形>矩形，内摩擦角按照从大到小排序为矩形>锯齿状>弧形。（3）含凸起体界面在剪切过程中有两个剪切面，位于土−岩界面的主剪切面和凸起体中的次剪切面，次剪切面是造成不同形态界面剪切行为差异的主要原因。

目前，絮凝−固化联合法（flocculation-solidification combined method，简称FSCM）是高含水率疏浚流泥（high-water-content dredged mud slurry，简称HW-MS）处理及资源化利用的重要选项。大量既有试验结果已经证实了絮凝剂对改性流泥脱水性能的显著提升作用及其促进脱水而产生的强度成倍增长效应。但由于多重物理、化学作用的涉入，絮凝剂是否会对固化反应进程及固化流泥的剪切行为和变形特性产生其他附加影响（除了促进脱水程度提升而引起强度增长之外的影响）尚不明确。鉴于此，通过开展一维固结试验、无侧限抗压强度试验以及三轴固结不排水剪切试验，对比分析不脱水条件下FSCM与传统固化法（pure cement solidification method，简称PCSM）改性流泥的压缩变形特性与三轴剪切特性的异同，同时探究不同固化剂掺量条件下絮凝剂对改性流泥的强度行为及变形特性的影响规律及机制；并结合场发射扫描电镜（field acoustic emission scanning electron microscope，简称FESEM）试验，从微观层面揭示了内在机制。结果表明：即使在不脱水条件下，絮凝剂的涉入不会对改性流泥的强度发展产生负面影响，但可以显著提升改性流泥的韧性，在峰值强度相近的条件下，FSCM固化流泥的破坏应变明显大于PCSM改性流泥，其应力−应变行为由脆性行为向延性行为转变。絮凝剂对改性流泥韧性的改善将有助于提升改性流泥填筑体安全性及其抗干湿冻融循环能力。

预拉应力作用下脆性岩石的动态直接拉伸破坏力学特性，对于深部岩石工程的安全稳定性评价具有重要意义。然而，由于预拉岩石的动力直接拉伸试验条件较为苛刻，该方面的试验研究相对欠缺，关于宏-细观力学机制的理论研究更是缺乏。基于准静态直接拉伸荷载作用下的翼型裂纹扩展模型、准静态与动态断裂韧度关系模型、动静耦合的应变率与应变关系函数，通过引入与预拉应力相关的断裂韧度修正参数，提出了一个脆性岩石在预拉伸作用下动态直接拉伸破坏的本构关系模型，建立了预拉岩石动态断裂韧度增强效应与动态直接拉伸强度提升之间的联系。当预拉应力小于岩石内部裂纹启裂应力时，预拉应力的增大强化了脆性岩石的动态直接拉伸强度。通过比较轴向预拉应力1pre与裂纹启裂应力1ci的大小关系，将预拉岩石动态直接拉伸断裂本构关系分为3种工况。重点分析了预拉应力对脆性岩石力学特性影响，讨论了岩石初始状态参数（初始损伤、裂纹初始尺寸、角度）对预拉岩石力学特性影响。研究结果为深部地下工程施工与设计提供一定理论参考。

为研究软黏土循环软化与粉土液化的特性差异，包括黏性（可塑性）对饱和细粒土动强度及孔压特性的影响，以及孔压对土体动模量阻尼比的影响趋势。选取邯郸市一种典型粉土与两种粉质黏土，并对粉土添加不同含量蒙脱石黏粒，开展均等固结动三轴试验。结果表明：粉土试样（FT）表现出典型的液化试验现象，孔压比能够达到1.0，且孔压比超过0.6后，动应力大幅衰减，滞回圈逐渐变水平。粉土添加5%、10%、15%、20%黏粒试样孔压比均超过0.8，动应力和滞回圈与粉土现象类似。粉质黏土峰值孔压不能达到围压，孔压比低于0.7，孔压波动幅度大，动应力衰减缓慢，滞回圈形态饱满。保持等干密度对粉土添加黏粒，动强度先降再升，粉质黏土强度显著高于粉土。随黏性增强，双幅应变为5%时的振次孔压比逐渐降低。5组粉土模量比随孔压上升快速下降，且均在孔压比达到0.8后，模量接近0并趋于平缓。在相同的应变水平下，两组粉质黏土模量比整体高于5组粉土。黏性最强的粉质黏土（FN1）阻尼比随孔压上升而一直上升，其他试样阻尼比都是先增大后减小，粉土试样（FT）液化时阻尼比接近0。土样黏性越强，双幅应变为5%时振次阻尼比越大。

为提升微生物诱导碳酸钙沉积一次拌合加固红黏土的强度，需要提高胶结液的浓度以增加碳酸钙的沉积量，并解决由此引发的微生物活性降低问题。非离子表面活性剂D-山梨醇能增大细胞膜的通透性使胞内的脲酶外排，提高酶的活性来增加碳酸钙的合成。选取D-山梨醇的掺量、胶结液浓度和胶菌比这3因素，确定碳酸钙沉积最大值时各掺量，在此掺量下拌合加固红黏土。结果表明：（1）在巴氏芽孢杆菌中添加D-山梨醇能提高脲酶活性；（2）响应面试验确定碳酸钙沉积最大值时各条件为D-山梨醇掺量为0.48 g/L、胶结液浓度为3.72 mol/L、胶菌比为1.03:1；（3）采用95%压实度击实加固红黏土，室内养护14 d后，纯素土、微生物组和添加D-山梨醇组无侧限抗压强度分别为979、1 675、1 931 kPa；（4）通过X射线衍射（X-ray diffraction，简称XRD）分析在巴氏芽孢杆菌中添加D-山梨醇方解石含量从14.4%增加到38.8%。

采用pH = 6的富里酸（fulvic acid，简称FA）溶液模拟泥炭土腐殖酸弱酸地下水环境，并用于浸泡由普通硅酸盐水泥（ordinary Portland cement，简称OPC）所固化的含腐殖酸软土，通过表观现象、微观电镜、烧失及渗压等试验探究此环境对含腐殖酸水泥土结构及渗透性的影响机制。结果表明：FA会与水泥水化产物及水化所释放的多价金属阳离子发生络合反应并生成有机金属胶体，此过程会消耗水化产物、抑制水化进程；OPC掺量较少时，生成的有机金属胶体不足且会发生迁移，导致试样表层软化脱落。内部结构受胡敏酸（humic acid，简称HA）与FA的影响而呈团粒或团块连接，大孔隙较多，渗透系数k较大，且随浸泡龄期的增加愈加显著；提高OPC掺量不仅能抑制FA的渗入、促进有机金属胶体沉积于试样表层形成致密层，还能加强试样内部水化产物的连结与填充作用，使试样完整性提高、孔隙数量减少、k减小；兼顾工程安全及绿色低碳需求，采用OPC固化含腐殖酸软土时，其掺量宜介于23.3%与30.0%之间。

电动化学加固技术是一种有效的集排水与土体胶结于一体的新型软基处理技术，以往电动化学加固对软土改性的机制研究相对较少，从土体的十字板剪切强度、pH、总有机碳（total organic carbon，简称TOC）、X射线荧光光谱（X-ray fluorescence，简称XRF）、X射线衍射（X-ray diffraction，简称XRD）以及扫描电镜（scanning electron microscopy，简称SEM）等表征介入，详细探讨了电动化学加固前后土体的物理力学、化学特征及微观形态变化，结果表明：电动化学加固过程中，土体环境发生了剧烈变化，促进了诸如电解、离子吸附与解吸、阳离子交换等反应，促进了土体内大量有机质的排出，并生成了硅酸钙、铝酸钙、钙矾石等物质，使加固区的土体结构由松散状变为更致密的片状结构，并且土颗粒中的团粒结构增加，整体上使得土体强度迅速显著提高。

土石混合体−基岩接触面是下伏基岩堆积体边坡稳定性的主要控制面，基覆面形态特征是重要的设计内容。为此，开展了不同基覆面形态参数条件下接触面室内大型直剪试验，研究了基覆面形态参数对接触面剪切力学特性的影响，探讨了接触面土石颗粒运动概化模式，建立了接触面剪切简化的复合幂-指数模型（composite power exponential model，CPE模型）。结果表明：随着粗糙度的增加，接触面抗剪强度不断增大，表观内摩擦角和表观黏聚力分别呈非线性上凸增长和似线性增长趋势，随着锯齿高度的增加，接触面抗剪强度先增大后减小，增加锯齿高度对表观黏聚力的影响较为明显；接触面剪应力−剪切相对位移关系曲线基本呈弱硬化型，土石颗粒骨架密实度随粗糙度的增大而减小，但随锯齿高度的增大呈先增大后减小，接触面土石颗粒运动主要表现为咬合、翻转和滑移，较高法向应力时会发生颗粒破碎和基岩尖端剪切破坏；模型参数k、b和n与无量纲化法向应力n/Pa存在线性关系（n为法向应力，Pa为标准大气压），拟合系数i（i = 1，2）不受基覆面形态参数的影响，拟合系数i和i分别与粗糙度R和锯齿高度D存在线性关系；简化CPE模型能够很好地模拟出不同基覆面形态参数条件下土石混合体−基岩接触面剪切变形全过程，模型适用性良好，参数的确定方法合理且可行。

红层软岩崩解特性随含水率的变化规律具有重要工程意义，准确地描述崩解特性需要提出合适的崩解指标。目前，广泛使用的干湿循环崩解试验无法测量崩解程度随含水率变化的连续过程，常用崩解指标（耐崩解指数Id与崩解率DR）无法准确地度量崩解程度和区分崩解特性差异。针对这问题，推导了散体材料表面积的计算方法，提出了崩解面释放率DS作用崩解指标，对比了不同崩解指标的差异；开展干湿循环浸水崩解试验，研究了循环次数对D_S的影响；开展离散元法（discrete element method，DEM）模拟，研究了含水率对DS的影响。结果表明，D_S存在准确物理含义，能准确描述崩解颗粒尺寸对崩解程度的影响。随着循环次数增加，在第2次干湿循环后DS变化率达到最大值，第5次崩解循环后DS趋于定值。随崩解时间t增加，D_S表现出先增加后稳定的非线性变化，DS与饱和度Sr表现出线性关系。研究对于红层软岩工程应用与崩解预测具有重要意义。

为更好地描述砂土力学行为的围压相关性，首先，分析总结了砂土基本力学特性随围压的变化规律：随围压的降低，砂土基本力学性质表现出更为强烈的围压依赖性，临界状态应力比由常量变为随围压敏感的变量，剪胀也由随围压平缓变化转变为急剧增加。随后，在黏土和砂土的统一硬化模型（unified hardening model for cloy and sand，CSUH模型）的理论框架下，引入了咬合应力参数以描述临界状态的强度特征；提出了非耦合塑性体应变的概念，从微观层面解释了低围压下强剪胀的机制，在分析围压对压剪耦合影响规律的基础上，构造了非耦合塑性体应变的表达式，继而建立了一个可细化描述围压效应的砂土统一硬化（unified hardening，UH）模型。相较于CSUH模型，考虑围压效应的UH模型仅增加了两个参数，且参数易于确定。最后，通过与试验数据、CSUH模型预测结果对比，验证了所建立模型的合理性及适用性。

目前针对小曲率盾构开挖诱发地层沉降的理论研究一般将地基视为线弹性体，未考虑土体流变特性的影响，因此无法准确预测时间效应下盾构沿曲线路径开挖的沉降变化。首先，建立Boltzmann黏弹性地基中的小曲率隧道掘进力学模型，将线弹性地层参数泊松比、剪切模量进行Laplace变换，得到了黏弹性地层的时域参数；其次，将地层损失解及Mindlin位移解进行Laplace正逆变换，推导出黏弹性地层小曲率盾构施工中，因超挖地层损失、盾构尾部地层损失、刀盘面不平衡推力、盾壳不平衡摩擦力及盾尾注浆压力共同影响的沉降解；最后，将工程实测数据及三维数值模拟结果与解析解进行对比验证，得到了较好的一致性。此外，针对隧道曲率半径、盾构刀盘面半径及黏弹性地层剪切模量比等进行参数分析。分析结果表明：小曲率隧道内外侧横向地表沉降呈不对称分布，沉降峰值向内侧偏移，随时间增长，沉降槽曲线向下移动，沉降量增大；相较于较大的隧道曲率半径，较小的曲率半径发生等量变化时对地层沉降的影响更显著；隧道曲率半径及黏弹性地层剪切模量比的减小，刀盘面半径及超挖量的增大，使得盾构尾部处横向地表沉降增大，也使得刀盘面前方和后方地表的隆起与沉降均增大。

ChatGPT是一种基于GPT-4架构的先进自然语言处理模型，已在多个领域展现了显著的应用潜力。为探讨ChatGPT在编制三维边坡稳定计算程序方面的应用潜力，创新性地将自然语言处理模型与土木工程计算相融合，提出了一种三维边坡稳定计算的ChatGPT-Python智能编程方法，实现了极限平衡法与强度折减法的稳定性系数计算Python程序。该方法包含3个主要步骤：定义问题，详细描述工程情境并引导ChatGPT生成工程示意图；设计算法，进行计算问题阐述并要求ChatGPT提供有效的解决方案；实现代码，依据计算理论生成可行的编程解决方案。ChatGPT在每个阶段提供智能化建议，并辅以人工审查以确保计算结果的理论准确性和工程可行性。以三维边坡稳定性分析为案例，通过与商业软件的计算结果进行对比，研究案例的最大相对误差为4.99%，从而验证了基于ChatGPT生成的Python算法具有较高的计算精度。此研究为工程计算提供了一种创新的辅助手段，展现了人工智能在土木工程领域的巨大应用前景。

在黏土地区进行竖井施工通常会引起周边土体变形。通过引入弹性半空间体中小球收缩理论，提出了一种圆形竖井施工引起的坑外土体位移预测方法。通过与既有工程监测结果对比，验证了所提计算方法的合理性，随后系统分析了不同工况下圆形竖井引起的地表和深层土体位移场规律。结果表明，竖井周边的地表沉降槽为拱肩型，并随深度增加变为凹槽型曲线；地表水平位移曲线为打勾型，并随深度递增而逐渐转为拱肩型；靠近井壁的深层土体变形规律较为复杂，土体沉降沿深度先增加后急剧减少，水平变形趋势为两头小、中间大的弓形；随着与井壁距离增加，土体变形随深度增加而线性减少；竖井周边的土体水平位移场影响范围比土体沉降影响广泛，工程中容易忽略的深层土体水平位移可能会对邻近立交桥基础和市政管线产生影响。

热带土质边坡在极端天气下，极易产生崩塌、滑坡等地质灾害，因此，考虑采用微生物诱导碳酸钙沉淀（microbial induced calcium carbonate precipitation，简称MICP）的方式，达到绿色生态的治理目的。将巴氏芽孢杆菌扩大化培养后，采用滴灌和喷灌相结合的方式对热带土质边坡进行现场加固处理，从宏观、微观、原位试验和室内试验多个角度探究了其对热带土质边坡典型黄黏土的加固效果与固化机制。在对不同MICP菌液用量的边坡完成现场加固后，分别进行了后续各项试验。其中，原位试验包括回弹试验、贯入试验；室内试验包括碳酸钙生成量、无侧限抗压试验、直接剪切试验、渗透试验以及扫描电镜（scanning electron microscope，简称SEM）和能谱仪（energy dispersive spectrometer，简称EDS）观测。结果表明：（1）经过加固后的土体表面强度与贯入强度均有明显提高，且随菌液用量的增多而增高，但同时强度呈现出离散性，即加固具有不均匀性；（2）土体的抗压强度特性也得到一定改善，在中等加固强度时各项抗压强度特性指标增幅最大，变化最明显；（3）随着菌液用量的提高，抗剪强度也逐渐增强，内摩擦角和黏聚力均有所上升，最终起到有效的固结作用；（4）在抗渗性能方面，渗透系数的降低幅度最大为63.5%，削弱了雨水冲刷对边坡的破坏；（5）通过SEM-EDS联合技术观测得出了碳酸钙晶体对土颗粒的3种具体加固形式，并通过定量分析进行了论证。因此，MICP处理能够明显提高黏土的各项强度性能，且能够有效增强边坡的稳定性。

受环境变化影响，自然条件下保存的砂岩表面蒸散速率并不保持恒定，这就导致砂岩内部毛细水在一定范围内产生迁移现象。该现象不仅引起砂岩内部矿物的反复水化膨胀−干燥收缩效应，因毛细迁移现象引起的诸如可溶盐结晶−溶解循环、冻融循环、生物风化等都进一步加速了砂岩的劣化进程。为对石质历史建筑进行的抢救性保护工作提供可靠参考，从毛细水迁移机制的角度出发，以湖北恩施“荆南雄镇”石牌坊为研究对象，对其周围微环境进行了长期监测以及相关室内试验研究。采用数值模拟的研究方式，利用Comsol Multiphysics软件，在砂岩部分连续浸泡条件下，将微环境监测数据和岩石风化联系到一个研究框架中。结果发现：（1）从不同时间液体体积分数分布情况的角度来看，在长时间维度下，湿润锋附近的水力梯度平缓，砂岩体积含水率变化最剧烈，在这一高度范围内岩石劣化现象最为明显；（2）砂岩中毛细水总量达到动态平衡后，体积含水率在竖直向上呈现出上低下高，水平向上呈现出中间向两边递减的分布规律，且湿润锋随蒸散速率的变化而上下起伏，所对应区域与实际调研中的风化区域相吻合；（3）通过降低石质结构历史建筑底部压力水头可显著减少水分进入其中，故而可以通过降低石牌坊周围地下水高度的方法，达到降低底部水压头的目的，从而减小因毛细水迁移引起的的劣化效应。

基于护盾式隧道掘进机（tunnel boring machine，简称TBM）法隧道施工过程中围岩−盾体−注浆体−管片相互作用的机制，采用考虑围岩−盾体相互作用的围岩纵向变形曲线，结合Drucker-Prager屈服模型，提出了考虑围岩−盾体−注浆体−管片相互作用的深埋护盾式TBM法隧道围岩压力计算方法，并与围岩压力相关现场实测数据和其他围岩压力公式计算结果进行了对比。研究表明，护盾式TBM法隧道围岩压力主要表现为形变压力，考虑围岩−盾体−注浆体−管片相互作用的形变压力公式计算得到的围岩压力值相较于其他基于松散压力的计算公式跟现场实测数据更为吻合。围岩压力受围岩性质、隧道埋深、刀盘扩挖、盾体长度、注浆时机等因素的影响。隧道围岩压力随围岩黏聚力的增大呈先增大后减小的趋势，随围岩内摩擦角的增大呈先增大后减小的趋势，随围岩弹性模量的增大呈减小的趋势。围岩压力随隧道埋深的增大而增大。围岩压力随刀盘扩挖量的增大而减小，随盾体长度的增大而减小，随注浆滞后盾尾长度的增大而减小。当围岩与注浆体、管片相互作用时，围岩释放的初始位移越大，结构承受的围岩压力越小。提出的围岩压力计算方法对于深埋TBM法隧道结构设计具有一定的指导意义。

沉井基础因整体刚度大，承载能力强已广泛应用于大型桥梁工程，其下沉施工的关键在于控制下沉状态的安全平稳，准确预测取土施工过程中沉井基础的下沉速率与倾斜程度对下沉控制至关重要。沉井基础在下沉过程中获取了大量的刃脚土压力实时监测数据，刃脚土压力实测数据的数据维度较高，与沉井下沉速率和倾斜程度的作用机制复杂，采用传统方法难以处理，故采用机器学习中的极限树算法建立下沉状态预测模型，模型可提取刃脚土压力监测数据的时间和空间特征，捕捉刃脚土压力与沉井基础下沉速率和倾斜程度之间的复杂关系，智能化预测沉井的下沉速率和倾斜程度，并将预测模型应用于张靖皋长江大桥北锚碇沉井基础工程中，计算模型评估参数、验证模型预测精度。另外，将所选取的极限树算法与其他常用机器学习算法进行对比，并分析模型参数对所提出模型预测精度的影响规律。结果表明：所建立的分析模型预测精度高，工程应用时决定系数R2均大于0.9，可以满足工程需要，且极限树算法预测效果优于其他机器学习方法，基决策树个数的增加与最大树深度的增大有助于提高模型的预测精度。研究结果可为类似沉井工程控制下沉速率及倾斜程度提供参考。

无砟轨道结构因具有优越的几何状态保证能力，有力推动了高速铁路技术的兴起和发展，是高铁安全性、高平顺性运行的关键，但由于其有限的调整能力，对轨下基础的变形控制能力提出了比较苛刻的要求。近年来，少量工点出现轨道上拱问题，影响高铁的正常运行，成为一个新的问题和难点，因此开展高铁无砟轨道路基上拱研究具有重要的工程意义。首先从高铁无砟轨道路基上拱基本情况出发，系统总结了路基上拱成因机制，明确了地基岩性、路基填料和环境因素3大类成因。其次详细介绍了轨道扣件调整法、线路调坡法等路基上拱整治技术，并总结归纳了优缺点及适用条件，提出了路基勘察、设计、施工、运维阶段有效预防上拱的对策及建议。最后，结合典型工程案例，分析了某高铁路基上拱变形原因以及整治维修策略。研究成果可为高铁路基上拱变形病害预防和整治提供技术支持。

曲线顶管底幕法是一种新型的水下沉船打捞技术，因该工法采用了新型竖向小曲率半径顶管，其掘进过程中变深度理论顶推力的计算及对船体及周边的扰动情况还尚未明晰。在分析了管−土相互作用的基础上，通过简化管−土的剪切破坏作用，建立了更符合实际情况的管−土相互作用模型，推导了竖向曲线顶管的理论推力。并将该理论模型对应推力计算结果与现场实测数据以及前人既有理论公式进行对比，验证了推力计算模型的合理性及准确性。同时，建立精细化的曲线顶管底幕法水下沉船打捞有限元计算模型，将理论推力作为模拟输入参数代入数值分析，由此获得了在不同施工顺序下曲线顶管底幕法顶进过程中周边土层和沉船的扰动分布规律。研究结果表明：水下曲线顶管顶进时主要是机头后方的管节与土体相接触并发生摩擦，是顶推过程中贡献最大的阻力源。单侧施工与对称施工完成后会对土体产生−15～−16 cm的竖向扰动。但是对称施工引起的土体扰动更均匀对称，对沉船造成的扰动与偏转也更小。提出的水下曲线顶管底幕法推力计算模型与现场实测结果更加接近，研究成果可为水下曲线顶管底幕法的推力计算及精细化分析其施工扰动提供理论依据。

在人工智能迅速发展的背景下，机器学习作为其重要组成部分，已经在许多科研领域显著提升了智能化、信息化和自动化的应用。岩土工程需要准确预测和分析实际工程，因此对庞大数据的高效准确处理分析是关键技术需求。机器学习因其在处理庞大数据方面的优势，正在成为岩土工程领域发展的重要驱动力。为了全面掌握机器学习在岩土工程领域的进展情况和应用成效，查阅大量的相关文献，并通过利用CiteSpace可视化分析工具对文献进行梳理，深入探索了研究现状与热点问题，发现了当前存在的挑战与发展瓶颈。研究结果发现，岩土工程领域已经开展了关于机器学习的广泛而深入的研究工作。然而，该领域的发展内容与研究方向呈现出一定程度的局限性。虽然新型算法为机器学习领域注入新活力，但算法最新成果在岩土工程中的应用并不广泛。鉴于此，应尽快找到解决其局限性的方法，并努力将最新成果应用到实际工程中，以推动岩土工程智能化水平的进一步提升。

裂隙渗透率的动态演化是工程岩体水力学特性中的一个关键科学问题，了解岩体渗透率动态演化机制，明确影响渗透率动态演化的机制，对工程设计和运行有重要意义。基于离散元和有限元方法，建立粗糙裂隙花岗岩的剪切渗流数值模拟，探究裂隙开度与渗透率在变围压条件下及剪切过程中的动态演化机制，揭示粗糙花岗岩裂隙渗透率在剪切过程中的动态演化规律。开展在1.9～20.0 MPa围压下粗糙裂隙样品的剪切和渗流过程数值模拟，监测粗糙裂隙样品的裂隙开度与渗透率演化行为。数值模拟与试验表现出相同的演化规律，剪切和围压对渗透率的演化有显著影响，围压的大小决定着渗透率的变化趋势。在1.9～10.0 MPa的围压条件下，岩石的渗透率先明显增大，然后在剪切作用后下降；当围压大于10.0 MPa时，裂隙渗透率仅呈下降趋势。剪切数值模拟结果显示，高围压限制了裂隙在剪切过程中的剪胀扩张现象，同时促进了岩石碎屑的形成，降低了裂隙的过水能力。系统提出了基于Barton公式的等效开度修正系数，并给出最终具有物理意义的渗透率计算方法；提出了裂隙等效开度和围压间的演化标准方程，在描述围压与不同裂隙等效开度之间演化关系时，能够较好地预测不同围压下初始、峰值和最小等效开度变化，进而用以计算渗透率。研究采用的剪切渗流数值计算方法为揭示裂隙渗透率动态演化机制提供了一种有效途径。

对废弃矿井进行改造用于压氢储能，可实现废弃资源的利用和氢气的大规模安全存储。建立废弃矿井压氢储能热−流−固耦合分析理论框架，通过已有解析解对数值模型进行验证，针对某矿废弃矿井进行三维建模研究，并对其压氢储能过程中的热−流−固响应特征及损伤特性进行分析。研究结果表明：所建立的废弃矿井压氢储能热−流−固耦合理论框架可精细化表征压氢储能硐室的多场耦合响应；进行改造后的废弃矿井硐室极限存储压力明显高于未改造废弃矿井的极限压力；由于巷道围岩受锚杆索支护影响，硐室岩石表面的损伤整体呈现斑点状；储能硐室围岩塑性区发育方向向下；硐室内表面位移同时向径向和环向发展，在裂纹萌生时发生张拉裂纹、剪切裂纹和扭转裂纹；在联络巷和大巷交界处存在较大温度梯度和气体压力梯度，温度梯度波动范围较小，约为1 m；大巷温度梯度为−25.8～48.8 K/m，联络巷温度梯度为−22.8～43.8 K/m；气体压力梯度约为2 000 Pa/m，其影响范围较大，约为7.5 m。

工程材料的失效直接影响装备及其构件的可靠性和安全性，且很难采用传统测量方法对其断裂行为进行准确预测。近场动力学作为一种新兴的积分型非局部连续介质力学理论，在模拟材料断裂失效问题上具有良好效果，但该方法不依赖于预生成的网格构造控制方程，在求解大规模问题时存在计算效率较低等挑战。为此，基于键型近场有限元法引入改进栅格法。针对含有任意裂纹的复杂实体模型，提出了基于改进栅格法的非结构网格划分方法，构建了以正交四边形为主的高质量网格自动划分。采用边界拟合算法实现了高质量实体边界拟合，解决了传统由外向内栅格法的实体边界拟合难题。另外，近场有限元法将键型近场动力学与非结构网格划分相结合，充分发挥近场动力学在表示材料非局部作用效应与非连续变形特征的天然优势，同时保持传统有限元法的节点快速遍历等特点。通过将近场有限元法与改进栅格法相结合，验证了该方法在对有限宽度板、L型板、双缺口板和中心缺口圆盘进行断裂损伤分析的有效性和可靠性。

准确分析隧道的地震易损性是高烈度区隧道工程震害风险管控的前提。复合式衬砌结构在强震区隧道工程中广泛应用，但已有隧道地震易损性分析方法未考虑含防水板初衬−二衬界面的非连续力学行为。为此，开展了含防水板初衬−二衬混凝土界面的直剪试验，建立了界面的接触力学模型及仿真程序；采用增量动力有限元分析方法研究了复合式衬砌隧道的地震易损性。结果表明：直剪过程中，随着剪切位移的增加，界面剪应力先后经历线性增长、非线性增长、损伤演化下降及摩擦滑移4个阶段。防水板降低了界面的刚度与强度。当界面法向应力处于0.3～2.0 MPa区间时，抗剪强度随法向应力呈线性增长，摩擦角约23.7º，黏聚力约0.18 MPa。地震过程中防水板起到了缓冲和吸收变形作用，考虑初衬−二衬界面处位移的非连续效应后，隧道不同损伤等级下直径变形率的阈值增加。忽略初衬−二衬界面效应会低估隧道的抗震性能。研究结果可为高烈度区复合式衬砌隧道的震害风险评价提供参考。

为评估鄂尔多斯盆地咸水层二氧化碳地质封存协同上覆煤矿开采的可行性，开展CO2注入协同煤矿开采安全风险研究。基于有限元数值模拟软件实现CO2注入协同煤矿开采二维流固耦合数值模拟，研究不同CO2注入速率、注入时间以及煤矿开采程度对CO2运移、地层孔压以及垂直变形的影响。考虑CO2注入速率10～70万t/a及煤矿开挖一半和完全开挖，依据控制变量法开展了9种不同条件组合的数值模拟。结果显示，以20万t/a的注入速率注入20 a CO2时：（1）地层稳定性受影响较小，注入过程中上部地层孔压变化量为3.4 MPa，有效应力变化相对于地应力较小；（2）地面隆起程度较小，最大变形为10 mm，位于注入井顶部，煤矿区变形量为7 mm；（3）CO2运移范围较小，运移距离为540 m，距离矿区较远，对煤矿区域影响较小。研究表明，CO2注入速率是影响孔压变化量、变形及CO2运移范围的主要因素，注入速率的提高会增大孔压、变形以及CO2的运移范围；煤矿开挖程度相对于CO2注入产生的影响较小，CO2运移范围几乎不受煤矿开挖影响，孔压、变形随煤矿开挖程度的增大呈小幅度增长趋势。研究结果为评估CO2注入协同煤矿开采安全风险提供了参考依据。

为研究砂土在管道破损渗流侵蚀作用下的运移流失过程，探寻产生地面沉陷的主要影响因素，采用颗粒流（particle flow code，PFC）与计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）耦合的方法，针对水管直径、破损孔洞尺寸、水管埋置深度、砂土内摩擦角以及地下水深度5个因素，按3水平设计正交试验，开展细观数值模拟。数值试验结果发现，砂土地面沉陷呈V形漏斗分布，沉降槽随着时间增长在横向与竖向拓展。正交试验结果的极差分析与方差分析表明，地下水深度hw对沉降槽深度影响最大且显著，地下水越深，沉降槽深度越小。影响因素排序其次是破损孔洞直径d，随后是砂土内摩擦角与水管直径DN。水管埋置深度hs对沉降槽深度影响不明显，在此基础上，提出了不同条件下管道破损渗漏诱发地面沉陷范围的估算公式。研究结果可为市政水管防路面塌陷设计提供参考。

为探究高速铁路地震区域刚性面板加筋土挡墙的服役性能，结合振动台试验和数值仿真，研究了地震作用下面板水平位移和表层沉降的响应特征，揭示了该结构的变形特性。研究结果表明：不考虑地基变形的影响，地震作用下面板以转动变形为主，震后永久水平位移呈上大下小的趋势；挡墙表层沉降呈双峰分布形式，在连接件末端和筋材末端附近处出现差异沉降，破坏始于筋材末端附近；采用面板水平位移和挡墙表层沉降之间关系，将加筋土挡墙变形划分为4个阶段，综合判断结构的服役性能；采用高速铁路工后沉降限值作为控制指标提出了加筋土挡墙位移指数DI的确定方法；以数值模拟工况为例，确定了上部为无砟轨道结构时加筋土挡墙面板DI阈值为0.3%，上部为有砟轨道且设计速度V≥300 km/h时，面板DI阈值为1.5%。研究成果可为高速铁路加筋土挡墙设计提供参考和依据，同时还可丰富加筋土挡墙抗震防灾理论。

准确掌握浅层土体含水率及其变化过程对于岩土工程、环境工程地质等多个领域具有重要意义。利用自然温度信息反演含水率是一种适用于长距离、大范围含水率监测的新方法。针对常规自然温度信息法中土体温度测试及重建精细程度低导致含水率估算精度低等问题，以分布式光纤测温（fiber optic distributed temperature sensing，简称FO-DTS）技术为基础，引入显式有限差分算法和马尔科夫链蒙特卡洛（Markov chain Monte Carlo，简称MCMC）算法，提出了浅表土体温度重建及含水率反演的新方法，并开展了原位试坑试验验证。结果表明：（1）基于FO-DTS的高时空分辨率温度，显式有限差分算法可以有效重建土体不同深度的温度分布，重建温度场拟合残差约为0.2 ℃。（2）MCMC反演优化算法能准确估算土体热扩散系数，由此土体含水率的估算误差仅为7%；（3）浅表土体含水率估算结果能够很好地反映天气变化导致的土体水分迁移变化。新方法实现了土体含水率的精细化估算，适用场景广泛。

岩体裂隙对隧道掘进机（tunnel boring machine，简称TBM）滚刀破岩的施工效率和施工安全有显著影响。采用Monte Carlo方法建立了随机裂隙岩体离散元模型，通过单轴压缩试验模拟，构建了随机裂隙几何参数（倾角、直径、密度）与岩体力学性能（强度、弹性模量）的关系。在此基础上，模拟了TBM滚刀对随机裂隙岩体的破碎过程。结果表明：随机裂隙的倾角、直径、密度与岩体强度、弹性模量间存在明显的线性相关性，构建了裂隙岩体等效力学参数的多元线性回归预测模型；滚刀破岩过程中，岩体破碎比能随着裂隙倾角的增大而增大，随裂隙直径和密度的增大而先减小后增大；基于数值模拟结果，在东北工学院破岩力预测模型中引入岩体强度修正系数和破岩力修正系数，提出了考虑随机裂隙影响的岩体破岩力计算公式。