开展模型试验和数值模拟，研究了桩靴贯入及拔出对邻近吸力基础运动规律和水平承载力的影响。结果表明，插桩过程中，临近吸力基础运动模式为“转动+平动+竖向运动”相结合，吸力基础发生水平向远离桩靴平动和竖向上拔运动；而拔桩过程中吸力基础会发生水平向远离桩靴平动和竖向沉降运动。桩靴插拔时，吸力基础最大水平与竖向位移量随插桩深度和插桩间距的增加逐渐增大。此外，桩靴插拔造成吸力基础水平承载力具有显著方向性特点。桩靴拔出后吸力基础在不同方向水平承载力大小依次是：沿桩靴与吸力基础中心连线偏向桩靴方向<沿桩靴与吸力基础中心连线远离桩靴方向<桩靴与吸力基础中心连线垂直方向。桩靴插桩间距为2.5倍吸力基础直径时，各方向水平承载力均无降低情况。当桩靴插拔区位于吸力基础加载方向前侧或后侧时，水平荷载下基础周围土体变形沿加载方向对称分布；当桩靴插拔区位于吸力基础加载方向两侧时，土体变形范围不再沿着加载方向对称分布。桩靴插拔导致水平荷载作用下吸力基础周围土体变形范围显著减小。基于模型试验和三维大变形数值模拟结果，研究了不同比尺下桩靴插拔对吸力基础水平承载力的影响，构建了模型试验与原型实际之间的关联，使试验结果更好地指导工程实践。

冻融循环对岩石的损伤劣化严重影响寒区隧道工程的长期服役性能。为获取裂隙岩石冻融损伤细观特征和冻融后受载力学特性，开展了不同冻融循环次数下饱水裂隙砂岩力学特性试验，推导了冻融过程冻结水体积增量、补给量与冻融循环次数的关系方程。采用颗粒流方法构建一种基于水冰相变体积膨胀理论的岩石冻融劣化模型，通过室内试验验证该模型的可靠性。研究表明：随着冻融循环次数N的增加，试样的力学特性均表现为线性衰减，衰减程度与N呈正相关，且当裂隙倾角为30°时，试样表现的力学特性最弱；裂隙试样在冻融作用下裂隙处的劣化程度大于其他部位，除试样表面颗粒剥落之外，沿裂隙端部产生冻融微裂纹，冻融损伤在试样表层及内部不断积累；颗粒流冻融过程产生的细观微裂纹以张拉裂纹为主，且裂纹数量与N呈正相关，冻融微裂纹由试样表层逐步向内部扩展发育，微裂纹的数量及分布特征影响试样受载破坏形态，且多表现为分布于受载破坏主破裂带附近的次生裂纹破裂带。该研究为冻融作用下岩石损伤劣化过程提供了新思路与新参考，也有助于推动寒区隧道工程灾变预测和长期服役性能评估。

颗粒级配和形态是影响砂土力学行为的重要属性，由于天然钙质砂颗粒级配与形态特征相互交织，目前试验研究还无法提供单一因素的影响规律。基于X射线计算机断层成像（X-ray computed tomography，X-CT）扫描技术、球谐函数分析和3D打印技术，实现可控形态和尺寸钙质砂颗粒的批量生产制造，通过引入分形维数以表征试样的级配特征，开展不同分形维数仿真钙质砂试样的固结排水三轴试验，探究了颗粒级配这一单一变量对钙质砂剪切特性的影响规律。结果表明：仿真钙质砂试样的力学行为十分符合天然砂应变软化和先剪缩后剪胀的典型特性。分形维数只有在变化很大时，才会对临界状态应力比产生略微明显的影响，考虑到颗粒破碎导致的分形维数变化并不明显，可以采用静态唯一线的方法来描述具有不同分形维数钙质砂的临界状态。相变状态时，轴向应变与分形维数以及有效围压均呈正相关，应力比随分形维数的增大呈指数型上升。仿真钙质砂具有表观黏聚力，峰值表观黏聚力随分形维数的增大呈线性下降，残余表观黏聚力基本不受分形维数变化的影响，而峰值和残余内摩擦角均随着分形维数的增大呈指数形式上升。

非常规油气开采、地热开采过程中，复杂孔隙岩石的两相驱替流动特性直接影响其采收率，因此其过程研究备受关注。以4类有序、无序孔隙结构介质为研究对象，自主搭建了微流体试验可视化装置，开展5种流量及4种被驱替流体黏度在介质中的流动特性试验研究，深入分析毛细管数、黏度比及孔隙结构无序性对两相驱替过程的影响规律。结果表明：入侵相分形维数与驱替模式有关，与驱替效率呈正相关，且分形维数是入侵相含量的普适函数。驱替结束时的分布特征与驱替模式密切相关：稳定驱替向毛细指进转变，伴随着被捕获相数量和标准差的增大。毛细指进向黏性指进转变与毛细指进向规则指进的转变相同，伴随着被捕获相数量的减小和标准差的增大。考虑流体黏度比的影响，建立了修正毛细管数与入侵相驱替饱和度的关系式，可预测考虑黏度比影响的驱替效率。

目前关于酶诱导碳酸钙沉淀（enzyme-induced calcium carbonate precipitation，EICP）技术固化砂土的渗流数学模型研究较少，现有的渗流模型未考虑EICP矿化反应中生成的碳酸钙晶体，难以预测EICP固化砂土的渗透性能。为此，基于Kozeny-Carman（K-C）方程，考虑碳酸钙晶体对孔隙填充作用、迂曲度和比表面积的影响，建立EICP固化砂土的渗流数学模型。将模型理论结果与试验结果进行对比，验证了模型的可行性和合理性，分析了孔隙率、平均粒径、碳酸钙含量和比表面积对试样渗透系数的影响。研究结果表明：提出的渗流数学模型能较好地反映不同颗粒级配以及不同胶结程度条件下EICP固化砂土的渗透系数，适用范围较广；渗透系数k 随孔隙率n 和平均粒径D₅₀的增加而增大，k 对n的敏感性远高于D₅₀；k随碳酸钙含量和比表面积的增加而显著下降。随着碳酸钙含量的增加，试样孔隙率逐渐下降，迂曲度逐渐增加，附着于碳酸钙晶体的水膜逐渐变厚，渗透系数显著下降。研究成果可为EICP固化砂土的工程应用提供一定的理论基础。

了解岩石动态抗拉特性对于研究岩体工程在爆破和地震荷载作用下的动态响应具有重要意义。结合超高速相机和数字图形相关技术（digital image correlation，DIC）对花岗岩开展冲击劈裂试验。通过电测应变法和超高速相机判断了巴西圆盘试样的应力平衡和中心起裂条件。采用超高速DIC方法分析了微秒时间尺度上岩石变形场演化，并结合偏光镜试验讨论了晶体尺度上的材料率效应机制。结果表明：花岗岩的抗拉强度随应变速率的关系存在3个分区，II区满足统一动态强度模型，其特征应变率和动增长系数分别为48.3 s⁻¹和0.97，且平均破碎尺寸并不随应变率的增加而显著变化；残余动能占耗散能比值为23%～47%。在晶体尺度上，细观破裂主要以穿晶裂纹、弯折裂纹、裂纹簇聚成带和晶体粉碎化等形式出现。随着应变率增加，岩石的破坏过程发生从中心起裂到边界失效转变，当应变率超过一定值，应力平衡和中心起裂条件失效，动态抗拉强度随应变速率增加反而降低，导致试验条件的有效性存在偏差，试验结果需审慎评估。

压缩空气地下储能是实现大规模物理储能的理想方式，关键是要保证地下储气库长期气密性，据此，提出用膨润土-薄钢板构建复合密封层的概念。为验证利用膨润土辅助构建密封层的可行性，开展膨润土团粒振实试验与恒刚度膨胀试验。结果表明：由膨润土通过压实再破碎形成不同尺寸团粒，团粒按比例重新组合成混合物，经过振动210 s后达到稳定密实状态；以最大尺寸5 mm的团粒为例，依据Andreasen公式，取级配指数n=0.5时混合，其振动堆积密度最大可达1.35 g/cm3；所有双粒组团粒混合物，粗粒组含量70%时达到最大振动堆积密度，基于等粒径团粒堆积状态理论解释了该现象的原因。膨润土团粒振动离析会降低堆积均匀度，但水化膨胀蠕动后，能挤密充填团粒间的大孔隙，调整了密实度的整体均匀性，保证薄钢板与围岩的均匀受力。恒刚度约束下膨润土的膨胀变形释放了部分膨胀潜势，剩余膨胀潜势以剩余膨胀力形式展现，建立了恒刚度约束下剩余膨胀力与膨胀变形率关系，可为构建膨润土-薄钢板复合密封层提供设计参考依据，避免薄钢板发生屈曲变形破坏。

裂隙是造成岩体力学性能劣化的关键因素，针对非闭合裂隙对岩体的损伤作用与裂纹扩展问题，在考虑T 应力的前提下，基于Mohr-Coulomb强度准则推导了非闭合裂隙的尖端弹塑性边界方程解析解，以裂隙尖端塑性核区为评价指标，分析了应力环境与裂隙角度α 对岩体损伤的影响；通过离散元数值模拟分析，探讨了非闭合裂隙的细观裂纹扩展特性与岩体损伤演化规律。研究表明：当侧压系数λ<0.4，随着π/2,π减小，塑性核区在[π/2，π]范围内扩张速度大于其他区域，导致其形态在裂隙表面呈不均匀分布；当λ<0.7，以α =45°为分界，分界点以下α 减小则塑性核区面积缓慢减小，反之则快速增大；随着α 增大，塑性核区面积呈缓增长―急增长―稳定的S 形曲线变化规律，λ 越小，曲线变化越陡峭；非闭合裂隙岩体的单轴抗压强度与塑性核区面积呈负相关关系，塑性核区面积增加，裂纹扩展所需应力增量减小且扩展长度增加，岩体抗压强度减小。研究揭示了非闭合裂隙对岩体损伤的力学机制，为岩体稳定性评估提供了依据。

黄土由于特殊的物质成分组成与微观结构，具有水敏性、结构性强度和增湿变形等特殊的工程力学性质。考虑非饱和原状黄土结构性强度和变形与饱和度直接相关的本质特征，以Bishop有效应力和饱和度为作为直接驱动变量，将黄土结构性划分为固有结构性和受水分影响的胶结结构性，分别构建了固有结构性随应变的演化方程和压缩特性随饱和度的演化方程，在饱和度-有效应力空间建立了非饱和原状黄土的增湿屈服方程。进而采用变形相关的弹塑性土-水特征曲线，通过体应变耦合了黄土的水力-力学行为，在有效应力-饱和度空间建立了非饱和原状黄土的水-力耦合弹塑性本构模型。模型具有12个参数，可通过非饱和三轴压缩试验和剪切试验标定。通过西安黄土、伊朗黄土以及兰州黄土在不同水力路径下的既有压缩试验和剪切试验数据进行了模型参数标定与验证。结果表明，模型能够合理预测非饱和原状黄土的结构性屈服行为、增湿变形特性、水-力耦合特性以及加载和增湿顺序对土体变形和水力特性的影响。以有效应力与饱和度作为直接驱动变量在有效应力-饱和度空间建立非饱和原状黄土的水-力耦合模型，可以体现原状黄土力学特性与含水率之间的直接关系，为原状非饱和黄土本构模型的建立提供了新思路。

为保障国家能源安全，近年来国家加大了对压缩空气储能技术的研发投入，这类工程较以往常规工程情况更为复杂，岩石的应力松弛特性也会受更多因素影响。针对压缩空气储能工程特点，从新研究角度出发，进行了气压-应力耦合作用下盐岩应力松弛试验，探究不同气压、轴向启动应力条件下盐岩的应力松弛特性。结果表明：（1）盐岩的应力松弛宏观规律不受气压影响，气压-应力耦合作用下盐岩的应力松弛仍可划分为快速、减速、稳定松弛3个阶段。其中，快速松弛阶段的松弛量占整体松弛量50%左右，而稳定松弛阶段在整个松弛过程中占比最大；（2）盐岩应力松弛受轴向启动应力和气压影响，轴向启动应力和气压越高，应力松弛初速度越大，稳定松弛阶段的松弛速率越大，应力松弛度越大；（3）循环气压下盐岩的应力松弛为循环性松弛，松弛曲线受控于其循环上下限对应的恒定气压时盐岩的应力松弛曲线；（4）松弛后盐岩的环境扫描电镜（environmental scanning electron microscopy，ESEM）图像表明，微裂纹产生和发展是造成盐岩内部损伤的主要机制。松弛后盐岩的细观结构损伤主要有晶粒碎屑、晶内裂纹、沿晶裂纹和穿晶裂纹；（5）改进的非线性二单元广义Maxwell松弛模型可以较好地描述不同的启动应力、气压条件下盐岩的应力松弛行为，为盐穴压缩空气储能库的稳定性评估提供一定参考。

多水平井立体化水力压裂技术是非常规油气藏提高产量和采出程度的核心技术。在多水平井条件下，相邻水平井、相邻裂缝之间存在相互扰动，水力裂缝在空间内呈现复杂形态。为明确立体化压裂裂缝网络的空间分布特征，讨论裂缝网络的分布规律和多裂缝干扰行为，设计开展了多井多缝立体化压裂物理模拟试验。在真三轴条件下，开展多井筒交替、拉链式立体化压裂，同步监测泵注压力和压后缝内压力变化。通过三维重构3口井12条主裂缝的空间形态，发现前序压裂井对后续压裂井的水力裂缝具有吸引作用，使后续压裂井的裂缝呈现非对称扩展。分支裂缝的形成与主裂缝诱导的局部应力场反转相关，主裂缝和分支裂缝连通性良好，主裂缝和分支裂缝均是立体化压裂缝网的重要组成部分。裂缝密度的统计结果表明，主裂缝相互扰动区域的分布存在周期性，形成局部缝网密度、裂缝几何尺寸和相应破裂压力的周期性变化规律。研究结果可对立体化压裂的方案优化提供参考。

连续级配颗粒土的剪切特性与其级配特征密切相关。为建立密实颗粒土表观级配与其峰值抗剪强度之间的量化关系，首先采用离散元数值模拟方法，探明表观级配变化对于土体内部承载骨架结构特征的影响规律，并引入了承载骨架结构特征的量化表征指标。在此基础上，设计了16种级配下的连续级配颗粒土试样，并开展室内直剪试验，建立连续级配颗粒土骨架结构表征指标与峰值摩擦角之间的量化关系。研究结果表明，颗粒土表观级配的变化会引起土体承载骨架颗粒组成以及承载骨架网络结构的显著改变；以骨架结构主导尺寸d_ed以及级配不均匀系数C_u作为骨架结构表征指标，均表现出与连续级配颗粒土峰值摩擦角之间的单因素正相关性；以d_ed和C_u作为影响因素构建峰值摩擦角经验模型，能够精确拟合直剪试验测试所得到峰值摩擦角结果，且在既有研究所公开发表的多类颗粒土中广泛适用。研究结果可为工程实践中散粒岩土介质的强度预测提供计算参考。

针对马家沟滑坡黏性滑带土，开展了环剪试验研究含水率和剪切速率对其剪切行为的影响，基于损伤力学和统计理论建立了描述应变软化的统计损伤本构模型，并揭示了滑带土损伤演化规律与水库滑坡发展的关系。结果表明：黏性滑带土具有明显的应变软化特征；随含水率升高，滑带土抗剪强度和残余摩擦系数下降；剪切速率在不同区间内对黏性滑带土的抗剪强度的影响不同，在剪切速率0.1～1.0 mm/min内，抗剪强度变化不显著，当剪切速率大于1.0 mm/min，抗剪强度随速率增加而减小；滑带土统计损伤本构模型很好地描述了滑带土应变软化的特征，其中Weibull分布参数k、λ 分别反映了滑带土弹塑性性质和应变软化程度。该研究为水库滑坡的演化机制和防治方案提供了理论依据。

针对基于分布式光纤的盾构隧道变形反演问题，考虑管片接头转动效应，建立了衬砌结构的曲梁-铰模型，通过差分法求解弹性地基曲梁方程，推导了衬砌变形、内力、外荷载及转动刚度的反演表达式，结合应变增量及其曲率分布，提出了噪声干扰下衬砌背后脱空和接头刚度降低两类劣损的初步识别方法。结果表明，新方法具有较高的反演精度，且基本不受围岩抗力和噪声干扰的影响；基于应变最大处dv/dφ=0的假定条件具有良好的反演效果（v为径向位移，φ为节点圆心角），且随着衬砌变形的增大，结果趋于吻合；通过拟合衬砌弯矩为单面布设光纤的反演提供了新思路；接头转动刚度对衬砌变形存在影响区间，且不同围岩抗力弹簧刚度、衬砌弹性模量及埋深下的区间范围基本一致。

为解决传统Forchheimer方程难以描述高围压及高水压耦合下单裂隙岩体非线性渗流问题，采用双弹簧Hooke模型（two-part Hooke’s model，简称TPHM）描述单裂隙水力开度与有效法向应力关系，将线性系数A及非线性系数B表征为有效法向应力的函数，提出考虑单裂隙非线性渗流-法向应力耦合作用的Forchheimer修正模型，通过试验数据及数值模拟对比分析验证了模型的有效性，分析不同法向应力和裂隙水压下线性系数A及非线性系数B的演化规律。研究结果表明：单裂隙在高围压、高水压条件下水力耦合效应显著，压力梯度-流量试验数据逐渐偏离传统Forchheimer方程，而Forchheimer修正模型仍然与试验数据吻合一致；当裂隙水压p恒等于0时，修正模型能够退化为不考虑水压力影响的传统Forchheimer方程；系数A、B对有效法向应力具有敏感性，随法向应力增大而非线性增大，随裂隙水压增大而非线性减小；与不考虑水力耦合模拟相比，考虑水力耦合作用的数值模型在相同流量下所需的压力梯度更小，模拟结果能用修正模型准确描述。

为探究裂隙岩石渗透注浆过程的特性，设计了一套岩石裂隙注浆试验系统，该系统包含浆液供给系统、数据监测系统和注浆模拟系统。通过对单裂隙砂岩在不同注浆压力（0.3、0.4、0.5 MPa）下进行注浆试验，分析了管道流动压力、浆液流量和浆液压力的变化规律，并结合数值模拟探讨了浆液参数对流动特性的影响。试验结果显示，管道流动压力、浆液流量和浆液压力呈现上升―稳定―下降的三阶段变化特征。在稳定阶段，3个变量与注浆压力正相关，但对注浆压力变化的敏感性不同。随着注浆压力升高，浆液压力增加，而浆液流量对注浆压力变化的响应逐渐减小（注浆压力从0.3 MPa增至0.5 MPa时，浆液流量分别增加了15.3%和8.1%）。当注浆压力达到0.3 MPa及以上时，管道内的流动压力保持不变。数值模拟结果表明，浆液流动特性与其在裂隙中的扩散形式有关。扩散为半圆形时，浆液流速降低，流量上升；扩散形式由半圆变为凸字形时，浆液流速增加；由凸字形变为均匀扩散时，各参数趋于稳定。浆液流量、流速与浆液的塑性黏度成反比，且影响效果随塑性黏度的增加而增强，而浆液屈服应力对浆液流量、速度影响较小。

为研究含深大裂隙陡崖式岩溶山体采动破坏和失稳机制，首先梳理了近50年以来我国西南地区典型含深大裂隙岩溶山体崩滑案例，分析了崩滑基本特征。再以猴场镇幺岩脚崩塌为背景，在现场调查的基础上，结合相似模型试验和理论分析，全面研究了地下开采对含深大裂隙陡崖式岩溶山体变形破坏的影响，探讨了深大裂隙对采动坡体的控制作用，阐明了坡体崩塌失稳机制，获得了坡体崩塌前后稳定性变化。最后，对不同地质条件下含深大裂隙陡崖式岩溶山体采动破坏和失稳模式进行讨论，揭示了不同崩滑模式的形成机制。结果表明：坡体的变形和破坏随开采进行而不断调整，深大裂隙后方坡体由开始的沉降和向外变形最终转变为“悬臂塌落”式破坏；危岩体随着开采进行先后倾变形后向前倾倒。深大裂隙具有分割采动坡体变形的作用，这种作用与开采进程有关。地下开采对含深大裂隙陡崖式岩溶坡体的变形破坏起到了决定性作用，不同山体对地下开采的力学响应具有一定的相似性，但不同的工程地质条件下，坡体最终的崩滑失稳模式和机制具有显著的差别。

不同于传统小直径圆形钢波纹管涵洞，大跨径管拱形钢波纹管涵洞在路基工程中的应用与研究较少。依托延安某高速公路工程，详细阐述了现场试验方案，测试了一个少见的9.5 m跨径，6.5 m矢高的管拱形钢波纹管涵洞在路堤回填过程中的受力变形特性，采用数值模拟进一步研究了管涵参数对其受力变形特性的影响，引入土拱效应系数Mf，结合正交试验与数值模拟建立了考虑土拱效应的大跨径管拱形钢波纹管涵洞的土压力计算模型，最后通过现场试验结果验证了计算模型的准确性。研究结果表明：回填过程中管涵的竖向变形大于水平变形，同位置处的波谷应力大于波峰，土拱效应的存在使得管顶土压力与沉降均呈V形分布。回填过程中管顶的变形最大，为36.1 mm，满足变形不超过2%跨径的规范要求，但设计人员应重点关注管涵两侧90°处波谷的应力设计。管涵的螺栓拼接位置建议设置在管周顺时针30°、180°、330°附近。增大波纹尺寸与钢板厚度能够一定程度上减小管涵的变形与应力，但设计阶段应综合考虑成本造价与材料特性。所建立的理论模型计算结果与现场试验结果较为吻合，能够有效反映大跨径管拱形钢波纹管涵洞上部的土压力分布。研究成果可为大跨径管拱形钢波纹管涵洞的设计、施工与理论分析提供参考。

针对悬索桥齿坎式重力锚抗滑稳定性，运用理想刚塑性平面应变问题滑移线场理论，推导了岩土体内应力状态达到Mohr-Coulomb破坏准则时的塑性滑移线微分方程。根据极限分析上下限定理，提出了垂直齿坎抗滑力上下限解析解。与Rankine被动土压力不同，上下限解析解考虑了岩土体顶部锚碇自重压力以及齿坎与岩土体之间的摩擦力。与有限元分析结果的比较表明，单级齿坎实际抗滑力介于上下限解析解之间，且高出下限解约18%。实际齿坎破坏时的滑移面通过锚碇齿坎前端，且齿坎水平长度越大，抗滑力越大。下限解可用于对齿坎最小抗滑力的偏安全估算。多级齿坎的总抗滑力上下限可以分别表达为单级齿坎抗滑力上下限值之和。然而，由于重力锚的刚性旋转以及地基的偏心受压，多级齿坎的整体抗滑力并不能完全发挥，而是主要来自于第1级齿坎。接近最大荷载时，第1级齿坎承担的抗滑力占总抗滑力的80%以上，第2级以上齿坎的抗滑作用未能充分发挥。分析表明，多级齿坎重力锚抗滑力下限高于单纯依靠摩擦作用的抗滑力。考虑垂直齿坎抗滑作用后，锚碇抗滑稳定性系数提高了大约70%，而多级齿坎整体抗滑力下限远高于主缆极限水平拉力。实际设计中，可偏安全地根据第1级和第2级齿坎的抗滑力之和估算多级齿坎抗滑力。

以某筑坝粗粒土为研究对象，开展了复杂应力路径下的真三轴试验。引入角隅函数对南水模型中的切线体积比和切线模量的表达式进行了三维化的修正，并将修正后的南水模型应用于某高土石坝进行了变形计算。研究结果表明：提出的剪胀方程在不同围压和不同中主应力下均有较好的拟合效果，且改善了原有模型在高围压下高估剪胀性的不足；修正后的切线模量较好反映了粗粒土切线模量随应力比增大而逐渐减小的规律和达到峰值应力比后其切线模量最终趋近于零的变化特点；将修正后的南水模型应用到某高土石心墙坝进行了变形计算，结果与现场实测数据的对比，修正模型计算的心墙坝沉降变形结果与实测结果接近，可用于现有高土石坝的变形计算。

介绍了预应力钢筋混凝土（prestressed reinforced concrete，PRC）管桩水平群桩承载性能的研究结果。基于现场水平静载试验，对单桩、单桩承台、双桩承台水平承载力进行分析对比，同时研究了承台对管桩水平承载力的影响。此外，利用ABAQUS有限元软件，对不同承台厚度、桩数及桩间距的群桩效应进行了对比分析。结果表明，双桩承台的水平临界荷载是单桩承台的两倍，而水平极限荷载是单桩承台的3.095倍。承台厚度的增加会增加桩顶的弯矩，但群桩的水平承载力却略有下降。随着桩数的增加，相邻桩之间的相互作用减弱，群桩的整体承载力得到提升。群桩的水平承载力随着桩间距的增大而提高。研究成果为PRC管桩在公路桥梁工程中的应用提供了理论依据和参考。

传统有限元法对大坝-不规则地基-库水系统进行建模时存在一定的局限性。基于ABAQUS二次开发接口，实现了比例边界有限元方法（scaled boundary finite element method，SBFEM）与八叉树网格的结合，建立了一种考虑真实地形的高拱坝-不规则地基-库水系统自动建模方法。利用构建的八叉树比例边界有限元法对某重力坝地震响应进行了数值验证。随后对NG5拱坝系统分别基于平整地基和不规则地基进行线弹性和非线性动力响应分析。结果表明：在地震作用下，相较于简化的平整地基拱坝系统，不规则地基拱坝系统坝顶与坝底横河向相对位移以及第一主应力峰值变化较大，分别增加了73.5%和103.6%；考虑拱坝横缝以及材料非线性的情况下，坝顶与坝底横河向相对位移以及顺河向相对位移和相对速度分别增加了43.9%、32.0%和56.6%，同时边缝的法向开度增加尤为显著，增加了388.9%和381.8%，开度峰值增加了105%，在应力和损伤方面，第一主应力峰值增加了81.6%，损伤较大的区域也沿着坝体底部进行了扩展。

裂纹起裂、扩展和连接机制的研究对岩体工程稳定性和安全性具有重要的影响。首先将Mohr-Coulomb准则引入到经典相场模型中，建立了由纯拉、拉剪和压剪组成的混合裂纹驱动力，并基于Benzeggagh-Kenane断裂准则获得了等效I-II混合型临界能量释放率来替代经典相场模型中的I型临界能量释放率，进而提出了修正相场模型来模拟岩体的混合破裂。此外，基于修正相场模型提出了拉伸裂纹、剪切裂纹及拉剪混合裂纹的判别准则。最终，模拟具有不同几何缺陷的裂隙试件单轴压缩试验，并与试验结果和数值结果对比，证明了提出的修正相场模型不仅具备模拟裂隙岩体混合破裂的能力，而且可以区别裂纹模式，研究成果有助于加深对裂隙岩体破裂机制的理解。

为提高盾构隧道开挖所引发的土体沉降的预测精度，基于自注意力机制提出了一种能捕获沉降数据时空特性和关键信息的深度神经网络模型（bidirectional recurrent neural network based on self-attention mechanism，SAM-Bi-RNN）。该模型使用多个传感器的时序数据作为输入，采用多层双向循环神经网络架构来捕捉沉降数据间的时空相关性和长距离依赖关系；通过在相邻循环层中嵌入自注意力层来加强模型对关键数据特征的提取及其内部自相关性的捕捉；比较了双向长短期记忆（bidirectional long short-term memory，Bi-LSTM）与双向门控制循环单元（bidirectional gated recurrent unit，Bi-GRU）两种变体模型在引入自注意力机制前后对土体沉降的预测效果。选用杭州某隧道项目数据集验证SAM-Bi-RNN模型，结果表明：与其他模型相比，SAM-Bi-LSTM模型对不同监测点的预测性能最好，其总平均绝对误差为0.036 6 mm，总均方根误差为 0.034 8 mm。此外，该模型对苏州某隧道项目数据集中各测点的预测平均绝对误差均低于7.0%，说明其泛化性较好，且置信区间统计分析表明该结果具有95%的可靠性。然而，在实际应用中建议根据工程需要对超参数微调以满足预测精度需求。

高放废物核心处置单元在热-水-力耦合条件下的长期性能对于现场试验及处置库概念设计具有重要意义。以核心处置单元为研究对象，构建了相应热-水-力多场耦合模型，借助有限元数值模拟软件COMSOL Multiphysics，开展了不同处置方式下高放废物核心处置单元三维数值模拟研究。模拟结果表明，当竖直处置1个、2个和3个废物罐时，单场传热模拟下处置单元最小处置间距比热-水-力耦合下更大，这是因为单场传热模拟，不考虑缓冲材料吸水饱和度升高，缓冲材料热传导系数偏小所致，但单场传热模拟得出的处置间距，对于处置单元是偏安全的。随着处置坑内废物罐个数的增加，废物罐的平均处置面积略有增加，热场分析结果表明，一个处置坑处置一个废物罐时最能节省处置面积。当采用水平处置时，处置单元内热量向外传输比竖直处置时要慢，热场分析结果表明，竖直处置更能节省处置面积。

地形对地震波传播路径及能量分布具有重要影响。为研究地形对地震波传播的调制效应，采用波函数展开法研究均匀半无限介质中等腰三角形山体受到水平剪切波（horizontal shear wave，SH波）作用时山体的动力响应。基于已有的散射频域解，引入地形地震动传递因子，并结合Laplace及Fourier变换求得山体位移的时域解析解答，研究SH波与三角形地形相互作用下山体的地震动时空分布特征及能量分布规律。结果表明：（1）SH波入射下山体表面点的波动程度显著高于平地表点，受频率成分影响更强，特定频率下表现出显著的放大效应和衰减效应。入射角度对共振频率及地形地震动传递因子的幅值具有重要影响。（2）地震波在山体边界和尖端处发生多次反射与折射，形成复杂的干涉波场。单位幅值脉冲垂直入射时山顶点位移幅值达2.65，随入射角度增加，位移幅值极大值减小并由山体顶点向山体右侧移动，水平入射时位移幅值极大值为2.12。（3）三角形山体地形与地震波的相互作用导致地震波能量在山体特定区域发生聚焦。垂直入射时能量集中在山顶及斜坡附近；斜入射和水平入射时，能量更多分布在山体背坡面，且几何聚焦效应更为显著，局部能量汇聚更加明显。

弹性地基梁模型常被用于基坑围护结构变形计算，但现有模型大多忽略土体刚度硬化特征；且计算参数高度依赖于室内单元试验，其取样扰动带来的误差不可避免。提出了可以考虑土压力非极限状态和土体刚度硬化的修正弹性地基梁模型，进一步关联孔压静力触探（piezocone penetration test，CPTU）原位测试参数与模型计算参数，建立了基于CPTU原位测试的基坑围护结构侧向变形计算方法。通过与离心机试验结果对比，验证了所提计算方法的合理性与准确性。随后，将所提计算方法应用至太湖冲湖积相软土基坑工程，发现基于CPTU测试参数的计算结果和现场监测值吻合良好；基于室内单元试验的计算结果可知，取样扰动使土体刚度参数降低而高估了墙体变形，说明了基于CPTU原位测试的基坑围护结构变形计算方法的工程适用性。最后，应用所提计算方法，探讨了开挖深度、土体杨氏模量、围护结构刚度和内支撑刚度对基坑围护结构最大变形的影响。