开展耦合条件下、超低渗缓冲材料中气体迁移行为研究，对于确保深地质处置库安全运营具有极其重要的理论与实践意义。研究表明，气体在缓冲材料中的迁移一般会依次经历超低渗和气体突破两个阶段，分别以气体溶解扩散和显著渗流为特征。其中，突破模式主要包括毛细突破、力学突破和界面突破。为实现气体全过程迁移流量的连续测取与突破模式的甄别，试验装置的研发经历了恒体积、K0侧限、等向应力和三轴应力控制阶段。新近的温控三轴试验系统可实现1/10 000 mL/min超低流量量测，同时借助涡电流传感技术，可实现试样局部微体变的实时感知，助力突破模式甄别。鉴于经验模型和基于拟连续介质理论建立的理论模型缺少突破模式表征指标，学者们基于突破压力曲线优先触碰原则，建立了气体突破模式甄别概念模型。周期短且量测精度高的气体突破测试方法、更为普适的突破模式甄别模型构建以及不同尺度气体迁移参数转换等应该是未来研究重点。

生态护坡兼备边坡安全效益和生态效益，是值得发展和推广的边坡防护型式。生态基材是生态护坡技术核心结构层，须同时具备力学性能和植生能力（力学-植生性能），已有生态基材力学-植生性能有待进一步提升，新型生态基材急需开发。纳米二氧化硅（nano-SiO₂，简称NS）和玄武岩纤维（basalt fiber，简称BF）在提高边坡土体力学性能方面表现优异，但对植生效果和抗冲刷性能的研究相对有限。为了解决这些问题，使用2种水泥掺量、4种纳米掺量和3种纤维掺量改良黏土，并通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、开裂试验、扫描电子显微镜分析以及植生与抗冲刷试验，探讨其力学和植生与抗冲刷性能。研究结果表明，同时添加NS和BF能有效提升其抗压强度和残余强度，当复合含量为5%水泥+0.9%BF+1.5%NS组合比例时相对提升最大，较普通水泥土提高了133.05%。同时，NS和BF能显著提高水泥土的黏聚力和抗剪强度。水化硅酸钙凝胶（calcium silicate hydrate，简称C-S-H）通过包裹BF，增强了水化产物与BF之间的机械联锁作用，改善了土壤强度、抗裂性和抗侵蚀能力，NS的火山灰反应和成核效应进一步增强了这种效果。此外，复合含量为3%水泥+0.3%BF+1.5%NS和5%水泥+0.9%BF+1.5%NS组合比例的生态基材水泥土的发芽率均大于80%，满足种植需求，植物生长表现良好。在冲刷试验中，抗侵蚀能力提升效果显著，上述两种生态基材在植被的协同作用下，侵蚀率分别仅为10.24%和3.60%。

现有加筋土挡墙抗震设计规范中的水平地震系数主要基于单组模型试验或数值模拟结果，且未考虑面板型式对加速度放大系数分布的影响。使用相同筋土材料开展了3组不同面板型式加筋土挡墙振动台模型试验，研究了加速度响应时频域分布特征以及面板型式对加速度放大系数的影响。试验结果表明：铺设加筋材料可有效提高土体刚度和整体性，从而增强加筋土挡墙对地震波低频和高频成分的放大作用；加速度放大系数沿墙高逐渐增大，且面板型式显著影响加速度放大系数的分布规律；返包式挡墙由于面板刚度较小，其加速度放大系数随着峰值加速度的增大而减小，最大加速度放大系数为1.69；而模块式和整体式挡墙的面板刚度较大，随着峰值加速度的增大，加速度放大系数逐渐增大，最大加速度放大系数分别为1.84和1.37。最后，提出了基于多组试验结果的不同面板型式加筋土挡墙拟静力法水平地震系数计算方法。该研究成果可为加筋土挡墙的地震稳定性分析提供参考。

合理确定主动土压力是实现空间轴对称竖井结构安全经济设计的前提。首先基于非饱和土双应力状态变量强度公式与空间轴对称统一强度理论，采用类比拓展法提出空间轴对称非饱和土的统一强度公式；继而联合滑移线简化法，推导考虑中间主应力的非饱和土竖井主动土压力滑移线解答并在均布和线性吸力下具体化；最后对比文献结果进行验证，探讨非饱和特性、中间主应力效应的影响规律。研究表明：空间轴对称非饱和土统一强度公式可系列化呈现不同的中间主应力效应，具有重要的理论意义且表达简洁；竖井主动土压力滑移线解答同时考虑了中间主应力效应与非饱和特性，且与既有文献中饱和土竖井与非饱和土挡墙结果吻合良好，对均布、线性和非线性吸力均适用，工程应用前景广泛；竖井主动土压力随着基质吸力、中间主应力系数和统一强度理论参数的增加而显著减小，特别是在均布吸力下；慎重选取中间主应力系数以避免主动土压力偏离过大，不同中间主应力影响程度代表不同的非饱和土强度准则。

智能压实的关键是对填土的压实质量进行实时评判。为科学评价填土的压实质量，通过耦合土的压实包络线方程和运动方程建立了冲击压实下土的干密度实时计算式，同样的建模思路也适用于振动压实工况。然而振动压实与冲击压实的工作原理不同，导致两种工况下土的压实包络线方程也有所区别，因此研究工作的重点是建立振动压实下土的压实包络线方程。基于振动压实过程中土的压缩变形规律并结合理论分析，建立了双对数坐标系下土的压实包络线方程，并由压实包络线渐近线方程，得到冲击应力峰值与对应孔隙比的关系式。根据振动钢轮的运动方程，建立了加速度峰值与冲击应力峰值的关系式。通过耦合以上两个方程，推导出振动压实下填土的干密度实时计算式。考虑到压实过程中，土体表面同时存在竖向变形和侧向变形，所推导的干密度实时计算式只是被近似地使用。而由于实际约束条件和理想条件的不同所造成的计算偏差，可通过调整其中的参数得以反映。最后，将新提出的干密度实时计算式应用于振动压实试验中来预测土的干密度。结果表明：对于振动压实工况，所提出的填土压实质量评价方法能够准确预测填土的干密度。

好氧降解作用对生活垃圾土力学参数的影响是复杂多变的。干重度作为垃圾土的重要参数在评价好氧降解稳定化方面有着重要地位。以武汉市典型垃圾土为研究对象，开展6组不同工况下垃圾土模型体试验，将模型试验分为厌氧和好氧2个部分。模型试验结果表明：水位高度、垃圾土厌氧封存时间以及好氧通风频率是影响垃圾土力学特性的重要因素；修正主压缩指数的范围在0.174～0.452之间，且与水位高度成反比；厌氧阶段垃圾土修正次压缩指数的范围在0.015 4～0.16之间，好氧通风阶段垃圾土修正次压缩指数的范围在0.01～0.78之间，且与水位高度成反比，与好氧通风频率成正比；提出了好氧应变效率用以表征好氧通风条件不同工况下垃圾堆体的应变特性，且好氧应变效率与好氧通风频率成正比，与水位高度和厌氧封存时间成反比。引入Logistic模型描述垃圾土有机物质量变化规律，可预测得到降解稳定时间。最后以应变沉降模型及质量变化模型为基础建立了垃圾土干重度预测模型。

为揭示深埋工程中断续节理岩体的破坏机制，开展了含不同节理产状（倾角和走向）断续节理砂岩的真三轴压缩试验，并利用声发射（acoustic emission，简称AE）系统实时监测试样破坏过程，系统分析了节理产状对砂岩破坏形态、强度、变形特性、声发射演化特征及特征应力的影响。研究结果表明：真三轴应力条件下，当断续节理走向与σ₂平行时，节理倾角为0°、30°和45°的试样出现拉剪混合破坏，节理倾角为60°和90°的试样分别出现滑移剪切破坏和共轭剪切破坏；当断续节理走向与σ₃平行时，含不同节理倾角试样的破坏模式均为外部板裂内部剪切破坏，说明节理走向对试样破坏模式的影响大于节理倾角。试样强度、起裂应力、损伤应力、弹性模量和峰值应变均随着节理倾角的增加而呈现先降低后增加的趋势。节理走向与σ₂平行的试样强度、起裂应力、损伤应力和峰值应变低于节理走向与σ₃平行的试样，而节理走向对试样弹性模量的影响不大。此外，AE平静期持续时间和AE高频信号比例随着节理倾角的增加而先降低后增加。当断续节理走向与σ₂平行时，试样破坏过程的AE累计撞击数随节理倾角的增加而先降低后增加再降低；当断续节理走向与σ₃平行时，试样破坏过程的AE累计撞击数随节理倾角的增加而先增加后降低。该研究结果为深埋工程的断续节理岩体破坏机制分析及工程地质灾害防治提供了科学依据。

为研究煤矿开采过程中超低摩擦型冲击地压与煤体含水特性的关系，以沈阳某矿为研究对象，通过煤块含水率和浸水高度分别模拟深部煤体整体含水状态和分层含水状态，进行深部含水煤块超低摩擦效应试验。试验结果表明：（1）不同含水率和浸水高度下，煤块在垂直扰动频率为2.0～3.5 Hz时均存在显著影响区，此时超低摩擦效应强度和阻力变化显著；（2）与干燥煤块相比，煤块含水率为11.7%（自然含水率）、13.12%、14.54%、15.67%和16.12%（饱和含水率）时，超低摩擦效应强度平均增降幅分别为76.64%、2.74%、25.09%、36.90%和−17.49%，平均煤岩界面摩擦力分别为5.04、4.96、4.74、4.64、4.65 kN；（3）与未浸水条件相比，煤块浸水高度为25、50、75 mm时，超低摩擦效应强度平均增降幅分别为−16.28%、19.83%、100.98%，平均煤岩界面摩擦力分别为7.30、6.73、7.16 kN；（4）当煤块含水率为11.7%，浸水高度为75 mm时，超低摩擦效应强度最高；当煤块含水率为16.12%，浸水高度为25 mm时，超低摩擦效应强度最弱。实际工况中须合理控制煤体含水率和浸水高度，防止超低摩擦型冲击地压灾害发生。

当前深层页岩已成为页岩气探勘开发的主阵地，渝东南地区作为我国页岩气开发的主战场，其独特的高温、层理发育和走滑应力地质特征导致水力压裂缝高扩展受限，严重阻碍了页岩气的增产改造。基于此，开展温度-结构-应力三控机制影响下的真实页岩大尺寸真三轴物理模拟压裂试验，系统探究了温度、压裂液黏度、注入排量和地应力差等关键参数对压裂改造效果的影响机制，并采用分形维数计算方法，对储层水力压裂改造效果进行了定量评估。研究结果表明：三控机制作用下，压后缝网形态呈现扁平化特征，热冲击活化层理诱导裂缝转向，显著抑制缝高扩展；应力差增大、采用高黏压裂液和大注液排量施工可促进裂缝穿层扩展。高温环境虽弱化岩石破裂强度，但会增强岩石塑性特征，导致延伸压力升高；压裂液黏度对延伸压力呈非线性调控，中等黏度可平衡滤失效应与黏滞阻力，实现延伸压力优化。储层整体改造效果分析表明，高温和大排量泵注显著提升缝网分形维数，暂堵压裂技术对促进体积改造和提高缝网复杂度效果显著。热冲击引发弱面张性扩展，且在裸眼段生成大量微裂纹，采用暂堵压裂工艺可重构流体能量分布，有效沟通未被利用的裂缝系统。

矿物成分是调控红土土-水特征曲线及微观孔隙架构的核心要素之一。本研究致力于从微观构造层面深入剖析矿物成分对红土土-水特性的作用机制，运用响应曲线法，系统评估了不同矿物成分对红土基质吸力的效应，并筛选出了3种关键配比；通过接触式滤纸法，获得了3种配比样的增湿土-水特征曲线；同时，结合扫描电镜试验与压汞试验，进一步揭示了其孔隙微观结构及分布特征。结果显示，采用Box-Behnken设计试验构建的回归模型表明，在方差拟合分析中，高岭石与伊利石对基质吸力的影响显著，而蒙脱石则未表现出显著性。在固定某一变量的情况下，高岭石与伊利石的交互作用对基质吸力的影响远超高岭石与蒙脱石的交互作用。此外，在近饱和区与残余区，矿物成分对土-水特征曲线的影响较小，曲线相对平缓；而在过渡区，高岭石含量较高的试样曲线斜率显著增大，其他两种矿物成分含量高的试样则斜率较小。在微观结构上，高岭石与伊利石含量较高的试样中，砂颗粒边界凹凸不平，凝絮状结构体积庞大且交错分布，形成了丰富的大孔结构；相比之下，其他两组试样则呈现出较为松散的分散结构。此外，孔隙分布曲线中的优势孔径范围与土-水特征曲线的过渡区呈现出良好的对应关系，进一步验证了矿物成分对红土土-水特性的深刻影响。

泥岩遇水易崩解泥化，为了揭示水岩相互作用下泥岩的变形演化规律，对泥岩试件进行干湿循环试验，采用双目相机采集变形全过程的试件散斑图像，利用三维数字散斑相关软件MultiDIC计算试件表面的三维位移、应变。试验结果表明：泥岩试件在无人为施加外力的干湿循环条件下，由于不均匀吸水、失水，导致相邻区域出现差异性膨胀与收缩变形；沿膨胀与收缩变形的过渡区张应变、剪应变均显著增大，新裂纹萌生；张拉变形垂直于裂纹面，剪切错动方向沿潜在裂纹面但垂直试件表面的方向。试件失水时中部收缩，而四周由于受到中部水分的补给仍然在膨胀；试件变形速率减缓，但因失水持续时间较长，变形总量比浸水期间更大。随着干湿循环次数的增加，裂纹宽度和深度的增长速度先增大后减小最终趋于稳定，裂纹面将成为新的自由表面，吸水膨胀和失水收缩区重分布。

酶诱导碳酸盐沉淀（enzyme-induced calcite precipitation，简称EICP）技术是用于土体力学性质改善与重金属污染物控制的新兴技术。然而，不同粒径尺寸石墨尾矿渗透特性的差异导致矿化稳定性和修复效果显著不同。利用生物聚合物协同EICP技术对石墨尾矿进行固化/稳定化，基于力学强度和环境效应双重角度探讨壳聚糖（chitosan，简称CTS）在不同粒径尾矿生物矿化中的应用潜力，结合扫描电镜、红外光谱及X射线衍射分析揭示影响尾矿固化/稳定化的内在机制。结果表明：CTS-EICP有效克服了传统EICP技术在尾矿固化/稳定化中因粒径减小而效果显著降低的局限性；当CTS掺量为1.5%时，粒径小于75 μm尾矿试样的抗压强度和CaCO3含量分别较EICP处理提升了210.29%和150.1%；处理后尾矿浸出液pH值稳定在7.81～8.36，重金属离子浓度降低率在89.59%～100%。CTS通过脲酶稳定机制促进碳酸盐晶体形成，晶体嵌入CTS分子交联形成的三维网络，构建了“尾矿-CTS-碳酸盐-CTS-尾矿”复合屏障结构。研究成果有望为EICP作用于不同粒径石墨尾矿固化/稳定化提供有益借鉴。

弃渣土体的密实性显著影响其力学性能，定量分析颗粒级配对其干密度的影响尤为重要。通过采集不同成渣方式形成的弃渣土体开展颗粒分析和室内相对密度试验，定量研究了颗粒级配对弃渣土体干密度的影响。研究结果表明：渣料呈现明显的分形特征，主要级配曲线类型为凹型和缓S型；基于广义Logistics函数和颗粒质量分形模型，构建二参数粒度分形级配方程，可有效描述弃渣级配特征，参数a和b可调控曲线的斜率及曲率；采用粒度分形级配方程，积分可得级配曲线面积，建立弃渣土体极值干密度预测模型；确定了弃渣土体最优级配曲线特征及对应参数范围。研究成果可为弃渣堆场的堆置设计、碾压施工及边坡稳定性分析提供科学依据。

深海多金属结核常以半埋的形式赋存于高含水率和低剪切强度的深海沉积物中，因此沉积物与结核间的黏附特性是影响结核采集效率的关键因素。基于海底表层沉积物物理和力学性质的相似性，制备模拟土样用于模拟集矿试验的底质环境构建。通过开展结核-模拟沉积物拉拔试验和附壁效应射流水力集矿试验，系统研究沉积物与结核间的黏附机制。结果表明，沉积物-结核接触界面面积和沉积物的剪切强度是沉积物对矿粒黏附作用的主要影响因素，而拉拔速度与射流流速影响较小，增大接触面积或提升沉积物的剪切强度均可显著增强沉积物对矿粒的黏附效应。当拉拔速度和接触面积一定时，黏附比与剪切强度近似呈线性关系。通过对比拉拔试验和水力集矿试验结果，发现相同工况下两者黏附比的趋势相似，且两者的相对差值小于10%，验证了试验方法的相关性。本研究可为深海采矿水力集矿试验设计和射流参数优化提供参考。

砂土组构各向异性显著影响其力学变形特性。为准确描述这一特性，基于各向异性临界状态理论和广义位势理论，提出了考虑砂土组构各向异性的本构模型。首先，在双曲线模型的基础上，引入虚拟峰值偏应力这一变量，以模拟密实砂土的软化现象以及松散砂土的硬化现象；在此基础上，进一步基于各向异性临界状态理论，将传统的状态参数替换为可以描述砂土组构演化特征的剪胀状态参数，并在主空间内建立了考虑砂土组构各向异性的应力-应变关系；随后，基于广义位势理论，采用考虑拟弹性塑性变形的建模方法，将主空间内砂土的应力-应变关系推广至一般空间，进而建立考虑组构各向异性的砂土本构模型；最后，利用这一模型对Toyoura砂排水三轴压缩、不排水三轴压缩与拉伸以及空心圆柱扭剪试验进行了模拟，模型计算结果与实测结果吻合较好，验证了模型的合理性。模型包含13个材料常数，可通过一组参数较准确地描述较大应力水平和密实度范围内砂土的力学特性，还可以再现砂土的组构各向异性对其力学响应规律的影响。

在波浪、地震等动力荷载作用下，含细粒土砂地基中产生的超静孔隙水压力难以消散，易诱发土体液化。微生物诱导碳酸盐沉淀（microbially induced carbonate precipitation，简称MICP）技术是一种新兴的地基抗液化加固技术。通过开展轴向-扭剪耦合循环剪切荷载作用下MICP加固饱和含细粒土砂的不排水空心圆柱扭剪试验，探究不同影响因素下MICP加固饱和含细粒土砂动孔压发展规律。研究结果表明：MICP加固含细粒土砂的动孔压发展模式主要可分为A型、B型和C型，动孔压曲线随着MICP加固轮次、循环阻抗应力比和相对密实度的增大逐渐由A型向C型过渡。基于试验结果，提出了一种适用于MICP加固含细粒土砂的修正动孔压应力模型，将试验结果与已发表文献的试验数据进行对比，验证了该模型在预测效果和适用性方面的优越性。研究成果可为MICP加固土体动力稳定性分析及抗液化加固方案的制定和优化提供依据。

为探究黄土体积的变化特征与其孔压和液化之间的关系，选取古浪马兰黄土为研究对象，通过非饱和固结排水试验对不同含水率和围压下黄土的剪切体变特征进行研究，并通过饱和固结不排水试验对黄土的应力路径和孔压特性进行研究，在此基础上分析不同含水率下临界状态线的分布规律，进而建立饱和状态下的临界状态线，并与饱和固结不排水试验得到的临界状态线进行对比验证，据此建立黄土体变与孔压之间的联系，提出一种基于非饱和剪切体变的液化评价方法。研究表明：非饱和马兰黄土的应力-应变曲线总体呈现出应变硬化型，剪切体变为剪缩型；饱和马兰黄土的应力-应变曲线呈应变软化型，偏应力随平均有效应力的增加先增加至峰值，后逐渐减小并趋于稳定；非饱和状态下各临界状态线近似平行，随着含水率的增大临界状态线的分布越靠下，含水率对临界状态线的斜率影响较小而对截距影响较大；土体初始状态点到饱和临界状态线的距离即为孔压的变化量，基于饱和临界状态线计算的孔压判别古浪马兰黄土只是存在液化可能。研究成果是黄土液化评价方面有价值的探索。

压气储能内衬地下洞室的混凝土衬砌在高内压下容易产生较宽的裂缝，导致裂缝宽度超出安全设计值，从而影响衬砌的安全。为应对这一问题，通常需要减小截面尺寸、增加衬砌配筋率和缩减储气压力，这不仅显著增加建设成本，也限制了储气能力。为此，采用了一种通过释放衬砌环向位移来减小拉应力的预设缝衬砌结构，该结构可以提高围岩对衬砌的抗力，从而可以让围岩承担更多的荷载，充分发挥围岩自承载能力。依托实际工程建立了不同预设缝深度、位置和数量的二维数值模型，通过分析衬砌损伤因子和钢筋应力分布提出了最优的预设缝衬砌设计方案。研究结果表明：为有效释放衬砌应力，预设缝需贯通并切断钢筋；预设缝衬砌结构能够有效减少衬砌损伤和钢筋应力，尤其在接缝处15°范围内效果最为明显；应对称设置预设缝，以避免影响范围重叠导致远端钢筋应力增大；增加预设缝数量可缓解接缝处远端衬砌损伤；考虑到预设缝数量的增多会增加施工成本和难度且会降低衬砌本身的质量，在满足衬砌设计要求的情况下，当侧压力系数为0.39时预设6条贯通的对称缝是最优方案，当侧压力系数为1.5时预设4条贯通的对称缝是最优方案。

针对两工作面同采，造成端头区域顶板破碎、围岩动力显现严重等问题，通过研究不同层位厚硬顶板破断结构特征，建立了厚硬顶板破断力学模型，揭示了同采工作面厚硬顶板破断诱冲机制，分析了工作面覆岩静动载应力演化特征，提出了厚硬顶板工作面井上下协同压裂与顶板锚-注补强加固成层式支护“卸-固”协同防冲控制技术。研究表明：厚硬顶板易形成矿井冲击震源层，其破断释能具有远近场效应及区域致灾特征，造成矿井不同冲击动力显现；厚硬顶板破断释能与其强度、厚度、赋存层位、上覆岩层荷载以及采空区临界跨度等因素有关，两工作面同采采空区临界跨度增大，厚硬顶板破断释能增大，位于近采空区侧的高位厚硬顶板断裂线形成矿井诱冲关键震源点；采空区侧中低位厚硬悬臂梁结构造成工作面端头走向30～40 m、倾向70～80 m区域形成高静载三角应力集中区，叠合高位厚硬顶板破断强动载影响，引起工作面端头区域40 m范围直接顶和亚关键层1破碎，极易出现冒顶事故；井上下协同压裂防冲控制技术，可破坏高位冲击震源层，切断井下中低位厚硬悬臂梁，降低端头区域围岩静动载应力响应，深浅孔围岩注浆固化与锚注三阶协同支护成层式预应力支护壳，可提高端头区域破碎顶板强度及完整性，增强围岩抗冲性能。现场采用“卸-固”协同防冲技术，围岩应力降低了19.2%～20.4%，变形量降低了74.0%～77.2%，支架压力降低了24.2%，顶板动载扰动减弱，围岩塑性区减小，采场围岩稳定性显著提升。

准确评估管土大变形相互作用过程中土抗力发展是深海管道设计的重要前提。相关学者针对水平屈曲过程中在浅层扫掠过海床的轻管问题已开展了广泛研究。对于另一类在屈曲时会埋入海床的重管，由于涉及土体坍塌等极端变形问题引起的不稳定性以及高昂的计算成本，相关物理和数值模拟还相当有限。采用连续极限分析方法（sequential limit analysis，简称SLA）对不排水条件下软黏土中的重管水平向加载响应首次进行系统的数值分析。分析了屈曲过程中管道轨迹和所受水平抗力的演化规律，提取了不同位置处的V-H屈服包络面（V为管道重量，H为水平向土体抗力），探究了重管水平屈曲行为特征。研究发现，重管所承受水平土抗力达到残余状态所需位移数倍于轻管，且在达到该状态后仍存在3种不同类型的土体破坏机构，并对关键影响参数进行了分析。进一步建立了重管水平屈曲过程中所受残余抗力计算模型并讨论了适用范围。

考虑到平稳随机场难以准确表征土体参数随深度变化的空间变异性，且三维边坡可靠度分析往往存在耗时冗长问题，采用逐步Karhunen-Loève级数分解法生成平稳随机场与考虑深度效应（随机场实现时不排水抗剪强度S_u 均值所在深度不同）的非平稳随机场，并提出了基于分段逆回归方法（sliced inverse regression，简称SIR）与极致梯度提升方法（extreme gradient boosting，简称XGBoost）的代理模型，结合蒙特卡洛模拟（Monte Carlo simulation，简称MCS）进行三维边坡可靠度分析。以某一典型三维边坡为例，验证了所提方法的有效性，并对比了基于平稳随机场和非平稳随机场两者的计算结果，探讨了埋深参数zb与趋势分量b对三维边坡可靠度分析结果的影响规律。结果表明：提出的代理模型可以准确高效地计算三维边坡失效概率；埋深参数zb 与趋势分量b 对边坡可靠度分析结果影响较大，参数值需要根据原位数据合理选取；基于考虑深度效应的非平稳随机场理论进行边坡可靠度分析时，随趋势分量b变大，失效概率变大，不考虑深度效应影响的非平稳随机场计算结果相反。研究成果可为实际三维边坡高效可靠度分析提供有效途径。

为实现均质地层中非均匀弹性波的精确输入，对基于时域完美匹配层（perfectly matched layer，简称PML）的域缩减法（domain reduction method，简称DRM）进行了研究。提出了一种改进形式的坐标伸展函数，并给出了参数确定方法。基于ABAQUS/Explicit对改进完美匹配层和域缩减法进行了程序实现。推导了弹性半空间中两种典型非均匀弹性波（超临界角入射SV波和Rayleigh波）的自由场位移时域表达式。开展了数值试验，分别对改进伸展函数的有效性、不同人工边界对外行波的吸收效果、超临界角入射SV波和Rayleigh波的输入精度等问题进行了验证。结果表明：改进后的伸展函数物理意义清晰，有效提高了参数取值的便捷性；相比传统黏弹性边界和无限元边界，完美匹配层对外行波的吸收效率更高；域缩减法程序能够精确输入两种典型非均匀弹性波，模型位移响应数值解与解析解的归一化均方根偏差小于1%。研究成果能为岩土及地下工程抗减震研究提供有益参考。

研究了聚能爆破在硐室开挖光面爆破中的应用。根据聚能射流的基本原理，提出了一种弧形聚能装药结构（arc-shaped charge blasting，简称ASCB），建立了弧形聚能爆破数值模型，并与锥形药包聚能爆破（cone-shaped charge blasting，简称CSCB）进行了比较。结果表明：ASCB比CSCB炸药消耗少43.4%，有效装药率比CSCB高25.97%。当冲击波到达炮孔壁时，ASCB的冲击波比CSCB的冲击波更集中，有利于在聚能方向形成初始裂纹。ASCB施加在炮孔壁聚能侧的压力比CSCB高6.26%，而施加在非聚能侧的压力比CSCB低37.34%。ASCB在聚能方向产生的裂纹长度约为CSCB的两倍。因此，ASCB的聚能爆破效果优于CSCB。上述研究成果为定向预裂爆破提供了一种新的方法。

基于频率相关等效线性化模型，提出了一种考虑局部场地效应的空间相关多点地震动模拟方法。采用有限元-边界元耦合方法计算局部场地非线性地震波散射效应，对山谷交错场地的地震动放大效应进行模拟分析，并与传统等效线性化方法做对比。其中，与频率相关的等效剪切模量和阻尼比可由标准应变谱拟合得到。结果表明：频率相关等效线性化方法与传统等效线性化方法的结果在总体趋势上具有一定相似性，均体现了山间谷地地震动空间分布的显著差异；与线性条件相比，均显示出地面运动加速度峰值降低，反应谱卓越周期延长。但频率相关方法引入了等效剪切模量和阻尼比的频率相关性，有效弥补了传统方法在高频反应估计上的不足，其所得地震动加速度和反应谱峰值显著高于传统方法，增幅可达23%以上，同时反应谱峰值位置向短周期方向移动，更合理地反映了土层地震动的高频特性。该方法能合理优化场地反应高频段结果，从而提高工程结构安全性。

岩石内孔隙结构和矿物组成是诱导岩体破裂失稳的重要因素。为了研究孔隙结构和矿物组成对裂纹扩展的影响，利用颗粒流程序（particle flow code，简称PFC），构建含不同孔隙结构和矿物组成的岩石晶体模型（grain based model，简称GBM），研究孔隙大小对裂纹扩展的影响以及不同矿物内裂纹的扩展规律。研究结果表明：随着孔隙短长轴比的增大，岩石的单轴抗压强度和弹性模量均先减小后增大，岩石的破坏程度先增大后减小，在短长轴比为0.8时，岩石破坏程度最严重。随着孔隙短长轴比的增大，岩石内形成的裂纹数量先减小后增加再减小，张拉裂纹数量先减小后增加再减小，而剪切裂纹数量基本无变化。岩石在破坏过程中以晶内张拉破坏为主，其次为晶间张拉破坏，晶内破坏和晶间破坏中剪切破坏均较少。孔隙短长轴比为0.6时对砂岩基质、黏土、云母内裂纹扩展演化行为影响程度最大，孔隙短长轴比为0.2时对石英和长石内裂纹扩展演化行为影响程度最大。该研究成果可以为解决含孔隙缺陷岩体的失稳破坏问题提供参考和研究基础。

快速、准确获取岩石强度参数是安全建设岩体工程的必要前提。常规切割取芯―端面打磨―压缩破碎的制样与试验周期冗长，而岩芯连续刻划试验快捷便利，仅对岩芯表面造成轻微刮擦损伤，能够快速获取岩石的单轴抗压强度、内摩擦角、黏聚力参数。针对传统固定深度刻划方式无法考虑岩芯表面凹凸起伏的局限性，提出了一种精准感知岩芯表面凹凸特性与刻划深度实时自适应调整技术，并研发了相应的岩芯自适应连续刻划试验装备。基于固定深度、自适应等分、自适应选点3种刻划模式，开展了一系列致密砂岩连续刻划试验。结果表明：以标准压缩试验为对照，自适应刻划测试岩石强度参数的最大误差为10.57%；相比于传统固定深度刻划，自适应等分与自适应选点刻划的单轴抗压强度测试精度分别提升了44.44%、53.09%。此外，讨论了不同刻划模式产生强度测试误差的原因，并明确了尖刀头、钝刀头各自适用的刻划模式与应用场景。岩芯自适应连续刻划试验技术能够在不破坏岩块完整性的情况下较为准确地快速测出强度参数，优化了传统刻划无法保证实际切削深度恒定造成的荷载计量误差，为岩石力学参数快速测试提供了一种简便高效的新技术手段。

应用最小二乘法并结合一系列随时间和空间变化的孔隙水压力测量值，识别了固结模型的岩土参数。首先，建立了包含时间和空间坐标的孔隙水压力最小二乘函数。接着，构建了一个同时考虑时间和空间的新雅可比矩阵，该矩阵允许进行任意数量的时间和空间测量。通过泰勒级数展开，推导出了Gauss-Newton法、Levenberg法、Marquardt法和Nielsen法的迭代方程。通过两个数值算例验证了所提出的方法。在算例1中，识别了太沙基模型的固结系数。对比研究表明，4种方法均能收敛到正确解，但Marquardt法收敛速度较慢。在算例2中，识别了二维流体饱和介质中孔隙弹性固结模型点源的坐标，其中Gauss-Newton法未能准确定位点源，而Nielsen法虽然加速了收敛，但引入了多个阻尼系数区间和收敛值。Marquardt法在点源识别方面更为有效。此外，研究还强调了传感器布置和初始迭代坐标对于准确识别点源的重要性。两个算例均表明，所提出的方法具有一定的抗噪声能力。