减饱和法是一种新型的抗液化技术，其基本原理是通过向砂土地基孔隙中引入适量气体，降低土体的饱和度，从而提高其液化抵抗能力。这一方法为解决砂土地基液化问题提供了一种简便且经济的途径。然而，处理后土体非饱和状态的长期稳定性是影响减饱和工法抗液化效果和经济性的关键问题，目前相关研究较少。采用电解减饱和技术对初始饱和砂土地基进行减饱和处理，研究了不同条件下土体饱和度的变化，包括静水条件和在一定水力梯度下渗流的动水条件，并分析了水力梯度、粒径级配、相对密实度及初始饱和度等多种因素对减饱和试样饱和度变化的影响。试验结果表明，孔隙水渗流作用会使砂土试样饱和度逐渐增加，但最终将趋于稳定，且水力梯度越大，饱和度稳定值越大；在相同渗流条件下，试样的相对密实度和颗粒粒径越小，土体饱和度的最终变化量越小。此外，通过降低电解后试样的初始饱和度也会使饱和度最终稳定值减小。

赤泥堆存量巨大、新增量高，带来的安全、环保、占地等问题十分严重。为了拓展赤泥的资源化利用途径，促进绿色复合地基技术发展，提出了一种赤泥−粉煤灰地质聚合物（red mud-fly ash geopolymer，简称RFG）桩技术。通过室内试验、粉质黏土地基现场灌注成桩试验和静载荷试验，研究了RFG桩材料制备方法、施工工艺、成桩质量、竖向抗压承载特性及其对环境的影响。研究结果表明：（1）RFG桩可在常规湿作业成孔的基础上实现泵送和水下灌注成桩，赤泥:粉煤灰:中砂:碎石:高炉矿渣粉质量比取1:2:2:4.94:0.1、液固比取0.55时的RFG拌合物具有良好的和易性，可满足泵送和水下灌注的工作性能要求，坍落度可控制在220～225 mm，常温养护28 d强度为13.9 MPa；（2）RFG桩具有良好的抗压承载性能，桩长10 m、桩径0.52 m的RFG桩单桩竖向抗压极限承载力为753 kN，桩间距为3倍桩径条件下的单桩复合地基承载力特征值为240 kPa；（3）RFG桩现场成桩质量良好，沿RFG桩全长采取的芯样较完整，6根桩的取芯率均达到99%以上，不同深度芯样抗压强度均超过10 MPa，最高达19.5 MPa；（4）RFG桩的实施未对周边水体质量产生不利影响，未改变地下水腐蚀性评价结果。研究成果不仅为RFG桩的工程化应用奠定了基础，还为提高赤泥的利用率提供了新思路。

为保障地热能开采过程中井筒围岩稳定，保证地热能开采的高效性。开展含内套环储能花岗岩单一径向压缩力学试验，借助VIC-3D非接触全场应变系统、静态应变测试分析系统等多组设备辅助监测，探究地热能开采过程中储能花岗岩在高温、冷热循环等复杂地质工况条件下，井筒围岩损伤破坏特征及岩石内部能量演化规律，并建立相关损伤破坏判据。研究结果表明：不同条件处理后含内套环储能花岗岩单一径向受压时荷载−位移曲线峰值前存在明显的上凹段和直线段，峰值后受内套环和岩石非均质性影响有快速陡降和下降后回升或保持水平而后再次下降两种形式；含内套环储能花岗岩最终破坏为3块或4块，损伤破坏历程为裂纹率先从平行加载方向的内孔壁起裂，后从垂直加载方向外壁起裂，添加套环的岩样破坏裂纹宽度较小，破坏形态和裂纹发育一定程度上受岩样与套环的黏结效果影响；含内套环储能花岗岩峰值前总能量演化发展呈指数形式，依据峰值前弹性能、耗散能以及其占自身峰值前总能量比例，分析能量同套环厚度变化的发展规律，得到1.0～1.5 mm的套环厚度为套环增益效果较好区间，结合理论分析构建了含内套环储能花岗岩损伤破坏判据，并进行了合理性验证。

静力触探试验（cone penetration test，简称CPT）贯入响应不仅与砂土的应力和密度状态相关，还受不同应变水平（10−5～10−1）下的土体非线性应力−应变关系影响。考虑上述关键土体力学响应对于准确模拟CPT贯入至关重要。为此，在砂土状态相关本构模型中引入颗粒间应变弹性模型（intergranular strain elastic model，简称IGS模型），以描述砂土全应变范围内的非线性力学行为。建立了基于上述本构模型和任意拉格朗日−欧拉（arbitrary Lagrangian-Eulerian，简称ALE）大变形有限元技术的CPT贯入数值模型。ALE技术解决了土体大变形和网格畸变问题。通过对比1g试验结果，首先验证了上述分析模型的可靠性，然后分析了全应变范围内砂土的非线性力学特征对CPT贯入响应的影响。结果表明，较小应变水平下的砂土非线性应力−应变关系对CPT锥尖阻力有显著影响，而对达到稳定贯入阻力所需贯入深度的影响较小。对锥尖阻力的影响归因于远场土体的高刚度和强约束作用，即土体应变随着与锥尖距离的增加而迅速衰减，进而导致远场土体对临近锥尖核心土体的约束作用。进一步，通过小孔扩张问题探讨了远场土体的约束作用，指出了考虑砂土全应变范围非线性力学特性对此类土体深层挤压破坏大变形问题的重要性。

酶诱导碳酸钙沉淀（enzyme-induced calcium carbonate precipitation，EICP）技术通过产生的碳酸钙胶结提高土体强度及抗渗性能，但在饱水环境下由于溶液渗透困难导致未能有效胶结，因此实现EICP加固技术在海底、湖底等水下松散砂层中的应用有待系统研究。研制了水下EICP灌浆模型试验系统，设计“灌注−抽排”液体循环实现了水下砂层孔隙水的流动，通过监测预埋管和抽浆管中EICP反应液的电导率、pH值和Ca²⁺浓度，揭示了饱和砂土中EICP矿化效率的变化特征，采用高密度电阻率法系统地探究了水下砂层灌浆加固效果和浆液扩散的时空演化规律。试验结果表明：（1）“灌注−抽排”系统设计有效实现了富水砂层EICP灌浆加固，经过10次EICP处理后，饱和砂土整体渗透系数从由1.28×10⁻² m/s下降至9.66×10⁻⁵ m/s；（2）EICP浆液从两侧注浆管向位于土体中心的抽浆管渗流，靠近注浆管的预埋管电导率高、pH低、Ca²⁺富集，反映浆液扩散与矿化反应的持续进行，当电阻率逐渐下降并趋于稳定时，表明浆液已经充分扩散并填充了砂土中的孔隙；（3）不同深度和不同位置区域土体的电阻率差异显著，表征了大尺寸土体加固效果不均匀的特性。研究成果为实现EICP技术在海床地基加固和海底滑坡治理工程中的应用提供了理论依据。

反压桩板挡墙是一种新型边坡支挡结构，已有工程实践表明其支护性能优越，但对其变形特征及受力机制认识不足。通过反压桩与悬臂桩的模型试验，探讨了砂土回填过程中桩顶位移、桩身变形、内力分布及土压力演化规律。试验结果表明：（1）悬臂桩桩顶水平位移为81.76 mm，是反压桩（12.22 mm）的6.69倍，大变形导致距坡顶51 cm处的土体开裂；（2）反压桩弯矩呈典型的S形分布，出现明显反弯现象，最大弯矩值减小；（3）悬臂桩变形过大，导致垂直于桩身方向的土体重力分量增大，反压桩土压力较悬臂桩减小约15%，反映其良好的应力重分布能力；（4）反压桩通过提供抗倾覆力矩、增强水平抗力及提高桩前土压力3种机制协调作用，有效提升了结构的抗倾覆能力，抑制了滑移趋势，增强了长期稳定性。研究成果为反压桩板挡墙结构优化设计提供了理论依据与试验支撑。

受雨季库水调度与降雨影响，堆积体岸坡变形加剧，水库运营遭受威胁。为研究堆积体岸坡变形破坏机制及其入渗特性，以贵州省三板溪水库为背景，采用大型物理模型试验，模拟降雨及其与水位波动耦合工况，获取坡内孔隙水压力等相关参数，记录坡面变形演化与侧面湿润锋迁移全过程。结果表明：模型湿润锋最终形态由坡形所决定，不同入渗作用主要表现为迁移深度的变化，渗流场特征与坡体坡度对迁移速率影响较大；两种工况下土压力曲线变化平缓，孔隙水压力变化滞后，坡体深层土压力与孔隙水压力在饱和状态下较浅层波动幅度更大；降雨时坡面变形以侵蚀凹坑与局部滑塌为主，而耦合时则以侵蚀沟道为主，且耦合时的坡面侵蚀规模约为降雨的2倍，但二者坡脚皆出现多级滑面牵引式破坏。基于试验结果，将降雨与水位耦合下模型岸坡的变形破坏机制总结为坡面膨胀软化、坡面软化沉降、侵蚀细沟发育、侵蚀细沟扩展以及侵蚀沟道发展与坡脚垮塌5个阶段。研究成果填补了三板溪库区于上述工况下针对岸坡稳定性研究的空白，对研究类似的碎石土岸坡变形破坏及其防治具有推广作用。

高温蒸汽作用下催化剂是提高油页岩热解效率及改善渗流通道的有效途径，是油页岩原位注热开采实现工业化的前提。采用试验研究方法，以山东龙口油页岩为研究对象，采用自主搭建的油页岩热解试验系统对经过催化剂浸泡后的油页岩开展高温蒸汽热解试验、低温氮气吸附试验、单轴压缩试验，综合分析了微观孔隙结构参数以及油页岩损伤程度随催化剂浓度变化规律，得到了吸附量、比表面积、孔体积、力学参数等随催化剂浓度的变化规律。主要结论如下：（1）MnSO4、CrCl3溶液浸泡后的油页岩相较于未浸泡催化剂的油页岩质量损失率均有大幅度增加，最大增加幅度分别为6.9%、4.7%。（2）随催化剂浓度升高，油页岩内部孔隙发育主要以小介孔（2～10 nm）为主，Barret-Joyner-Halenda（BJH）孔体积、比表面积均增大；由于小介孔大量发育，平均孔径呈现先增大后减小的趋势；分形维数减小。（3）经过催化热解的油页岩弹性模量均有不同程度的衰减，且随着催化剂浓度增加，衰减程度加剧，弹性模量最大衰减为2.43、3.35 GPa，两者峰值弹性能均小于0.12 MJ/m3。催化剂浓度越高，油页岩热解程度越高，油页岩的吸能、储能及释能性质减弱，而耗能性质增强。

溶质离子在自由水与结合水之间迁移、碰撞、缔合形成虚拟半透膜效应，一部分溶质离子受静电引力吸引进入结合水成为不可移动离子。非均匀分布的离子在孔隙水中产生化学势，导致非饱和盐渍土真实孔隙水压力与测量孔隙水压力出现差异，因此选用有效渗透吸力表征化学因素描述非饱和盐渍土的力学特性。通过明确土中孔隙水、离子的类型和特性，考虑液态水中不可移动离子，使用代表性单元体（representative elementary volume，简称REV）确定了有效渗透吸力的计算方法。分析孔隙水中化学势对气−液界面吉布斯自由能的贡献，基于土骨架应力平衡分析方法，同时气-液界面表面张力满足杨−拉普拉斯方程，提出考虑毛细效应和物理化学效应的非饱和盐渍土广义有效应力方程。针对不同盐度和基质吸力的黄土，采用非饱和真三轴仪进行控制基质吸力条件下等向压缩试验和等p等b剪切试验（p为净平均应力，b为中主应力参数），得到盐渍黄土等向变形和不同中主应力参数下剪切破坏强度与有效应力的关系，验证了广义有效应力方程的准确性。

珊瑚砂渗透性关系着吹填岛礁淡水透镜体的形成，是描述礁砂地层渗透特性的重要参数，对岛礁可持续发展具有重要意义，其大小除了受粒径、级配和孔隙特征影响外，还受渗透液酸碱度和渗透持续时间影响。为探究不同pH值环境下，渗透持续时间、粒径、级配等对珊瑚砂渗透性的影响，开展常规渗透试验，并通过D8Advance X射线衍射仪和激光粒度仪分析试验前后砂柱的矿物含量和颗粒组分变化规律。研究结果表明：中性渗透液条件下孔隙率一定时，渗透系数初始值随着有效粒径增大而增大，渗透系数初始值与曲率系数呈负对数函数关系，与不均匀系数呈对数函数关系；酸性环境下渗透系数与时间呈二次函数关系，中性环境下渗透系数无明显变化，增长幅度随着pH值的减小而增大；酸性环境下方解石含量增加，文石、钙镁方解石以及岩盐含量降低，中性环境下矿物变化不明显，渗透液首先经过的层位细颗粒含量增加显著，相同层位条件下，pH值越低细颗粒砂增多越显著。通过回归分析初步建立了渗透系数初始值和最终稳定值预测模型，同时建立了考虑时间效应和渗透液pH值的机器学习模型，该模型可为礁砂地层渗透性评估和淡水透镜体演化分析提供参考。

为深入研究黄土的蠕变特征，在不同含水率条件下对原状马兰黄土进行了一系列固结排水三轴蠕变试验，试验过程中同时监测了轴向、径向、体积变形。试验结果表明：不同含水率马兰黄土的蠕变变形特征整体表现为轴向压缩、径向膨胀、体积减小，破坏时轴向加速压缩、径向加速膨胀、体积加速压缩。根据黄土在蠕变荷载下的力学响应特征和微观结构演化规律，得出蠕变效应宏观上导致黄土强度降低、变形增大，微观上造成土体结构损伤。水的降阻作用、荷载的释容作用、时效作用三者协同促进土颗粒的蠕滑是蠕变效应的内在机制。结合记忆依赖导数和损伤力学理论，提出了基于记忆依赖导数的蠕变损伤本构模型。通过理论模型与蠕变试验数据的拟合，验证了新模型的适用性。研究成果有助于进一步加深对黄土蠕变特性的认识，对黄土工程的长期安全性评估具有重要的实用价值。

三峡库岸消落带岩土体长期处于干湿循环与吸力变化的动态环境，导致其非饱和强度特性和破坏模式发生变化。针对三峡库区某滑坡消落带红壤土，开展干湿循环条件下的核磁共振试验和三轴剪切试验，分析干湿循环对宽饱和度范围内红壤土非饱和抗剪强度特性的影响，揭示剪切破坏模式从应变软化型向应变硬化型转变的临界饱和度变化规律。结果表明，低饱和度条件下，土体抗剪强度受基质吸力影响较大，呈现出明显的应变软化和剪切破坏特征，在高饱和度条件下，土体表现出应变硬化和鼓胀破坏特征；考虑孔隙分布特征和基质吸力变化，提出了一个应变软化型向应变硬化型转变的临界饱和度模型，通过对比分析模型预测值与试验结果，验证了模型的适用性和可靠性；临界饱和度随着干湿循环次数增加而逐渐升高，说明干湿交替使土颗粒重排，原有胶结结构和团聚体遭到破坏，孔隙结构由致密向松散演化，孔隙尺寸增加，需要更高的饱和状态才能使土样水分连续分布，发生由剪切型破坏向鼓胀型破坏转变。

明确深部加锚充填节理岩体剪切时效性能，对地下工程的安全与长期稳定至关重要。开展恒定法向刚度（constant normal stiffness，简称CNS）边界条件下加锚充填节理岩体剪切蠕变试验，分析充填度Δ、粗糙度JRC、充填物强度σ_cj 、法向刚度k_n 不同组合模式对加锚充填节理岩体切向、法向蠕变特征的影响机制。构建了宏观应力差、细观应力、时间三者的基本关系方程，结合细观计算机断层扫描（computed tomography，简称CT）试验，分析了孔隙体积分数演化规律。在此基础上，建立了考虑宏细观尺度结合的改进西原体非线性剪切蠕变方程。研究结果表明：（1）Δ、JRC、σ_cj 、k_n 4种影响因素主要导致了粗糙凸齿间的爬坡−剪断行为与充填物质磨损行为的差异演化，进而影响了加锚充填节理岩体切向−法向蠕变特征。（2）Δ 为影响加锚充填节理岩体切向蠕变性能的主要因素，JRC、σ_cj  、k_n 三者对加锚充填节理岩体切向蠕变性能影响程度较为接近。（3）提出了可反映加锚充填节理岩体整体时效变形演化特征的锚周挤压破碎区局部协调变形破坏模式。（4）构建了改进的西原体非线性蠕变模型并进行了参数验证及全局灵敏度分析，模型可以很好地描述加锚充填节理岩体加速蠕变阶段，可为深部岩体长期结构性滑移破坏预报起到理论指导作用。

室内试验是获取岩石力学性质最直接准确的方式。矿物−岩石多尺度分析技术通过数字岩心建模与离散元模拟，揭示了微观矿物力学参数对宏观工程响应的调控机制，为地质灾害防控评估提供了理论工具。纳米压痕试验作为一种研究材料微观力学的重要试验手段，目前对于岩石材料的研究主要集中于页岩、花岗岩，少有关于玄武岩、片麻岩、片岩、板岩等岩石的研究，而更鲜有对于同一造岩矿物在不同岩石中所表现出不同微观力学特性的研究。通过采用粉晶X射线衍射、光学显微镜观察、电子探针、纳米压痕等试验手段，获取了10种岩石中主要造岩矿物的成分、含量、表观形貌及矿物尺度的微观力学特性，针对不同矿物在纳米压痕试验下峰值荷载试验参数的选择，结合大量纳米压痕试验相关文献，将同一矿物在不同岩石中所表现出的微观力学特性差异进行对比并进一步分析原因。结果表明：（1）对压痕试验结果进行拟合，发现断裂韧度与弹性模量间呈显著的线性相关，与硬度间的相关性不显著；（2）石英、钾长石、斜长石合适的峰值荷载为7 mN，云母为3 mN，方解石和白云石为4 mN；（3）不同矿物在纳米压痕中的曲线差异较大，其中石英的试验数据集中性最强，钾长石次之，斜长石、白云石、方解石的数据结果具有一定程度的离散性，云母的数据因其独特的片状结构而离散性最大；（4）将研究中10种岩石的试验数据与他人文献进行对比验证，发现花岗岩的试验数据具有较强的一致性，而其余岩石的研究成果可为纳米压痕试验参数选择提供参考，进一步为岩石从微观力学特性的角度进行参数化建模提供依据，对岩石微宏观力学行为的研究具有重要意义。此外，结合环境地质与可持续开发需求，多尺度分析技术可揭示矿物−岩石在复杂环境下的力学响应机制，进一步拓展了其在新能源材料开发与生态修复工程中的应用前景。

开展考虑振动影响的一维黄土土柱垂直入渗试验，分析不同振动频率和振动幅值组合作用对体积含水率时程变化、湿润锋演化过程影响规律，并结合扫描电镜试验和压汞试验，揭示其微观演化；基于试验数据，分别采用van Genuchten-Mualem（简称VG-M）模型、湿润锋前进法和瞬时剖面法3种方法确定黄土非饱和渗透系数，并作对比分析。结果表明：振动加快水分入渗速度，在相同时间内，振动作用下湿润锋深度随着振动频率的增大而增大，由非饱和入渗达到稳定入渗耗时随着振动频率的增大而逐渐减小；3种渗透系数计算方法结果均能有效体现振动作用对渗透系数的增幅影响，瞬时剖面法与VG-M模型计算结果较为接近，而采用湿润锋前进法计算得到的非饱和渗透系数偏小；土柱黄土微观结构演化初期，土体内部中孔占比最高，中期在振动与渗流的耦合作用下，大孔占比有所提升，渗流通道形成，后期土体微观结构趋于稳定，大孔占比明显降低，小孔、微孔占比有所提升。

为掌握煤层开采过程中坚硬顶板的变形及内力分布规律，并探究关键参数对坚硬顶板力学响应的敏感性，首先，将煤层和直接顶视为弹性地基，选取工作面中部单位宽度岩梁作为研究对象。然后，根据弹性地基梁和关键层理论，建立基本顶弹性基础梁模型，得到初次破断前顶板挠度变形、弯矩和剪力解析解，分析了弹性模量、煤层和直接顶刚度、上覆软弱岩层厚度、超前支承压力影响范围和基本顶厚度等5个关键参数对顶板挠度变形、弯矩和剪力的影响。最后，采用Design-Expert软件，设计了五因素三水平响应面试验方案，开展了单因素及交互因素作用对坚硬顶板力学特征的敏感性分析。结果表明：（1）煤层和直接顶刚度对顶板整体变形具有显著影响，其他因素主要影响采空区顶板；此外，上覆软弱岩层厚度的增加会导致顶板挠度变形的增大，其他因素则相反。（2）上覆软弱岩层厚度呈线性增加时，采空区顶板弯矩和剪力亦线性增长；超前支承压力影响范围和基本顶厚度对工作面前方顶板弯矩和剪力影响显著，而弹性模量、煤层和直接顶刚度对弯矩和剪力几乎无影响。（3）上覆软弱岩层厚度、超前支承压力影响范围和基本顶厚度等决定结构几何特性和荷载分布的因素对岩梁挠度变形和内力的影响，普遍大于弹性模量、煤层和直接顶刚度等岩体力学属性带来的影响。模型考虑了煤层开采过程中上部荷载的动态变化，为研究煤矿开采过程中基本顶的变形和内力分布提供了理论基础。

群桩的可靠度分析是岩土工程中的一个热点问题，采用不同桩长的群桩可以缓解基桩之间的不均匀沉降，避免发生鞍形沉降，确保每根基桩可靠指标的一致性。提出一种降雨条件下空间变异膨胀土中变桩长群桩的可靠度分析方法。该方法利用数值模拟软件获得降雨入渗条件下土体基质吸力随深度及时间的变化规律；采用Karhunen-Loève（KL）级数展开法进行随机场的离散；通过修正的荷载传递法（load transfer method，简称LTM）分析变桩长群桩中的桩−桩和桩−土的相互作用，求解基质吸力变化对竖直荷载作用下桩的极限承载力；采用一阶可靠度方法（first-order reliability method，简称FORM）求解群桩中每根桩的可靠指标；再利用顺序组件法（sequential compounding method，简称SCM）估算群桩的系统可靠指标。参数研究表明，随着降雨强度和持续时间的增加，各基桩和群桩系统可靠指标都在降低。

以中兰客专引入兰州枢纽工程的组合桩板墙为研究对象，采用现场监测与数值模拟相结合的方法，对既有−新建并排组合桩板墙嵌固段桩前被动土拱效应进行系统研究。通过现场监测获取新桩桩身变形、弯矩及桩前接触土压力等关键参数，并建立三维有限元模型进行对比验证。基于数值模拟结果，深入分析了组合桩板墙桩前被动土拱的形成机制、演化规律、几何特征及空间形态。研究表明：既有桩和新桩的桩前接触土压力呈上大下小的抛物线分布，在帮填路堤和列车荷载作用下，既有桩桩前接触土压力增量小于新桩；随新增荷载的增加，两桩桩身位移增大，与桩间土体产生显著位移差，导致桩间土体主应力方向偏转，在既有桩和新桩间形成桩前被动土拱；被动土拱演化过程分为以下几个阶段：既有路堤荷载作用下，既有桩前形成稳定土拱；新桩桩孔开挖应力释放范围有限，既有桩前土拱仍存在；随新增荷载的增大，新桩和既有桩桩前土体应力出现重合区，导致应力重分布；既有桩前原有土拱消失，在新桩与既有桩间逐渐重构形成新的被动土拱。路堤帮宽前后，随荷载的增加，被动土拱厚度基本恒定，但矢跨比逐渐增大；相同工况下，土拱厚度和矢跨比随埋深增加而减小。研究成果可为新型组合桩板墙的设计与施工提供参考。

我国华南滨海地区广泛分布低强度、高压缩性软黏土，其工程特性评价对工程建设至关重要。静力触探试验（cone penetration test，简称CPT）虽能高效获取土体参数，但数据解译存在地区差异性，现有方法的适用性亟待验证。以广东东莞及周边滨海黏土场地为研究对象，联合开展CPT原位测试、固结不排水三轴试验、固结快剪试验等，分析滨海黏土力学特性。根据东莞及其周边地区滨海软黏土的CPT试验，修正的土性指数IB可定量描述软黏土并用于土性分类；基于归一化锥尖阻力和修正土类指数对土层的应力历史进行初步评价，推荐采用Mayne和Robertson法相结合确定软黏土层的超固结比。基于固结不排水三轴试验和固结快剪试验结果，通过CPT数据解译得到的力学指标需要土工试验的结果进行修正；基于CPT数据解译得到了土体的状态参数与Robertson土性分类图结果一致；采用5种方法，分析场地的压缩模量，结果表明CPT解译的结果均处于规范推荐范围内，其中K-M1990法在滨海淤泥土层中表现出较高的准确性。研究成果为东南滨海软黏土的CPT数据解译提供了地区适应性优化方案，对工程勘察具有参考价值。

为揭示土−岩复合地层超深圆形竖井开挖变形特性，依托深圳机场−大亚湾城际铁路某区间竖井工程，统计开挖过程的监测数据并在数值计算中采用正交异性板单元以考虑地连墙环、竖向刚度不一的特点，对比分析了实测与模拟数据，得到了城区复杂环境下深大竖井的开挖变形、承载机制。结果表明：（1）由于复合地层、地下水位以及地面超载的不均匀分布，开挖导致地连墙出现方向相反的两种变形模式，外挤型地连墙的最大变形值为0.50‰H_e（H_e为开挖深度），肚凸型则达到了0.55‰He；（2）工程案例表明，竖井开挖性状随着开挖深度与内径的比值 r 增大而变化，r ≤1.1时竖井变形为环向挤压阶段，开挖深度超过土−岩交界区域时 r ＞1.1，此时竖井进入椭圆变形阶段；（3）数值模拟中将地连墙环、竖向刚度折减系数分别取为0.3与0.8，计算结果与实测数据的相对差值不大于13%，最后提出了可以解释该特性的椭圆变形模式与机制。研究结果可为类似土−岩复合地层深大圆形竖井的施工安全评估提供借鉴意义。

自平衡试桩法的传统分析方法有诸多不足之处。基于上、下段桩荷载−位移曲线，提出了自平衡静载试验总位移法。通过数值模拟进行初步分析发现，荷载箱位置偏离平衡点时，总位移法结果的偏离小于等效位移法。对多种不同位移情况的案例进行分析，结果表明总位移法得到的结果与常规方法非常一致。当上、下段桩的位移差异极大，或出现位移陡变时，用总位移法进行分析比常规方法更为合理。总位移法可解决常规方法不能将上、下段桩按整桩进行分析的问题；可解决上段桩位移小于下段桩位移时，可能无法采用等效位移法进行计算的问题；总位移法得到的荷载−位移曲线比等效位移法的曲线更完整。对文献中无法给出的极限承载力和位移，采用总位移法给出了相应的结果。此外，总位移法可以有效克服场地和外部环境扰动的影响而获得自平衡试桩法的极限承载力，该方法可为相似工程提供理论指导。

为揭示近断层地震动作用下岩质边坡的动态响应规律与灾变机制，提出了一种间接边界元法（indirect boundary element method，简称IBEM）与离散元法（discrete element method，简称DEM）耦合的时域分析体系，建立了考虑岩土体非连续变形特征的近断层−边坡系统非线性动力响应模拟方法。首先基于IBEM构建半无限域千米级近断层地震波场高精度数值模型；其次，结合格林函数理论与IBEM求解波场，推导DEM计算域边界等效地震荷载的显式表达，进而实现IBEM-DEM耦合系统的跨尺度能量传递；最终通过DEM求解米级岩质边坡的非线性动力响应，实现了从千米级断层到米级边坡的多尺度非线性地震动模拟方法体系。数值模拟与动态监测结果表明：IBEM-DEM耦合算法可精准表征近场地震波传播的频散特性与能量衰减规律；近断层地震荷载作用下，软弱夹层首先发生渐进式剪切破坏，其强度劣化导致贯通性破裂面的形成，并引致滑体沿剪切面加速失稳，产生显著位移与速度响应，最终在坡脚形成典型碎屑堆积体；滑体表层速度显著高于底层，表层平均速度达到底层平均速度的3.6倍，其中滑体表层X向和Z向的速度分量峰值分别达到4.98  m/s和5.92  m/s，呈现出明显的趋表效应；滑体监测点从初始坡面位置到最终堆积体位置的X向和Z向最大位移分别可达41 m和35 m，时程表现出典型阶跃式增长特征，反映出滑体在动能与势能交替转换中的突跃式滑移行为。IBEM-DEM耦合方法构建了从岩体破裂到滑坡成灾的全过程演化序列，为近断层地震动诱发滑坡的动力灾变分析提供了创新性分析方法体系，并为复杂地质条件下滑坡机制的识别及地震灾害的防控提供了理论依据与技术支持。

准确可靠的地震动输入是工程结构地震反应分析的前提。基于人工边界子结构法，将频率波数域（FK）半解析方法集成到开源有限元平台OpenSees中，结合信息传递接口（message passing interface，简称MPI）并行计算技术，实现了P波、SV波和SH波在任意角度的等效输入。在验证了地震动输入开发正确性的基础上，选取某一非基岩场地中的核岛结构，采用SV波斜入射，分析考虑土−结构相互作用下土体非线性与岩土介质特性对核岛结构地震响应的影响。研究结果表明：（1）土体非线性使安全壳的地震动峰值加速度降低，也使桩基的顶、底部内力响应发生较大改变；（2）岩土介质动力特性的变化导致土−桩−核岛体系刚度的变化，对结构的动力响应影响显著，其中砂（粉）土动力特性介质层对地震动高频成分有较强过滤作用，使与该土层接触的桩基弯矩放大。进一步为基于OpenSees平台解决外源输入问题提供了有效的工具。

传统的主动土压力评估通常为确定性分析，假设土壤为均匀地层。然而，土壤材料特性因地貌过程或施工控制不良而随机变化，因此采用随机极限分析法（random limit analysis method，简称RLAM）探究土体强度参数空间变异性对主动土压力的影响。通过空间离散技术改进了传统的三维旋转破坏机制，使其能够与随机场模拟相结合，基于极限分析上限定理推导出三维主动土压力的显式方程，并与确定性数值法及随机有限差分法（random finite difference method，简称RFDM）比较，验证了RLAM的有效性。在大量不确定性计算基础上，提出了一种考虑土体强度参数空间变异的重力式挡墙系统可靠度评估方法。研究发现，对于不同的随机场设计工况，挡墙系统失效概率衰减曲线均在一个特定范围内相交，可为挡土墙设计施工提供指导。

土体液化可能性评价是砂土液化研究的重要任务之一。基于现场液化调查案例，通过灰色关联度法给出了各因素与液化之间的关联度，并从地震动荷载、土体环境和土体性质3个方面分析了各因素与液化之间的关系。采用支持向量机算法和普拉特缩放原理构建了砂土液化判别概率模型，与现有的确定性和概率性液化判别方法进行了对比研究，验证了模型的有效性。将模型应用于实际工程案例，探究了模型的实用性。结果表明：各因素与液化有明显的关联关系且影响关系复杂。建立的支持向量机土体液化判别模型对测试集与验证集的总体判别精度分别达到了89.41%、86.67%，与现有液化判别方法的判别结果相比，具有较好的判别精度。模型拓宽了土体液化判别的适用深度，同时可给出待评价土体的液化概率。研究成果可为土体地震液化概率评价提供一定的参考。

城市固废垃圾分解释放热量导致植绿土质覆盖层温度升高，改变甚至劣化覆盖层雨水入渗调节功能。为研究温度效应作用下植绿土质覆盖层的降雨入渗特性，研制基于多点温度控制的全自动土柱温控系统，开展温控土柱模型降雨入渗试验。把非等温植根土持水曲线本构模型导入COMSOL进行二次开发，实现植绿土质覆盖层非等温渗流的有限元模拟。试验与模拟结果相一致，共同表明：温度显著影响含水率的时空分布，升温导致湿润锋下移、浅层含水率降低和峰值含水率位置下移。基于非等温植根土持水曲线本构的数值模型具备良好的可用性与预测效果，忽视温度效应可能错估填埋场渗沥污染、填埋体失稳风险。该研究成果可为固废填埋场水−热耦合分析、覆盖层设计提供借鉴。

我国西部水电工程、桥梁桩基和高层建筑多修建于高山峡谷中的深厚覆盖层上，为了准确获取深厚覆盖层物理力学参数，钻孔原位测试技术已受到广泛关注。为深入系统地梳理深厚覆盖层钻孔原位测试技术，对常用的静力触探、旁压、钻孔剪切、动力触探和标准贯入试验等原位测试仪器、测试技术与工艺、理论分析和数据解译等方面的研究现状与成果进行了综述分析。结果表明：静力触探试验的主要优点是测试连续快速和数据精度高等，主要缺点是难以贯入碎石类土和无法直接观测土层；针对深厚覆盖层中致密粉土、砂层、砾石、卵石和漂石层等，可采用钻探−触探联合法或多重套管触探技术，通过先引孔后测试的方法获得深厚覆盖层的锥尖阻力、侧摩阻力和渗透系数等参数。旁压试验的主要优点是在不同深度原位测量覆盖层的力学参数，主要缺点是受成孔质量影响大和软土测试精度不高；与预钻式和压入式旁压测试技术相比，自钻式旁压测试能够最大限度地减少对孔壁的扰动，有效防止深厚覆盖层中无黏性土的塌孔和黏性土的缩径现象，从而快速、精确地获得深厚覆盖层的静止侧压力、临塑压力、极限压力和旁压模量等参数。钻孔剪切试验的主要优点是在覆盖层天然应力状态下测量强度参数，主要缺点是剪切机制和排水条件不易控制；适用于深厚覆盖层中饱和细粒土，试验结果接近于固结不排水剪切强度参数。动力触探和标准贯入试验的主要优点是适用范围广和可进行砂土液化判别，主要缺点是锤击能量的传递不易确定；在超过一定深度的深厚覆盖层中，动力触探和标准贯入锤击数随深度的修正关系为非线性，宜通过监测锤击能量对锤击数进行修正。最后，指出缺少针对高应力水平、复杂结构性和超固结性的深厚覆盖层钻孔原位测试技术和精准的数据解译方法是当前存在的不足，研发多功能原位测试装备，联合多种原位测试技术，基于机器学习开展综合性多源数据融合与评价、测试参数关联性分析是解决这一问题的有效途径。