隔离墙通过限制污染物随地下水流动迁移扩散，已成为污染场地风险管控的主要工程措施之一。采用钙基膨润土（calcium bentonite，简称CaB）/改性钙基膨润土（modified calcium bentonite，简称mCaB）制备膨润土-地聚合物隔离墙材料，开展了一系列宏微观试验，研究了CaB/mCaB-地聚合物隔离墙材料的基本工程特性与干湿循环耐久性，分析了钙基膨润土对地聚合物隔离墙材料干湿循环耐久性强化机制，探明了不同类型膨润土对隔离墙材料耐久性提升效果差异原因。研究表明：随着膨润土掺量的提高，CaB/mCaB-地聚合物均表现出渗透系数升高、无侧限抗压强度降低的变化趋势，但各配比均能满足设计要求；掺入3%膨润土使地聚合物隔离墙材料干湿循环耐久性显著提高，mCaB-地聚合物在10次循环后渗透系数超过1×10⁻⁸ m/s，CaB-地聚合物在10次循环后依旧满足设计要求；膨润土的掺入使材料用水量提高，影响了地聚合反应的进行，使其基本工程特性发生变化。干湿循环过程中，干燥收缩使膨润土周围的地聚合物薄弱区开裂，湿润过程中膨润土重新膨胀，阻止裂缝相互贯通，提升隔离墙材料干湿循环耐久性；CaB膨胀收缩能力较弱，干燥收缩过程与地聚合物基质剥离作用较轻，而膨胀能力较强的mCaB干燥后与基质剥离作用剧烈，削弱了材料结构的完整性，且其膨胀指数随干湿循环逐渐降低，使得采用低膨胀性膨润土的膨润土-地聚合物具有更强的干湿循环耐久性。

横观各向同性黄土在竖向应力作用下会发生脱湿收缩现象，导致其持水特性和力学行为改变，若处理不当将会给工程带来巨大损失，但研究竖向应力作用下脱湿收缩对其持水特性影响的理论模型未见报道。为此，采用压力板仪，对不同初始干密度的横观各向同性黄土进行土-水特征曲线（soil-water characteristic curve，简称SWCC）试验，测得每级吸力s稳定后的含水率w 和体积变化。结果表明：初始干密度较低土样，在较大竖向应力、较小吸力下θ-s（θ 为体积含水率）关系曲线呈现略有上扬趋势，其余土样含水率均随吸力增大而减小；在吸力增大的过程中，除初始干密度较小土样外，不同竖向应力下，相同初始干密度土样的SWCC均发生交叉；当吸力增大到一定数值时，竖向应力越大，土样w、θ 和饱和度S_r 数值越大；初始干密度越大，土样SWCC受竖向应力变化影响越小；土样体应变随竖向应力和吸力增大而增大。结合广义胡克定律及Fredlund-Xing模型，建立了在竖向应力-吸力耦合作用下的横观各向同性黄土体应变模型及考虑体应变的土-水特征曲线模型。两模型均能较好地反映不同竖向应力下横观各向同性黄土脱湿收缩过程中体应变和饱和度的变化规律。研究成果不仅能丰富和发展非饱和土的SWCC模型，而且对天然成层地基和填土地基工程安全性具有重要理论价值与应用意义。

针对海相黏土参数样本稀缺、分布稀疏及物理一致性缺失的问题，构建了一种融合领域物理知识的数据增强算法（physics-guided augmentation，简称PGA）与加权核函数策略的高斯过程回归（Gaussian process regression，简称GPR）模型PGA-GPR。该模型将有效应力原理、抗剪强度上限和超固结比约束等物理知识引入数据增强过程，结合多核加权机制提升非线性捕捉能力与物理一致性。采用TC304b数据库中挪威海相黏土实测数据验证了所建模型的参数预测能力。结果表明：稀疏样本条件下，PGA-GPR模型相较传统机器学习模型和海相黏土分层随机场模型，决定系数R²提升17%～53%，预测精度高、结果更趋稳定，且能有效表征沿深度方向海相黏土超固结状态的变化规律。不少于84%的土性参数真实值落入该模型95%置信区间内，显示了所建PGA-GPR模型可靠的预测区间，为应对岩土工程稀缺数据问题提供了新途径。

自然环境中，强降雨事件常发生。为加强填埋场运行管理，有必要深入研究强降雨条件下填埋场土质覆盖层中水分入渗特性及相关斜坡稳定性。目前，尽管已有相关的解析研究报道，但它们尚存在一些局限性，如无法考虑强降雨速率随时间连续变化。为此，在已有研究基础上，融入了强降雨速率的时变特征和任意的初始含水率分布形式，采用变量代换、分离变量和级数变换联合方法获得了相应水分入渗解析解；随后，通过与现有解析解和相应数值解比较，验证了所发展解析解；最后，利用解析解，分析了强降雨模式和初始含水率分布形式对填埋场土质覆盖层底部渗漏及斜坡稳定性影响。结果显示：对于总降雨量相等的4种强降雨模式，“前峰型”降雨模式下的底部渗漏速率Q_b和累计渗漏量CQ_b最大，但用于斜坡稳定性评估的安全系数F_s最小。“后峰型”降雨模式与之相反，其他降雨模式下的结果介于两者之间。对于总储水量相等的4种初始含水率分布形式，上部含水率小、底部含水率大分布形式下的Q_b和CQ_b最大。但在强降雨入渗一段时间后，该形式下的F_s最小；相反，上部含水率大、底部含水率小分布形式下的Q_b和CQ_b最小，但相应的F_s最大。总的来说，所开展的解析研究可指导填埋场土质覆盖层的应用设计。

岩石材料强度由黏聚强度和摩擦强度组成，残余摩擦强度与岩石所处围压水平有关。根据岩石材料在不同围压和冻融循环下的试验数据，确定了与围压水平相关的统计损伤模型参数，实现了峰值后区应变软化阶段由轴向应变直接度量岩石的微元强度，表达了统计损伤变量在残余损伤阶段的演化终值小于1。基于Lemaitre应变等价性假设，提出了基于残余损伤变量转换岩石峰值强度为名义应力，建立了表征岩石材料应力降值的应变软化本构模型；通过与试验数据比较，验证了不同围压低冻融循环次数下所提本构模型的合理性。根据岩石材料在不同围压和冻融循环下的模型参数和峰值应变试验数据，得到了表征残余应变滞后于峰值应变的应变滞后因子，实现了应变滞后因子表达岩石材料在应变软化阶段应力降值的速率，确定了应变软化阶段岩石材料呈脆性和塑性增大的值域，验证了三轴应力状态下Weibull形状参数与分形维数关于岩石微元体破坏概率之间的关系。

山前含砾土在多期流水作用下形成的粗粒定向特殊结构，加大了对其力学行为的刻画难度。既有研究中对粗粒定向影响含砾土力学性质的强关联条件，仍缺乏适用范围的系统认知。为明确粗粒定向的作用特征，针对粗粒量为30%的典型现场含砾土，选取粗粒定向和基质土黏性特征作为考察因素，开展了室内大型三轴试验，分析了抗剪强度等力学参量的非线性变化规律。结果表明：（1）粗粒定向结构使黏性基质含砾土抗剪强度衰减了5.99%～24.88%。当粗粒定向角≤45°时，各围压下含砾土抗剪强度均在0°时衰减程度最大，且粗粒定向的衰减作用随围压增加而减弱。当粗粒定向角>45°时，作用规律不显著。（2）粗粒定向结构导致砂性基质含砾土抗剪强度衰减了11.84%～20.46%。当粗粒定向角<45°时，各围压下抗剪强度随定向角度增大均呈线性衰减，在定向角为45°时达到最小值。当定向角>45°时，各围压下的抗剪强度均有所提高。（3）结合主剪切面路径发展和粗粒转动分析了粗粒定向结构对含砾土抗剪强度的作用方式，发现在黏性和砂性基质中粗粒定向含砾土的抗剪强度分别受粗粒转动和主剪切面的路径发展主导，且粗粒定向结构对砂性基质含砾土的支配作用较黏性基质更加显著。通过引入定向角对基质调节下粗粒定向结构含砾土的摩尔-库仑方程分别进行了修正。研究结果将为山前斜坡或场地稳定性评定的科学计算提供参考。

针对深地结构岩石受到扰动应力失稳破坏，导致围岩稳定性降低的问题，开展250 ℃实时高温双轴循环加卸载的花岗岩破坏试验，探究在等幅增加循环加卸载作用下花岗岩的力学损伤破坏、能量演化以及声发射信号特征。结果表明：（1）随着循环加卸载扰动载荷应力水平的提高，花岗岩在不同侧向应力下的弹性模量与不可逆应变均呈上升趋势，在侧向应力为20、40、60、80 MPa时，弹性模量依次增加了7.73、9.07、10.23、9.87 GPa，不可逆应变依次增加了1.2×10⁻³、0.2×10⁻³、0.4×10⁻³以及0.5×10⁻³。岩样的能量呈现非线性增长趋势，耗散能占比降低，在侧向应力为20、40、60、80 MPa时，耗散能占比依次降低了16.7%、14.8%、13.9%、11.9%，输入的能量多以弹性能的形式存在。（2）花岗岩的峰值强度会随着侧向应力的增大而增大，在侧向应力为20、40、60、80 MPa时，峰值强度依次为230.24、263.81、272.42、297.21 MPa。岩石的弹性模量会相应增大，从14.9 GPa增加到15.8 GPa。不可逆应变会相应减小，从3.3×10⁻³左右降低到1.4×10⁻³左右。能量方面，同一加载区间的耗散能占比降低了2.0%～7.5%。（3）声发射信号方面，随着侧向应力的增大，声发射振铃计数大幅减小，出现了29 383、28 467、17 539、9 436次的峰值声发射振铃计数，并且声发射振铃计数出现的频次减少。在同一侧向应力条件下，随着循环加卸载进行，声发射振铃计数会在破坏时出现突增，b 值会先增大后减小，在破坏时达到最低值，最低值通常处于4～7之间。声发射累计能量越来越大，在临近破坏时声发射累计能量增长迅速。研究对深地结构岩石的力学特性与损伤行为有一定的参考意义。

页岩储层界面显著影响水力裂缝的三维扩展行为。采用层间间隔浇筑法制备不同界面强度的人工页岩试样，开展真三轴水力压裂试验。建立中心偏移指数CDI和径向非均匀度RNU定量表征裂缝三维几何特征，结合水压曲线和声发射特征参数，研究界面强度对水力裂缝三维扩展行为的影响规律。结果表明：界面会诱导水力裂缝产生偏转效应，促使水力裂缝扭曲或沿着界面扩展，呈现非对称三维形态，裂缝向界面位置发生偏移。随着界面黏聚力与内摩擦角的降低，在垂向应力σ_z=15 MPa下，界面抗剪强度从19.9 MPa下降至10.1 MPa，裂缝形态依次呈现V型穿越、Y型分叉和T型和H型捕获特征，其RNU值从0.36增大至1.06，CDI值从0.42下降至0.29，界面强度变低限制水力裂缝向外偏移。界面强度调控能量释放模式与压裂液运移路径，弱界面促使起裂压力降低，压裂液沿界面大规模滤失，为复杂缝网形成创造条件。界面抗剪强度降低会导致水力裂缝的破裂模式发生显著转变，高强度界面条件下裂缝以拉伸破坏为主导，而低强度界面条件下促使破裂模式向先拉伸后剪切的复合机制转变。

寒区工程岩体长期暴露在温度场-渗流场-应力场（thermo-hydraulic-mechanical，简称THM）耦合组成的复杂环境中，其工程行为及地质灾害均与THM耦合作用密切相关。针对寒区露天矿岩质边坡，通过模拟岩体赋存的复杂冻融环境，开展THM耦合作用下冻融砂岩蠕变试验，研究冻融岩石在THM耦合作用下的时效变形和破坏特性。结果表明：（1）在THM耦合作用下，砂岩内部存在随温度周期变化而产生的低频周期应力，这是砂岩蠕变损伤累积和引发疲劳破坏的主要原因。（2）冻融砂岩蠕变过程可划分为冻胀阶段、冻结稳态蠕变阶段、融缩阶段和解冻后稳态蠕变阶段4个阶段。其中冻胀阶段以膨胀应变为主，融缩阶段则表现为压缩应变。（3）砂岩蠕变过程中的冻融与渗流环境之间存在相互影响。渗流为解冻后的砂岩补充水分并强化了冻融损伤，而冻融则通过提高岩石孔隙率和孔隙连通性来增强渗流对砂岩蠕变破裂的影响。二者相互作用形成恶性循环，从而加剧了砂岩的蠕变破坏。（4）冻融砂岩在THM耦合作用下的蠕变过程中，应变与渗流存在较好的一致性。砂岩在冻结过程中的渗透率随其冷缩应变而增大，因孔隙水相变引起冻胀应变而减小；解冻时渗透率则随着孔隙冰的融化发生融缩应变而增大，稳态蠕变过程中的渗透率随压缩应变呈逐渐减小趋势。研究揭示了低温THM耦合作用下寒区岩体的蠕变特性及渗流特性，为寒区岩体工程的稳定性评价与灾害防控提供科学依据。

岩石赋存水压力的变化会引起岩石长期和短期有效应力的变化，进而影响超声波在岩石中的传播。研究循环水压对岩石超声波传播频域特性的影响，有利于反演循环水压环境对深部岩石（体）的损伤情况。基于自主研制的高水压高应力岩石超声波试验系统，对红砂岩进行等幅水压循环加卸载作用下的超声波传播试验。对超声波首波数据进行傅里叶变换，分析超声波频谱幅值随水压力循环的变化特性；定义频谱能量传输系数，分析等幅水压力循环过程中频谱能量传输系数、质心频率和品质因子的变化规律，构建岩石超声波频域参数衰减的经验模型。研究结果表明，水压力一定时，随着等幅水压循环次数的增加，频谱面积和质心频率均呈现整体下降趋势。岩石频谱能量传输系数随等幅水压循环次数的增大而线性减小。随着等幅水压循环次数的增加，品质因子Q 在低水压条件下快速衰减，高水压条件下衰减速率则相对平缓。研究成果有利于了解深部高水压环境下岩石体的损伤情况，为其赋存环境的反演提供参考意义。

碳酸酐酶（carbonic anhydrase，简称CA）是一种在自然界除真菌外的其他生物中广泛存在的酶，它不仅无毒、无害、价格低廉且已经大规模工业化生产，在食品和饮料工业领域得到广泛的应用。该酶可以显著提升CO₂水合反应生成CO₃²⁻的速率（提升约10⁸倍）。利用CA对活性氧化镁生物碳化（reactive magnesia cement，简称RMC）技术进行改良，催化促进RMC反应，固定更多的CO₂提高其碳化度，从而在土颗粒间生成更多起胶结作用的镁式碳酸盐（hydrated magnesium carbonates，简称HMCs），绿色、低成本、高效的提升RMC作用后土体的强度。研究发现：（1）CA可以高效地促进RMC水化形成的Mg(OH)₂碳化，形成更多的水菱镁矿和水碳镁石，所导致强度提升幅度可以达到74.6%。（2）随着养护时间的延长，CA对强度、碳化度的提升作用持续增强，提升幅度分别可以达到42.6%和153.7% 。（3）CA催化碳化反应形成水菱镁矿和水碳镁石可以改良土体的孔隙结构，使土中较大的土体团粒内空隙转化为较小的颗粒间孔隙，使土体变得更致密。    （4）在RMC碳化过程中，脲酶和CA存在协同矿化作用。CA的加入可以显著改善生物矿化速率和生物体的矿物质转运过程，可以极大地加快生物碳化反应进程，提升生物碳化反应速率和碳化产物生成量。提出的新技术具备广泛实际应用的前景和条件。

为研究体外排水隧道外水压力分布特征及影响规律，通过保角变换将半无限渗流区域映射为矩形区域，根据边界条件将其划分为4个子区域，基于分离变量法推导了任意埋深下考虑注浆圈作用的体外排水隧道渗流场解析解。将解析解计算的衬砌外水压力及排水量，与ABAQUS数值解、现有镜像法解进行对比，验证了解析解的正确性。进一步分析、讨论了注浆圈渗透系数等参数对体外排水方式降水压效果的影响规律，结果表明：体外排水方式可显著降低隧道仰拱处的水压力，但对拱顶、边墙区域的降压效果不明显；增大注浆圈渗透系数和排水洞半径可提升降压效果，但会导致排水量增加；不同隧道埋深下，该排水方式均可稳定、有效地降低隧道拱底处的水压力。研究结果为体外排水系统的设计与降水压效果评估提供理论支撑。

过去十年间，软土问题一直是印度尼西亚爪哇岛北部地区面临的主要挑战，而采用预压法已成功改善了该地区多个区域的软土状况。在印度尼西亚，运用该方法进行软土加固已被列入多项规范，例如SNI 8460:2017标准及《岩土工程手册》系列4。然而，这些规范均未涉及蠕变对工后沉降所产生的影响。除蠕变因素外，尚有诸多因素会对运营期间的工后沉降产生影响，包括软土层厚度、荷载比、土体压缩比以及排水管间距与布置形式。其中，排水管间距或布置形式的扩大、压缩比的增高、蠕变系数的增大以及软土层厚度的增加，均会导致工后沉降的增大；反之，荷载比的增大则有助于减少工后沉降。经研究发现，印度尼西亚标准SNI 8460:2017中规定的荷载比为1.20，并未达到《岩土工程手册》系列4中所规定的最大年沉降量为20 mm的标准。研究表明，无论是否考虑蠕变因素，所需的荷载比均应维持在1.30～1.50的区间内，其平均值约为1.375。此外，提出了一个新系数——荷载比系数C_LR，该系数能够综合考虑影响工后沉降的多种因素。借助此系数，可对一定时间段内蠕变引起的工后沉降进行估算。研究进一步证实，荷载比对工后沉降具有显著影响。

为解决有机质土和工业固废工程应用难题，推动其在岩土工程领域的资源利用，采用碱性固废协同水泥固化方法，通过无侧限抗压强度、流动度和收缩试验，以及X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、核磁共振和扫描电镜等微观测试手段，探究碱性固废增强水泥流态固化有机质土的力学性能、微观机制和化学反应机制。结果表明：随土体富里酸含量升高，固化土强度逐渐下降，流动度持续增加；随胡敏酸含量升高，固化土流动度先增加后减少；加入碱性固废能够显著提高固化土强度，减少体积收缩量，28 d强度影响因素排序为碱渣≥水泥≥萘系减水剂≥粉煤灰≥赤泥≥电石渣，60 d强度影响因素排序为水泥≥碱渣≥萘系减水剂≥赤泥≥粉煤灰≥电石渣；微观结果表明碱性固废提供的OH⁻与有机质释放的H⁺发生中和反应，增加体系中C-S-H和C-A-H凝胶生成量，改善土颗粒胶结状况和孔隙结构。建立了碱性固废下有机质作用微观机制模型，可为碱性固废协同水泥固化有机质土研究提供理论依据。

碎屑流持续冲击水体过程中，仅部分碎屑流颗粒主导最大涌浪波幅形成，准确估算该部分碎屑流颗粒体积，对防灾控灾有重大科学、工程价值。采用二维物理模型开展碎屑流-造浪物理模拟试验，通过改变碎屑流斜坡坡度、运动路径坡度、下部水体水深、碎屑流启动高程、碎屑流体积、碎屑流粒径等因素，研究多因素条件下的碎屑流-造浪作用机制，并推导出基于有效造浪体积的首浪最大波幅预测公式。研究结果表明：（1）碎屑流-造浪过程中，在碎屑流入水引发的涌浪远离碎屑流所影响水体范围前，进入水体的那部分碎屑流体积是有效造浪体积，是决定碎屑流-造浪过程中首浪波幅的大小的首要因素。（2）试验表明，碎屑流运动性显著影响有效造浪体积占比。当斜坡坡度为中高倾角且不小于运动路径坡度时，碎屑流运动性较高，有效造浪体积占比达50%～100%；而当斜坡坡度为低倾角且小于运动路径坡度时，碎屑流运动性较低，有效造浪体积占比仅为20%～38%。由于有效造浪体积占比的差异，总碎屑流体积较大但有效占比低的工况，其首浪最大波幅反而低于总体积较小但有效占比高的工况。（3）提出适用性表征参数k，当k值在0.10～2.59范围内时，推导的有效造浪体积计算公式和波幅预测公式具有较好的适用性。研究结果可为碎屑流-造浪地质灾害链的成灾机制及其防护工程设计提供理论依据。

卸荷桩板挡墙是一种新型的填方边坡支挡结构，工程实践效果较好，但其力学性能及工作机制不清。开展了卸荷桩和悬臂桩的模型试验，分4层回填，前3层每层回填30 cm，最后1层回填10 cm；试验重点研究了两种桩体的土压力、内力及变形演化特征。结果表明：（1）回填完成时，悬臂桩桩顶水平位移达到81.76 mm，是卸荷桩14.99 mm的5.45倍。卸荷桩最大土压力为10.08 kPa，是悬臂桩15.18 kPa的66.40%，卸荷效应改变了土压力的分布形式及其大小。（2）桩身弯矩分布模式显著不同，悬臂桩呈“鱼腹式”，最大弯矩为115.8  N·m；相反，卸荷桩呈“S”型分布，在卸荷平台处出现反弯点，最大负弯矩为−60.99  N·m。（3）卸荷桩板挡墙通过卸荷平台，可有效减小土压力和增大抗倾覆力矩，提高结构的抗滑移能力和整体稳定性，研究结果为卸荷桩板挡墙的工程应用提供了理论依据和技术支撑。

针对沟道型松散堆积体在降雨过程中同时受垂直入渗与侧向汇水的共同作用，进而显著影响其稳定性和破坏模式的问题，在经典Green-Ampt（简称GA）模型的理论框架基础上，引入侧向汇水影响系数和坡面径流系数，建立了多向汇水作用下松散堆积体入渗湿润锋深度预测模型（multi-directional catchment Green-Ampt，简称MCGA）。为验证所提模型的可靠性与适用性，设计并开展多因素耦合作用下的松散堆积体边坡多向汇水入渗物理模型试验，系统模拟了不同入渗历时、垂直降雨强度、侧向汇水角度及流量等条件下的入渗过程，并通过数据采集系统和观测系统实时监测了湿润锋的运移路径与深度动态变化情况，将所提模型与经典GA模型的计算结果和试验实测数据进行对比分析。结果表明：相较于未考虑多向汇水作用的GA模型，MCGA模型在多种工况下的湿润锋深度预测值与试验实测值具有更高的吻合度，其平均绝对百分比误差MAPE（mean absolute percentage error）均低于10%，预测精度显著提升。参数分析表明，该模型适用于侧向汇水角度介于15°～60°之间，且侧向汇水强度不超过垂直降雨强度的入渗情况。研究成果为深入理解松散堆积体在多向汇水作用下的非饱和入渗规律、失稳破坏机制及灾害风险评估提供一定的理论参考。

近年来在青藏高原构造缝合带发现了大量巨型滑坡，其成因与黏土化蚀变岩体具有密切的关系。以金沙江构造缝合带白格滑坡为试验背景，选取含蚀变黏土夹层岩体为研究对象，在充分考虑岩壁强度、结构面起伏度、黏土充填度及含水率等关键因素的基础上，开展了结构面循环剪切试验。借助三维激光扫描、微观扫描电子显微镜（scanning electron microscope，简称SEM）、二维颗粒流程序PFC2D等方法，综合研究了不同工况下蚀变黏土夹层对岩体结构面强度的影响机制。结果表明：（1）含蚀变黏土夹层的结构面剪切破坏经历了压密滑移、裂纹萌生扩展、蚀变黏土与锯齿面混合磨损、结构面剪切贯通4个发展阶段；（2）含蚀变黏土夹层结构面强度的主控因素是蚀变黏土的充填度和含水率，其次是岩壁强度和结构面起伏度； （3）随着蚀变黏土充填度的升高，结构面峰值强度先快速下降后趋于平稳，并逐渐由黏土夹层强度主导，最大降幅可达82.6%； （4）根据试验数据和数值模拟结果，提出了含蚀变黏土夹层结构面的剪切强度估算公式。研究成果可为类似滑坡防治工程设 计参数的确定提供理论依据。

为了探究土工格室加筋土挡墙在冻融作用下的温度场、水分场、变形场和应力场的响应规律，以G217独库公路哈希勒根达坂新建土工格室加筋土挡墙工程为依托，开展土工格室挡墙冻融循环模型试验，并采用COMSOL软件的二次开发模块建立了土工格室挡墙的水热力计算模型，研究冻融作用对土工格室挡墙施工完成后内部温度场、水分场和格室应力-应变的影响，并将试验结果与数值模拟结果进行了对比验证。研究结果表明：挡墙内温度场受冻融循环影响呈弧形变化，并随深度的增加而表现出明显的滞后性；温度梯度诱发水分向冻结锋面迁移，最终形成一个一定厚度的冻土层，挡墙墙趾易发生水分富集；水分累积与相变膨胀共同驱动挡墙发生非对称冻胀-融沉变形，位移最明显的区域为挡墙1/3高度至挡墙顶部；挡墙内呈现凸型的非线性应变变化，中下部与近墙面区域成为力学薄弱带；格室材料寒季承受冻胀力，暖季承受土应力，通过双向约束效应调节应力分布，能够有效防止挡墙劣化。

传统边坡加固技术在复杂工况条件下存在时间成本高、动态适应性差、方案优化比选能力不足等问题。基于此，梳理了由传统加固衍生出的智能自匹配加固技术的发展脉络与重点。通过研究分析发现：边坡稳定性分析与评价的智能化发展、传统加固方法的智能化变迁、智能加固设计的自匹配趋势等已有一定研究成果。智能自匹配设计的智能感知监测、数据分析处理、智能设计优化算法等关键技术，拓展了智能自匹配加固思维，但缺乏整体框架的系统综述。为此，对边坡稳定性分析与评价的智能化、传统加固方法的智能化、智能自匹配的整体框架进行梳理阐述，提出智能自匹配理念，为设计院方案比选提供参考，推动边坡加固技术向智能自匹配方向发展。

危岩体失稳破坏及其诱发的地质灾害已成为基础设施建设和运营的主要威胁之一。以西藏自治区G318国道沿线某岩质边坡为研究背景，分析研究区域内危岩体潜在风险，确定拟研究危岩体主控结构面信息。基于无人机（unmanned aerial vehicle，简称UAV）摄影测量技术采集边坡影像数据并生成密集点云，构建数字地表模型。利用三维激光扫描仪获取危岩体高精度点云数据并生成三角化模型，基于点云数据坐标信息识别和解译岩体次级结构面几何信息。建立兼顾建模效率与计算可行性的边坡及危岩体三维非连续变形分析（discontinuous deformation analysis，简称DDA）数值模型，结合危岩体失稳破坏过程和监测块体位移及动能时程曲线，定量分析危岩体稳定性及其破坏后的运动学成灾机制。结果表明，危岩体I在时间≤ 1.0 s时以滑动模式发生失稳，随后演变为滑动与转动的混合模式，其后缘与坡面之间形成张拉裂缝，前缘与基岩之间发生剪切破坏。危岩体II的块体II-4剧烈滑动引发岩崩灾害（最大冲击合动能达259.186 MJ），块体II-1、II-2和II-3则表现出因错动与裂缝扩展的连锁破坏效应。危岩体I的失稳直接触发危岩体II的崩塌，而危岩体II又反作用于危岩体I岩崩演化行为，两者崩塌块体相互作用合并形成大方量的块体系统，显著增强了岩崩的总体体积和冲击破坏能力。通过融合无人机摄影和三维激光扫描的非接触测量技术，提高了三维DDA的建模精度和效率；对危岩体失稳破坏及岩崩冲击碰撞过程研究，揭示了危岩体崩塌后的动力学相互作用机制，为危岩体灾害安全防控提供了理论依据和技术参考。

海床土体的分层特性显著影响安装缆绳的反悬链特性及拖曳锚的运动轨迹。通过理论分析与推导，建立起成层黏土中安装缆绳反悬链形态和拖曳力的理论模型，通过退化验证及对比分析，证明了所建立理论模型的有效性与必要性。基于耦合的欧拉-拉格朗日法，通过用户子程序将拖曳力的理论模型嵌入至有限元模型，建立起安装缆绳-拖曳锚-成层黏土耦合作用的大变形有限元分析方法。开展了子程序参数敏感性分析，明确了关键参数ΔT/tc的取值，并与已有的数值分析和小比例尺模型试验结果进行了对比。结果表明，与单层黏土相比，土体分层特性导致拖曳力的变化更为复杂，进而影响锚的运动轨迹；与直接对安装缆绳建模的分析方法相比，所建立的方法将计算效率提高了56.64%。

准确揭示盐腔压力和温度演化规律是分析盐穴储氢库稳定性和密闭性安全的必要条件。基于循环注采作用下腔内热- 流-固耦合效应，建立了腔内温度和压力演化模型，提出了围岩温度影响区范围和热应力计算方法。模型的有效性和准确性得到了加拿大Melville盐穴储库现场温度和压力监测数据的验证，吻合度高达90%以上。研究结果表明：循环注采作用下盐穴储氢库腔内温度随时间呈浪花形周期性变化，函数关系为分段的双指数函数；腔内压力随时间呈异形锯齿波周期性变化，函数关系为分段的线性函数与双指数函数。二者首先经历同步上升（注氢）或下降（采氢）阶段，注采停止后转向同步稳定阶段，各阶段持续时间主要由注采压力、流量以及围岩对流换热效应控制。日注采模式下，同步稳定阶段的压力在短期内变化极其缓慢，压力将演变为梯形波周期性变化。循环注采期间围岩因腔内温度变化将派生出热应力和附加位移，8～16 MPa的单一注采工况下，盐腔温度波动影响范围主要集中在腔壁围岩5 m范围之内。由于氢气的热传递和对流换热效率最高，注采氢在围岩中的温度影响区大于其他能源存储气体。

矿柱是保障地下矿山开采安全的重要支撑结构，准确预测矿柱稳定性对地下空间安全至关重要。为此，提出一种新颖的稳健随机森林算法预测矿柱稳定性。首先，建立了包含317组样本的硬岩矿柱稳定性数据集，采用交叉递归特征消除方法选取矿柱宽度、高度、宽高比、单轴抗压强度、平均承载应力以及平均承载应力与矿岩单轴抗压强度之比共6个特征作为输入参数，并借助链式方程多重插补和孤立随机森林算法分别填充和剔除了数据集中的缺失值和异常值；其次，针对传统随机森林算法中低质量决策树可能引起的决策冗余和性能损失问题，引入决策树纯化干预机制和精确率加权优化策略提升随机森林算法的决策效率和预测精度，进而构建基于稳健随机森林的硬岩矿柱稳定性预测模型；最后，从性能评估、模型比较、模型解释和工程验证4个方面检验了模型的准确性、先进性和可靠性。结果表明，所提算法无需参数优化即可取得较好的预测性能。模型预测准确率为88.9%，预测性能优于其他机器学习模型，可为地下矿山硬岩矿柱的稳定性评估提供有效指导。

为有效解决轨道交通振动对环境的影响，提出一种准零刚度局域共振超材料（quasi zero stiffness-locally resonant metamaterial，简称QZS-LRM）隔振结构，结构由钢及热塑性聚氨酯橡胶组成。采用有限元软件，通过施加预压的方法使结构在水平与竖直方向呈现出准零刚度特性，分析带隙产生的机制，探讨预压量对带隙的影响，结合透射谱证明带隙范围的准确性。展开结构水平和竖直布置的隔振性能对比，基于实测高铁振动数据，验证QZS-LRM的隔振效果。研究结果表明：预压量越大，带隙起始频率越低，带宽增加；透射谱验证了带隙范围，水平布置的隔振效果明显优于竖直布置。基于沪昆高铁实测加速度数据，开展频域与时域分析，两种情况最大加速度幅值衰减均超过90%，证实了QZS-LRM具有良好的隔振性能。

非线性弹性本构模型是岩土工程中最为常用的本构模型之一，被广泛用于力学性能分析和数值模拟中。对于非线性弹性本构问题，由于涉及对每个增量步的迭代过程，通常采用数值算法进行求解。物理信息神经网络（physics informed neural networks，简称PINN）作为近年来求解偏微分方程的热点方法，为岩土工程问题的求解提供了新的思路。目前物理信息神经网络对非线性本构问题进行预测时，往往依赖于数值方法求解得到的应力-应变场数据。虽然这种融合数据驱动与物理驱动的方式能够提高预测的准确性，但并未完全脱离传统数值计算的框架，并且还降低了神经网络独立解决问题的能力。针对依靠物理驱动的物理信息神经网络架构解决非线性本构问题，搭建了一种增量型物理信息神经网络架构，对应每一个增量步生成一组子网络进行训练，并结合迁移学习加速每个增量步骤中神经网络的训练效率。对Duncan-Chang模型这一典型的非线性弹性本构进行测试，评估提出的增量型物理信息神经网络架构在解决二维平面应变问题的性能表现。通过将神经网络预测结果与有限元软件的计算结果进行对比，验证了该网络架构的有效性和准确性。

由于岩体与土体的水理-力学特性存在差异，土岩复合地层顺向边坡在降雨条件下的稳定性分析较为复杂。通过编写Fish函数对FLAC3D软件的饱和-非饱和渗流模块进行改进，完善了非饱和区岩土体基质吸力的计算，并实现了渗流边界的动态调整。基于数值模拟，分析了下伏岩体渗透性、土岩接触带倾角及降雨强度对土岩复合地层顺向边坡稳定性的影响。结果表明，当下伏岩体的渗透性较弱时，雨水会在土岩接触带处积聚，导致边坡上覆土体易于饱和，从而造成边坡安全系数的降低；土岩接触带倾角越大，边坡上覆土体越易于饱和，潜在滑动面随降雨过程先向坡面移动，后逐渐向坡体内部扩展；在降雨量相同的条件下，降雨强度越小，雨水越易均匀地入渗至边坡内部，导致边坡的安全系数降低，使得潜在滑动面向坡体内部发展。改进方法克服了应用FLAC3D软件研究饱和-非饱和渗流问题的局限性，并通过数值模拟揭示了降雨条件下土岩复合地层顺向边坡稳定性的变化规律，可为边坡支护设计提供手段支撑和理论依据。

主动加热型光纤（actively heated fiber-optic，简称AHFO）土体含水率传感测管具有空间分辨率高、时空连续测量的突出优势，在土体水分场监测领域得到了较为广泛的应用。AHFO传感测管的布设方式往往决定着自身与土体的耦合性，进而影响含水率测量的精准性，然而，当前未见有对AHFO传感测管布设方式的相关报道。以典型的AHFO传感测管为研究对象，通过热响应试验和降雨入渗试验探究了AHFO传感测管在3种竖直向布设方式（直接插入法、回填法和贯入法）和一种水平向布设方式（回填法）下的含水率测量结果。研究结果表明，竖直向直接插入法会导致测管与土体之间存在空隙，水分易沿管-土接触面发生优势渗流；水平向回填法导致测管本身阻碍水分的运移；竖直向的回填法和贯入法能准确捕捉到降雨活塞入渗现象，是AHFO测管最优的布设方式；在实际应用时，建议根据监测目的和场地条件选择合适的布设方式。