目前，大跨、超大跨地铁隧道修建呈现递增趋势。大跨、超大跨隧道常设计临时支撑以减小跨度，但由于临时支撑与二次衬砌在空间上的相互干涉，需在二衬施做前拆除临时支撑。拆撑会打破结构原有受力平衡，是结构受力的薄弱环节，施工不当极易造成隧道塌方等安全事故。鉴于国内外关于采用双层初支拱盖法修建的超大跨隧道拆撑的结构力学响应及安全性仍缺乏系统的研究，以广州地铁11号线华华区段四线并行折返线区间隧道为依托工程，通过理论分析与数值计算相结合的方式，从横向和纵向两方面对隧道拆撑时结构的力学响应以及安全性进行分析，最终确定了科学、合理、安全、高效、快速的拆撑施工方案，并顺利通过了现场施工的检验。结果表明：城市软弱地层超大跨隧道采用“横向先边后中、对称拆除，纵向先隔三拆一、后隔一拆一”的拆撑方案是切实可行的，可为后续工程提供借鉴与指导。

为解决高海拔深埋水工隧洞衬砌结构频繁开裂导致的结构劣化难题，研究采用掺加纤维方式提升混凝土的力学特性，并提出最优纤维掺量。首先开展了不同掺量玄武岩纤维混凝土（BFRC）拉伸、压缩及弯曲力学特性试验，获得了不同体积纤维掺量条件下混凝土拉伸、压缩及弯曲力学特性变化规律；然后，建立了能真实反映骨料形态、级配、长短轴比及纤维分布、初始缺陷等细观结构因素的纤维混凝土细观数值模型，通过细观数值模型和室内轴拉试验结果对比验证，揭示了纤维增强混凝土受拉强度的作用机理；最后，分析了纤维最优掺量。结果表明：与素混凝土相比，0.2%纤维体积掺量为最优纤维含量，BFRC的轴拉强度、劈拉强度和弯曲强度分别提高了12.81%、14.79%和21.26%。本文建立的纤维混凝土细观数值模型素（纤维）混凝土抗拉强度与室内试验素（纤维）混凝土抗拉强度误差分别为4.24%（5.26%），且可较为真实反映纤维混凝土试件的破坏发展过程和宏观力学行为。研究成果可为玄武岩纤维混凝土结构设计与工程应用提供借鉴与参考。

地下储能硐库围岩再加载力学性能是决定地下储能工程安全的关键。本文开展了泥岩三轴加载、卸载试验及卸荷损伤泥岩再加载试验，利用核磁、SEM等测试分析技术，研究了卸荷效应对泥岩再加载力学特性的影响规律，揭示了卸荷损伤泥岩再加载劣化机理。结果表明，随卸荷损伤程度的增加，泥岩试样内部小尺寸微孔隙向中孔隙发展，内部孔隙率越来越大；初始卸荷损伤程度越大，泥岩再加载强度降低幅度越大；卸荷损伤程度对岩样再加载破坏模式产生了逐渐显著的影响，随卸荷损伤程度增加，试样逐渐由剪切破坏过渡到剪张破坏，最终转变为张剪破坏。建立了卸荷损伤程度、孔隙率、再加载强度之间的本构关系，为卸荷损伤泥岩细观结构损伤到宏观强度劣化搭起了桥梁。研究成果可为卸荷损伤区划分、卸荷区内岩体的再加载强度预测预报提供参考。

针对应力集中带、破碎构造带等不良地质下隧道初期支护体系承载性能不足的问题，提出一种在型钢与混凝土界面布设栓钉剪力件的组合支护结构，针对隧道支护结构的受力特点开展大偏心受压试验来探究组合支护结构的破坏模式和承载特性，并通过数值模拟分析不同偏心距条件下组合结构承载性能。结果表明：当无栓钉剪力件时，工字型钢与喷射混凝土发生分离破坏，当布设栓钉剪力件时，型钢混凝土结构破坏模式表现为混凝土开裂和压溃，栓钉剪力件有效地限制了型钢与混凝土接触界面间的相对滑移；相较于自然粘结工况，布设双排形栓钉剪力件试件的极限承载力增长了14.79%，侧向挠度减小了22.94%，试件表现出较好的韧性、承载能力和抗弯刚度；在相同偏心距下，布设栓钉剪力件能有效提高结构的极限承载力，并且随着偏心距的增大，栓钉剪力件对试件的大偏压承载性能的提升效果逐渐增强。研究成果可为隧道初期支护技术提供理论支持。

针对甘肃地区红层泥岩上覆黄土的地质特点，采用钢渣、矿粉两种工业固废，通过击实、三轴CU试验，开展关于改良黄土-红层泥岩混合填料的力学特性及本构模型的研究。结果表明：（1）当黄土∶红层泥岩质量比为1∶3时，混合填料最大干密度最大；（2）钢渣的质量掺量为7.5%时，其抗剪强度最大，矿粉的质量掺量越大，其抗剪强度越大；（3）经验证，钢渣改良前后土样的应变硬化过程，可由邓肯-张模型准确拟合；（4）针对沈珠江推广双曲线模型不能很好拟合应变强软化的问题，本文提出采用正解、负解分阶段拟合方法可以准确拟合出矿粉改良土的应变强软化过程。

西北黄土灌溉地区土壤经历了干湿循环作用和盐污染双重作用的影响，导致该地区黄土特性产生明显的劣化。以Na₂SO₄污染Q₃黄土为研究对象，采用直剪试验、电子显微镜扫描试验（SEM），分析其经过次数不同干湿循环作用后的力学性质和微观结构特征变化。结果表明：干湿循环和盐污染双重作用下，黄土强度劣化程度增大，微观结构变化显著；期中，黏聚力产生明显劣化，下降率可达38.24% ~ 51.4%；随盐污染和干湿循环次数的增加，黄土体的单体颗粒比例显著增加，团聚体开始解体；Na₂SO₄随着干湿循环反复结晶和溶解，从而对土体产生了盐胀与盐蚀共同作用；二者作用中，干湿循环对土体结构的破坏作用大于盐污染作用。研究结果可为黄土地区的工程活动和防污治理提供有效参考。

随着我国西部地区铁路、公路和水利水电等基础设施的快速发展，涌现了一批地质极其复杂、建设难度极大的超深埋隧道，对隧道地质信息采集、分析及应用提出了更高的要求。隧道地质信息透明化技术能够在安全保障、成本控制和施工进度优化等方面发挥至关重要的作用，是确保超深埋隧道工程顺利进行的关键技术支撑。本文系统地梳理了地质信息探测技术的发展现状，涵盖了施工前期的遥感勘察技术、大地物探技术与定向钻探技术，以及施工期的超前地质预报技术，分析了各类技术的应用范围及其发展方向。综述了多源地质信息融合技术和三维地质建模技术的研究现状，阐述了其在预测地质条件和模型建立及应用方面的进展以及存在的问题。最后，对隧道地质信息透明化技术的整体发展进行了展望：①建立“天-空-地-孔-隧”五维综合探测体系，提高探测精度；②研发智能化地质监测技术和智能装备；③基于多源数据融合，构建三维地质模型并应用虚拟现实技术，实现地质信息动态展示，提升隧道建设的安全性与效率。

由于老井经历长期注采，区域地层压力分布在空间上呈现非均匀变化，在后续的重复压裂过程中亟需耦合考虑这种非均匀应力演化。为此，以长庆油田W区块长6储层为例，基于快速拉格朗日差分法建立了垂直井丛长期注采下的地应力演化模型，并将模拟得到的地应力场导入基于离散格子方法的水力压裂数值模型中，预测了重复压裂裂缝扩展，实现了地应力场演化—水力裂缝扩展的一体化模拟。结果表明：（1）WJ井生产后，井周围孔隙压力下降约4 MPa，并且两个水平主应力发生类似的同步降低，但变化幅度更小（约2.5 MPa），这表明生产将导致井周围地层的总应力降低但有效应力增加；（2）水力裂缝倾向于朝地层压力衰竭区优势扩展，在现场建议采取工程措施如重复压裂前缓慢注液或关井以使衰竭区的地层压力上升，避免或减少重复压裂裂缝扩展至压力衰竭区；（3）随着注入时间增加，重复压裂裂缝由以面积增长为主转为以宽度增长为主，说明重复压裂应该选取短时间、大排量的策略，一方面可在短时间内实现最大化的储层改造，另一方面增大排量也可促进多簇裂缝均衡扩展。

目前，由于隧道施工通风中未能充分考虑出渣工序下的实际污染物排放，因此极大地增加了隧道施工需风量，造成巨大能源浪费。依托某隧道开展了CO浓度及风速现场测试，研究了不同工序下CO浓度随时间的变化规律，分析了工程车辆排放及风机供风量对隧道CO浓度与风速分布的影响。结果表明：爆破阶段掌子面CO浓度在爆破后25 min内基本不变，约为190 mg/m³；出渣阶段掌子面CO浓度呈线性降低，通风90 min后达到规范限值（30 mg/m³）；出渣阶段隧道施工实际所需风量远小于规范要求，随需风量增大回风段CO浓度呈指数衰减，提出了CO排放量及需风量耦合影响下公路隧道施工通风CO比浓度经验计算公式。

再生岩体受扰动后易松散、破碎，但在支护作用下再生岩体仍具有一定的承载能力，尤其是峰后承载能力有明显的改善。为研究再生岩体承载特性及巷道支护对再生岩体承载能力的影响，设计了再生岩体单轴加载的四因素混水平正交试验，分析再生岩体承载机理，并基于正交方差分析，检验了锚杆间距、杆径、锚固长度及金属网对再生岩体峰后弱化趋势及承载能力的显著性。结果表明：无支护和部分锚杆支护条件下再生岩体在单轴加载出现压剪破坏，部分锚杆支护再生岩体呈劈裂破坏，金属网约束再生岩体试件呈塑形滑移破坏；再生岩体破裂后的峰后残余强度具有波动性特征，峰后承载阶段稳定性取决于多裂隙面的摩擦效应，支护强化摩擦效应抵抗破碎块体在外载荷作用下的滑移、错动；金属网对再生岩体峰后承载能力影响显著，锚杆参数的变化仅对再生岩体的强度弱化趋势产生影响。