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。

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。

以意大利西西里新铁路线隧道工程为研究背景，深入探讨了盾构机带压作业所需的人舱结构、配置和应用工况，以解决长距离、全断面岩石地层掘进中的带压进舱作业难题，满足盾构机在高压施工环境下的作业需求。根据带压进舱作业时人舱的功能需求，综合考虑了人体工程学、紧急逃生、环境监测系统等多方面因素，针对性地对人舱系统配置进行设计，为作业人员提供了设备上的安全保障。对所设计的人舱舱门和舱体进行了有限元受力分析，验证了人舱结构强度，满足工作压力要求，并通过水压试验和气密性试验验证了人舱结构的稳定性和可靠性。本文的有限元分析计算和承压试验结果证明了所设计的人舱不仅满足工程需求，而且为盾构机在隧道施工中的高效、安全作业提供了坚实的设备保障，确保施工效率与安全性的同步提升。

对隧道壁面沿程阻力系数的认识有助于优化隧道施工通风设计，提高通风方案的合理性。本研究探讨了隧道壁面粗糙单元高度、形状及间距等对沿程阻力系数的具体影响，通过模型试验及数值分析，探究了计算沿程阻力系数的经验公式结果与数值模拟结果的差异。研究结果表明：隧道壁面粗糙单元高度越高，对沿程阻力系数影响趋势逐渐减小；隧道壁面粗糙单元形状对沿程阻力系数影响较大，半球形粗糙单元对应的沿程阻力系数最小；比较沿程阻力系数经验公式计算结果与数值模拟结果，两者的差距较为稳定，与粗糙单元高度有关；对经验公式提出修正系数α，得到α与壁面平均粗糙高度Δ的对应关系为α = 1.29+0.024 8Δ。

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。

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。

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。

微波辐射作为新兴破岩技术在辅助机械破岩方面展现出了广泛的应用前景，为探究微波辐射对石英砂岩的损伤作用机制，研究了不同功率微波和不同微波辐射时间作用下石英砂岩单轴抗压强度、波速等性质的变化规律及宏细观损伤特征。结果表明：随微波辐射功率和辐射时间增大，石英砂岩单轴抗压强度和弹性模量整体呈下降趋势；P波和S波波速整体呈下降趋势；损伤因子呈上升趋势，并且辐射时间越长，损伤因子上升的幅度越大。随微波辐射功率和辐射时间增大，石英砂岩破碎程度显著增加，碎块尺寸逐渐减小，数量逐渐增多；破坏形式从单一的剪切破坏转变为沿脆弱面的剪切破坏和劈裂破坏；SEM图像和分形维数D值结果表明，随微波辐射时间增大，试样内部裂纹的数量、长度、宽度和深度均呈增加趋势，从初始的单一裂纹逐渐演变为叠加裂纹。

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。

通过岩土工程勘察获取一定量的钻孔数据继而确定地层剖面信息，这对于岩土工程精细化设计、施工至关重要。然而，部分工程场地因所处区域的特殊性（既有老城区、文保建筑区等）往往存在钻孔数据难以获取的问题，使得相应的地层信息确定存在挑战。为此，基于全卷积网络（FCN）开发了用于地层信息重构的人工智能（AI）方法，该方法的核心思路是将区域既有钻孔数据作为学习样本，分析并提取样本的多维信息特征（竖向成层、水平延展），继而将该信息特征作为模板针对仅有少量钻孔数据的工程场地进行基于概率的地层剖面信息插值重构。通过对苏州古城区某隧道工程与基坑工程的地勘数据进行学习与重构，发现地层预测的准确度在模拟次数增加至30次以上后逐渐趋于稳定，并可达90%左右。这验证了所开发的地层信息AI重构方法的适用性，将能为相关工程的复杂地层信息预测提供有效选择。