针对高海拔寒区露天矿台阶高度优选问题，提出了一种考虑冻融循环影响的多目标决策方法。基于铲装设备选型与底盘抵抗线等参数，确定台阶高度初选范围为12~18 m，并设定7个备选方案。采用GeoStudio软件对冻融循环25次后的边坡稳定性进行数值模拟，得到各方案安全系数为1.196~1.214；构建矿石贫损模型、穿爆成本模型及矿岩运输功模型，计算各方案在贫化率、损失率、穿孔成本、爆破成本及运输功等指标下的效果值。在此基础上，运用熵权法确定各指标权重，计算备选方案综合评分。结果表明：15 m台阶方案综合评分最高（0.5166），为最优方案。该方法将冻融循环力学效应纳入多目标评价体系，为高海拔寒区露天矿台阶高度设计提供了量化决策依据。

以某浅埋软岩地下工程为背景，进行了大量隧道地表轴向爆破振动监测。基于监测数据，通过概率分布研究确定了质点峰值振动速度（PPV）符合对数正态分布特性。针对PPV的随机性特征，引入对数正态分布理论和置信度水平分析方法，将PPV衰减模型与概率分布函数相结合，构建了爆破振动安全预测及控制模型，并应用于工程敏感地段。结果表明，当爆破方案的最大单段药量为43.2 kg时，2^#敏感点与爆源水平距离需大于35.044 m方可满足95%置信安全标准；当爆破方案的最大单段药量为18.6 kg时，2^#敏感点与爆源水平距离需大于25.660 m方可满足95%置信安全标准。基于此模型，对隧道敏感地段制定差异化爆破管控方案。该方法为同类软岩地下工程爆破施工提供了理论支撑。

为理解岩石内部交叉裂纹的劈裂拉伸行为，基于室内试验获取的岩石物理力学参数，开展二维颗粒流（PFC^2D）离散元劈裂模拟试验。结果表明：预制裂纹试样抗拉强度低于完整试样，主裂纹与受力方向夹角为0°~60°时，试样峰值强度随次裂纹角度增大而减小，60°~90°时，试样峰值强度随次裂纹角度增大而增大，总体上试样抗拉强度遵循“主次裂纹角度差值越大，抗拉强度越小”的规律；劈裂作用下，预制裂纹不改变试样的受力类型，仅降低其受力强度；交叉裂纹试样的微裂纹以拉伸微裂纹为主，微裂纹萌生于预制裂纹尖端附近，随荷载施加向加载端扩展、贯穿，导致试样失效；岩石破坏时内部能量发生不可逆转化，当加载至弹性应变能储存极限时，其迅速转化为耗散能，用于微裂纹发育扩展、颗粒移动等，此时伴随大量声发射事件，微裂纹数量呈指数增加。

针对高边坡爆破开挖过程中爆破振动信号易受噪声干扰、有效特征难以准确提取的问题，提出一种基于自适应噪声完备经验模态分解（CEEMDAN）与小波阈值联合的降噪方法，结合均值判比法、样本熵、相关系数对爆破振动信号进行预处理。通过仿真信号和实际爆破振动信号对所提方法进行验证。仿真结果表明，所提方法信噪比（SNR）达到27.80 dB，均方根误差（RMSE）为0.2091，降噪性能优于其他4种方法。工程应用结果表明，该降噪方法能够有效抑制高频噪声，提高爆破振动信号时频分析的分辨率与稳定性。进一步分析发现，爆破振动信号主频主要集中于10~60 Hz，能量集中分布于16~125 Hz；滚石触地信号主频主要位于40~720 Hz，频谱结构更为复杂，能量主要分布于62~1000 Hz。

针对RMR法、Q系统法与BQ法等岩体质量分级方法的分级结果存在差异、可信度难确定的问题，提出一种基于层次分析法（AHP）、模糊综合评价（FCE）与D-S证据理论的岩体质量分级可信度评估方法。首先通过AHP-FCE模型得到岩体质量等级的评估向量，将3种分级方法的评估向量作为独立证据体，引入D-S证据理论与可信度加权模型融合修正多源证据，从而获得一个综合多源信息的最优岩体质量分级结果。在此基础上，利用MATLAB GUIDE创建岩体质量分级可信度计算平台。以平安磷矿二矿16组实测数据进行验证，结果表明，该方法所得评估结果较任一单一分级方法更符合工程实际；经可信度加权模型修正后，16组原始证据的冲突系数由0.60~0.82降至0.01以下，有效解决了多源证据冲突问题，提升了岩体质量分级结果的可信度。

以内蒙古某露天矿边坡为研究背景，通过现场监测、室内试验和理论分析相结合的方法，对边坡软岩蠕变特性进行了研究。边坡雷达与GNSS实时监测系统发现，边坡北帮东侧蠕变变形较大，需重点防护。当轴向应力超过长期强度时，软岩表现出瞬时变形、衰减蠕变、等速蠕变和加速蠕变特征。软岩蠕变变形和蠕变速率与轴向应力呈正相关关系。将弹性元件、分数阶元件和非线性黏塑性体进行组合，建立了边坡软岩非线性蠕变模型，该模型能较好地描述边坡软岩的蠕变全过程，拟合度高于传统Burgers模型，适用性良好。

为揭示尾矿库边坡泥岩在复杂环境作用下的损伤劣化机制，开展了动态单轴压缩试验、CT扫描及扫描电镜等试验，分析了干湿循环、冻融循环及干湿-冻融循环3种典型环境条件下泥岩的动态抗压强度演化与结构损伤机制。结果表明，强风化泥岩的动态抗压强度与动弹性模量随循环次数增加呈持续衰减特征，且劣化速率在80次循环后逐渐趋于稳定；在3种环境损伤效应中，干湿-冻融循环对泥岩的劣化影响最显著，经过100次干湿-冻融循环后，泥岩的动态抗压强度和动弹性模量均下降，孔隙网络连通度显著增加，孔隙率与动态抗压强度呈强负线性相关关系。复杂环境通过加速孔隙膨胀与裂隙扩张，降低了岩体的有效承载面积与应力传递效率，最终引发泥岩的结构损伤与强度劣化。根据研究结果，对尾矿库边坡加固工程提出了相关建议。

以国内某特大型铁矿为工程背景，利用FLAC^3D计算和分析了井下超大面积采-充作业诱发的岩移规律，并结合相关规范对地表及井筒的变形程度进行了评价。结果表明：开采扰动区上、下盘矿岩属于岩移集中区域，沉降、隆起峰值位移分别约为9、6 cm，并呈拱形往地表方向或下盘岩层深处逐步递减，同时深部开采活动易加剧浅部中段岩体变形；地表倾斜、曲率以及水平变形最大绝对值分别为0.22 mm/m、0.002×10^-3/m、0.12 mm/m，均小于相关规范最大允许变形值，表明深部开采不易造成地表建（构）筑物发生倾斜变形破坏，但南、北措施井位于移动带范围之内。进一步的井筒稳定性分析表明，南、北措施井尽管受到开采扰动影响，但井壁倾斜、曲率以及水平变形指标峰值依次为0.52 mm/m、0.09× 10^-3/m、0.18 mm/m，变形指标同样未超过相关规范允许值范围；地表主、副井各监测点历年沉降累计最大位移低于4.6 mm，表明井下超大面积开采对主、副井及其他建（构）筑物的稳定性影响较小。

针对某金矿破碎平巷掘进中炮孔利用率低、炸药单耗高、雷管消耗大及成巷不规则等问题，提出了基于中心孔超深的直眼掏槽爆破参数优化方法，揭示了“中心孔装药加强抛掷”“大空孔间距应力波导向”与“底部预破碎”三重机制优化破岩机理。采用ANSYS/LS-DYNA软件建立三维掏槽爆破模型，模拟中心孔超深200 mm和加强孔底装药下，空孔间距分别为130、160、190及220 mm的4种工况，通过分析不同工况下有效应力分布、槽腔范围、抛掷过程及能量变化，最终确定最优空孔间距为160 mm。现场试验证实，优化后炮孔利用率由87%提升至95.8%~97.8%，炸药量减少13.3%，雷管数减少14.29%，两帮超挖不大于100 mm。研究成果可为同类工程提供理论依据与技术参考。

通过室内剪切试验与数值模拟相结合的方法，从强度参数、起裂位置、贯通模式和应力场演化角度系统研究了含V形预制裂隙红砂岩的剪切力学行为。结果表明，当裂隙张开角 α=110°、方位角β=0°时，试样的内摩擦角和黏聚力劣化最显著。所有裂隙试样的最终贯通面均平行于剪切方向，但其初始起裂位置却显著受控于方位角β。应力场分布呈现显著的分区特征，即低压域呈倾斜S状，而高压与剪应力域则集中于裂隙尖端与端部边界。由细观层面可知，主应力驱动了翼形裂隙的发育，而压剪耦合作用则是诱发二次裂隙的根本原因。