盾构-地层相互作用一直是学界和业界关注的研究热点。对于主动铰接型盾构，主动铰接装置的存在对盾构-地层相互作用影响不容忽视。鉴于此，提出考虑主动铰接的盾构-地层相互作用模型，并基于时间增量过程实现模型求解。在此基础上，依托福州滨海快线滨中区间进行算例验证，并进一步探讨主动铰接对盾构栽头现象、盾壳土压力及油缸推进合力矩的影响规律。主要结论如下：（1）考虑主动铰接的计算模型及其求解方法，能更为准确地反映连续掘进过程中的盾构-地层相互作用；（2）俯仰铰接角的增大对于盾构栽头现象有明显改善作用；（3）地层基床系数较小时，铰接角同盾壳土压力合力矩近似线性相关，随着基床系数不断增大，两者逐渐向非线性转变；上软下硬地层中，不同俯仰铰接方向产生的土压力合力矩存在一定差异，且随铰接程度增大愈加明显；（4）小角度纠偏范围内，赋予盾构一定铰接角，可有效减少推进油缸所需力矩，从而实现姿态高效控制。以上研究成果可为后续盾构轴线偏差计算及姿态控制策略提供理论支撑。

如何对填石路基的压实质量进行快速、准确的评价，是公路工程中一项亟待解决的难题。为此，建立了模拟填石路基在冲击载荷下响应的离散元-有限差分耦合模型，采用室内大型三轴试验标定了模型主要参数，通过计算数据与现场试验的对比验证了模型的正确性。进一步深入分析了5种常见级配填石路基在不同压实状态下的动力响应结果，讨论了级配分维度、孔隙率等对路基响应特征的影响。研究结果表明：（1）填石路基孔隙率与回弹模量之间具备良好的指数关系，在此基础上提出了沉降比的概念，并且发现了沉降比与路基孔隙率之间的线性关系，建议评价路基压实质量时同时将沉降比与回弹模量作为控制指标。（2）建立了考虑填料级配与孔隙率的填石路基回弹模量预测模型，发现填料级配对回弹模量影响显著，且级配分维度越接近2.31，回弹模量随孔隙率的降低速度越快。（3）沉降比为0时对应路基理想压实状态，在此基础上建立了考虑填料级配的路基理想状态临界回弹模量预测模型，发现临界模量随着填料分维度D的增加先增大后减小，在D=2.34时出现极大值。上述研究可为公路填石路基压实质量控制和评价提供科学依据。

层状岩质边坡在强震作用下极易发生破坏，导致崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，其稳定性评价及支护结构优化是工程建设和学术研究关注的重点问题。基于强震区现场调查、理论分析、数值模拟和物理模型试验等技术手段，国内外学者针对强震区岩质边坡破坏机制及加固措施开展了大量卓有成效的研究工作。从层状岩质边坡失稳破坏特征、支护结构类型、支护结构加固机制、新型抗震支护结构等4个方面着手，系统梳理了强震作用下岩质边坡支护结构的研究现状，指明了目前支护结构基础研究与技术手段中存在的不足，展望了今后边坡抗震支护结构的研发方向。研究结果为深入揭示强震区层状岩质边坡失稳机制与加固机制提供了理论支撑，并为研发更可靠的支护结构奠定了科学基础。

颗粒间液桥引起的毛细黏聚作用广泛存在于自然界和工程应用中，其具有胶结作用，使颗粒聚集。研究毛细黏聚颗粒在裂隙介质中的运移-堵塞过程，对于理解颗粒传输过程具有重要意义。通过可视化试验，探讨了粗糙裂隙中毛细黏聚颗粒的运移-堵塞过程，提出了堵塞模式试验相图。结果表明，毛细黏聚作用使颗粒聚集成团，粒径增大，从而显著促进裂隙堵塞，并且运移-堵塞过程在高流速下为条纹堵塞模式，低流速下为完全堵塞模式或入口密封模式。水动力学分析显示，流速分布控制着堵塞条纹的生长及主要渗流通道的改变。此外，Smoluchowski理论能够较好地描述堵塞条纹随时间的线性增长规律。研究成果为评价和控制裂隙中颗粒运移-堵塞过程提供了理论依据和技术思路。

将桥梁排桩与能量桩相结合构成桥梁能量排桩，可利用浅层地热能在冬夏季分别进行桥面除冰和桥面降温，同时还能支撑桥梁荷载。通过开展现场试验，研究了冷-热循环下桥梁能量排桩的热-力响应特性，揭示了桥梁能量排桩-承台-非加热桩的相互作用机制。将考虑桩-土界面循环剪切特性的界面模型在有限元软件中进行二次开发，建立了桥梁能量排桩热-力耦合数值模型，进一步探究了桩顶荷载和冷-热循环联合作用下桥梁能量排桩长期沉降特性及产生机制。研究表明，桥梁能量排桩-承台-非加热桩的相互作用会造成荷载重分布，导致桥梁能量排桩顶部受到较强约束作用而产生较大热应力，可达桩体最大热应力的80%（约为1.1 MPa）；承台的附加应力最大可达3.75 MPa，超过了C30混凝土抗拉强度。当桩顶荷载较大时，随着冷-热循环次数的增加，桥梁能量排桩逐渐产生长期沉降并呈负指数增长，这一现象可归因于施加桩顶荷载会导致桩-土界面的力学性能接近极限状态，极限状态下桩-土界面循环剪切容易产生塑性剪切位移，最终导致桥梁能量排桩长期沉降的产生。

土体切削问题在隧道掘进、港航疏浚、地质钻探和土木建筑等工程领域中广泛存在。准确表征土体切削过程中刀具前方的三维土体破坏面对于分析土体扰动状态、评估刀具切削性能以及理解土体-刀具相互作用机制具有重要意义。采用非线性弹塑性损伤本构模型描述土体变形破坏过程，基于土体介质单位面积损伤能量耗散特征，提出了一种新的能够直接表征三维土体切削破坏面的数值方法。通过对不同工况条件下平面刀具土体切削过程进行数值模拟，验证了提出的土体切削破坏面表征方法的有效性和稳健性，并结合理论计算讨论了切削角度和深度对破坏面宽度、破坏距离、土体扰动面积和剪切破坏角的影响。此外，基于该数值方法获取的复杂刀具土体切削破坏面形状与试验结果相符，进而验证了提出的土体破坏面表征方法对复杂刀具的适用性。

真空预压作为一种常见的处理高含水率饱和软土的地基加固方式，在大面积围海造陆工程中应用广泛。但是在许多真空预压加固饱和软土的工程案例中存在加固后地基承载力偏低，尤其是深层土体强度提高幅度有限的情况。大量研究表明，真空预压的加固效果受限于两个核心因素：真空度随深度的衰减效应以及细颗粒在排水板附近的富集对水流路径的阻塞作用。针对上述问题，依托乐清湾北港区吹填工程，提出在真空预压加固后期，采用电渗联合真空预压（electro-osmosis with vacuum preloading，简称EVP）进行短期加固以研究土体强度增长规律。试验通过采用大尺寸模型试验池的方式，先按正常的真空预压步骤抽气108 d，待沉降曲线稳定后，开启电渗联合真空预压加固。该阶段分为两个小的阶段，第1阶段持续11 d，然后对阴阳极进行互换开启第2阶段电渗联合真空预压试验，第2阶段持续6.5 d，共进行17.5 d电渗联合真空预压加固。经电渗联合真空预压加固后，20、60、100 cm 3个深度的土体含水率分别降低4.2%、4.84%、2.34%，十字板强度分别提高32%、75%、61.1%。试验结果表明：真空预压后期通过叠加电渗法，可在含水率降幅小于5%的情况下，实现十字板强度较大幅度的提升，特别是对于原先强度较低，单纯真空预压法加固困难的深层土体，强度提升了61%～75%，具有较好的加固效果。

构造断层核主要由黏土矿物构成，黏土矿物成分或含水饱和度的轻微变化将会导致断层滑动状态发生显著改变。利用滑块模型装置对填充有断层泥的模型断层进行试验，以研究其滑动规律。断层泥由石英砂和不同类型黏土（膨润土、伊利石和高岭石）组成。断层滑动行为主要取决于断层泥的矿物学特性。累积应力可通过快速滑动和缓慢滑动2种方式释放，快速滑动的比例动能介于10⁻⁵～10⁻³之间，而缓慢滑动的比例动能为10⁻⁹～10⁻⁷。在干燥和湿润条件下，填充有石英砂的模型断层具有快速黏滑特征。当黏土含量接近20%时，石英砂/黏土断层泥从黏滑逐渐转变为稳定滑动。在黏土湿润的情况下，矿物学特性起到了关键作用。当伊利石含量为5%时，湿润会导致峰值速度增加一个数量级以上；当膨润土含量为5%时，则会使滑动稳定。虽然湿润后摩擦系数的变化相对较小，但比例动能的变化可达几个数量级。

在结构充填开采中，“充填体-直接顶”复合承载结构会因采充速度等条件的不同，承受不同加载速率的载荷。按0.15～2.40 mm/min的加载速率分别对5组“粉砂岩-充填体”岩充组合体进行单轴压缩试验，进行数字图像相关技术与声发射监测，并分析其能量损耗演变特征。由试验可知，粉砂岩的强度显著大于组合体与充填体的强度，组合体的强度相较于粉砂岩更接近充填体的强度。加载速率为0.60 mm/min时，试件强度达到最高，为该组试验的临界加载速率。在组合体加载速率为0.15～0.60 mm/min时实现了试件的协同变形破坏，而加载速率为1.20～2.40 mm/min时未能实现协同变形破坏，组合体试件最终破坏模式为拉剪混合破坏模式。当加载速率低于0.60 mm/min时，岩充组合体试样中由于粉砂岩与充填体的强度差异以及两者接触界面非均匀变形共同作用下，出现贯穿试件整体大裂纹。当加载速率小于0.60 mm/min时，组合体的峰前耗散比大于充填单体。通过计算岩充组合体在不同加载速率下的储能系数与储能极限发现，当加载速率小于0.60 mm/min时，加载速率越大，组合体试件的储能极限越高，而吸收弹性能的速度也在同步上升，最后充填体部分率先发生破坏，其瞬间破坏释放的能量被传递到组合体的砂岩部分中，使粉砂岩部分所吸收的弹性能可达到储能极限，充填体部分中裂纹扩展贯通至砂岩内部，实现协同破坏；研究结果以期为保障煤矿结构充填开采的开采率与安全性提供指导性意见。

已有盾构掘进地层识别机器学习模型高度依赖准确的地层信息作为模型标签输入，使其在复杂地层适用性较差。通过引入线性插值模型克服传统动态时间规整（dynamic time warping，简称DTW）的离散化问题，提出了基于连续动态时间规整（continuous dynamic time warping，简称CDTW）的凝聚型层次聚类模型（CDTW-Agglomerative），构建了能够动态识别地层的在线学习机制。基于厦门地铁3号线盾构掘进数据集验证了所提模型的准确性和可靠性，并通过厦门地铁6号线盾构掘进数据集对模型泛化性进行测试。结果表明，CDTW-Agglomerative在两个不同地质条件数据集下的预测准确率分别约为85%和73%，具有良好的泛化性。CDTW-Agglomerative性能优于基于DTW、软动态时间规整（soft dynamic time warping，简称SoftDTW）的凝聚型层次聚类模型和CDTW-K-means、CDTW-K-medoids、CDTW-Spectral等聚类模型。所提模型无需地层信息作为标签输入，即可有效识别盾构刀盘处地层信息，为盾构掘进参数智能决策提供参考。