在压气储能岩石内衬洞室中，岩石的环向抗拉强度是计算洞室极限承载能力和长期稳定性的重要参数。而现有的岩石抗拉强度测量方法，是通过直接拉伸试验或间接拉伸试验，如巴西劈裂、点载荷弯曲法等，不能真实反映岩石在高内气压作用下环向受力的情况。基于此，提出了一种新的测量方法：通过向打孔岩样中注入高压空气，得到岩石破裂压力，考虑岩石孔隙应力，提出了岩石抗拉强度的计算公式。在试验中，改变充气速率和岩石温度，得到了岩石破裂压力与充气速率是负相关关系，与温度是正相关关系。通过循环充放气试验，得到了在循环次数n较小时（n≤100），岩石破裂压力与循环次数是正相关关系。这些试验结果可以指导压气储能岩石内衬洞室的设计计算，有利于压气储能技术的推广应用，具有重要的工程应用价值。

为研究真三轴力-水路径下原状黄土增湿变形特性，采用刚-柔-柔型加载边界的真三轴仪，对西安原状黄土开展了不同球应力、中主应力参数和应力比条件下的真三轴单线法增湿试验，全面分析了真三轴力-水路径对原状黄土增湿变形特性的影响。试验结果表明：增湿体（偏）应变与球应力的关系曲线呈现缓－陡－缓3个阶段，球应力在第2阶段时土体的增湿湿陷性最大，可发生较大的增湿变形；一定应力比时，增湿体应变随着球应力逐渐增大，当球应力超过200 kPa后增湿体应变的增大幅度减小；分析了试验因素与各增湿应变量之间的变化规律，并依据试验结果给出了考虑中主应力的黄土湿陷变形计算表达式。

开采扰动极易加剧巷道围岩蠕变失稳，其在围岩中的传播方式为衰减振荡扰动。为探究衰减振荡扰动下岩石蠕变特性，以砂岩为研究对象，开展了X射线衍射、核磁共振试验和假三轴蠕变试验。基于试验结果，建立了砂岩离散元数值模型。参数标定结果表明，线性平行黏结模型与Burgers模型相结合的方法，可以模拟岩石的蠕变行为。将正弦扰动函数和指数函数相结合，提出了模拟衰减振荡扰动的函数表达式。通过Fish语言实现了衰减振荡扰动在数值模拟中的施加，模拟了砂岩在衰减振荡扰动下的蠕变过程。模拟结果表明，与无扰动岩样相比，衰减振荡扰动作用下岩样发生加速蠕变的时间更早，蠕变变形量更大。扰动施加前后，裂纹倾角分布由集中转为分散，破坏模式为张拉-剪切复合破坏模式。衰减振荡扰动施加时，岩石蠕变变形呈现类似的衰减振荡趋势，偏应力越大，衰减振荡扰动对岩石变形影响越大。衰减振荡扰动的施加，更容易导致颗粒之间接触键的断裂，加速了能量耗散。将衰减振荡扰动元件和非线性黏塑性体引入到Burgers模型中，建立了改进的Burgers模型，理论曲线与试验数据吻合度较高，该模型能较好地表征衰减振荡扰动下砂岩蠕变过程。

基于弹性介质动力学理论，采用解析的方法研究了横观各向同性土体中端承桩的水平振动响应问题。通过引入位移势函数，对土体控制方程进行解耦，并运用分离变量法推导出桩周土体位移与应力的通解。结合桩-土界面的连续条件，将桩周土对桩身的水平复阻抗代入桩的运动方程，进而获得桩身位移、转角、弯矩和剪力的解析解，同时推导了桩顶水平、摇摆和水平-摇摆动力复阻抗的表达式。通过与已有理论解的对比，验证了提出解的可靠性与准确性。在此基础上，系统分析了土体各向异性力学参数对桩水平振动特性的影响。结果表明，各向异性模量比对桩顶动力复阻抗以及桩身水平位移、转角、弯矩和剪力沿深度分布均具有显著影响。

堆石料的强度变形特性与其级配密切相关。为了预测不同初始级配堆石料的力学特性规律，首先在临界状态本构理论框架下讨论了级配对堆石料力学性能的影响规律，随后提出了能够快速预测给定级配堆石料的初始和临界状态孔隙比的方法，最后结合状态相关的弹塑性本构模型，建立了堆石料级配相关力学特性规律预测方法。研究结果表明，堆石料最小孔隙比e_min与低应力条件下临界状态孔隙比e_cs之间存在较好的线性关系；结合颗粒堆积算法，可以实现给定级配堆石料e-p（e为堆石料当前状态孔隙比，p为平均应力）空间内临界状态位置的预测；所提出的预测方法可以根据已知级配的堆石料试验结果标定本构模型参数，从而较有效地预测其他给定级配堆石料的力学规律。

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。

为研究隧道穿越上砂下黏复合地层时开挖面的稳定性，采用离心模型试验与数值模拟相结合的方法，得出了不同地层分界线与埋深比条件下的失稳区位移变化、最终失稳区轮廓特征、土压力变化规律以及开挖面极限支护力。试验结果表明：当地层分界线位于开挖面中心处时，开挖面前方土体随位移后撤发生失稳破坏；当分界线处于拱顶处时，开挖面前方土体始终保持稳定状态。失稳区位移都发生在上部砂土地层，黏土地层在后撤过程中几乎不发生变化，证明开挖面失稳初期土体受到的扰动会影响后续失稳区发展趋势。由归一化竖向土压力与开挖面后撤曲线分析可知，埋深比和下侧黏土地层厚度越大，地层抵抗扰动能力越强。对试验中发生失稳破坏的两组工况进行分析，发现开挖面支护应力比随归一化后撤位移的变化曲线存在3个阶段。两组工况均是开挖面上侧中心点支护力先达到极限值，且当埋深比由1.0增大到1.5时，极限支护力变化较小。通过对试验工况开挖过程进行三维有限元数值模拟，对开挖面极限支护力、失稳区破坏模式与土压力变化规律进行分析，数值分析结果与试验结果基本吻合。

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。

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。

以澜沧江上游班达水电站坝址区右岸边坡为研究对象，开展了含双层韧性剪切带的高陡岩质边坡振动台模型试验。通过引入无量纲边坡峰值加速度放大系数，输入不同类型、激振方向、频率和振幅的地震波，研究地震作用下含韧性剪切带高陡岩质边坡动力响应规律。试验结果表明：①随着频率、幅值的增加，边坡模型动力响应增强，频率对边坡的动力响应影响程度大于幅值。②边坡模型动力响应具有明显的坡内高程放大效应和坡面的非线性趋表效应。③加载水平向地震波时，韧性剪切带具有吸能效应，韧性剪切带越厚吸能效应越明显。④加载竖直向地震波时，较厚的韧性剪切带对地震波仍具有吸能效应，较薄且靠近坡表的韧性剪切带对地震波表现出放大效应。