滑面应力分析是评估滑坡稳定性、预测滑坡风险的关键环节。现有的滑面应力求解方法众多，但尚未有合理的方法可对这些求解方法进行评价。为解决这一难题，提出了一种在滑坡模型试验中使用的滑面应力测试装置，详细介绍了装置的结构特点、设计原理，设计了3个案例，开展了模型试验测试滑面应力，并基于成对样本t检测统计分析结果中的相关性和概率P值，对Morgenstern-Price（M-P）法、基于坡面卸荷的滑面应力弹性理论解、数值分析法在求解滑面应力方面的适用性进行了评价。主要得到了以下结论：（1）斜面测试结果显示，9个滑面测试单元的测试结果与理论值的误差绝对值均在2.5%内，统计学分析结果表明，滑面应力测试装置具有较高的准确性且测试稳定性较好。（2）基于模型试验对3种滑面应力理论计算方法的评价结果显示，弹性理论解和数值分析法可以较准确地计算滑面的应力状态，但M-P法的计算结果与实际偏差较大，不适用于非极限状态下滑面应力的计算。（3）拓展了基于坡面卸荷的滑面应力弹性理论解在路堤边坡中的应用，但该方法仍然存在较大的局限性。提出的滑面应力测试装置拓展了滑面应力测试的新方法，为滑面应力计算和稳定性分析理论准确性验证提供了试验基础。

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。

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。

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。

岩石节理粗糙度各向异性的定量表征对其力学特性的评估具有重要意义，然而，节理面形貌结构的复杂性以及现有分析方法的局限性给粗糙度计算及各向异性评估带来诸多挑战。以重庆彭水地区的页岩为研究对象，结合分形拓扑理论与节理粗糙度系数JRC（joint roughness coefficient）定量表征节理面形貌各向异性。首先，利用三维激光扫描仪获取了不同劈裂方向的页岩样品表面粗糙形貌；随后，在各个方向上计算了节理剖面线的JRC及分形维数D以比较节理面的各向异性特征。研究结果表明：（1）JRC综合考虑了节理剖面的分形特征与振幅特征，较分形维数D而言，与劈裂方向表现出更强的相关性，以页岩纹理面为参考面，该面与劈裂方向之间的夹角越大，节理面的JRC值越高。（2）单个节理面的JRC值分布可采用椭圆近似拟合，且该椭圆的面积随着纹理面与劈裂方向夹角的增大而增大，这表明当劈裂方向垂直于纹理面时，裂隙面更加粗糙。为岩石节理面各向异性特征的定量表征提供了方法参考，也为劈裂方向对节理面粗糙度控制机制的挖掘提供了新思路。

为探究岩石界面粗糙度对断层滑移过程电荷感应信号特征的影响，研究了不同粗糙度岩石组合结构在不同竖向荷载下双面剪切试验滑移全过程多通道电荷感应信号波形、电荷累计速度、分形维数和主频区-次主频区指标的时频特征。研究结果表明：（1）弹性变形阶段断层面出现的局部微破裂成核导致电荷感应信号波形表现为多次电荷感应簇并出现最大值，这种电荷感应簇随着界面粗糙度和竖向荷载的提高而增多，进入启滑阶段则变为密集的小幅信号。（2）随断层界面粗糙度和竖向荷载增加，电荷累计速度和分形维数波动更为明显，且与电荷感应信号波形变化高度关联。弹性变形阶段电荷累计速度表现为“主体慢增，多点突增”，每次电荷感应簇都伴随着分形维数的“先升维，后降维”现象，主频区位于低频域，次主频区位于高频域；启滑阶段电荷累计速度转变为全面快速增加，分形维数整体不断降维，主频区和次主频区表现出“平移互换”现象，主频区右移至高频域，次主频区则左移至低频域，且各滑移阶段电荷信号主频均落于滑移全过程共有频率混叠域内。（3）对比小波变换、短时傅里叶变换和S变换3种时频变换方法在滑移失稳前的时频分辨率与时频聚焦性发现，在低频域，小波变换表现最好，短时傅里叶变换次之，S变换最差，而在高频域，S变换表现最好，小波变换次之，短时傅里叶变换最差。（4）断层滑移失稳过程中不同位置传感器电荷信号的差异在启滑阶段前主要与局部集中微破裂引起的电荷特定区域聚集有关，在启滑阶段后则主要由滑移面与传感器之间相对位置的错动变化引起。

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。

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。

中国西北地区广泛分布的一种盐渍化粉土兼具低液限粉土与盐渍土的物理特征，其长期变形特性不够明朗。针对该土开展了一系列单轴蠕变试验，分析了不同含盐量、干密度、含水率和上覆应力下的蠕变特性。试验结果显示，相较于非含盐土，随着含盐量的增加，该土蠕变速率显著加快，表现出更强的非线性蠕变特性。洗盐土的最终应变为10%，当含盐量达到6.4%时，应变最终达到14%。为了更准确地描述土体蠕变行为，对经典蠕变模型进行改进，分别提出整数阶与分数阶两种盐渍化粉土蠕变模型。将改进的两种理论模型与试验数据进行对比分析，分析结果显示，所提改进理论模型均比经典蠕变模型更准确地描述土体实际变形特性，但整数阶盐渍化粉土蠕变模型对于衰减蠕变阶段的描述不够细致，而分数阶盐渍化粉土蠕变模型对于蠕变各阶段的细节描述均更为准确，可以有效地预测盐渍化粉土的蠕变行为。

应力波穿过材料前后的特征值变化是判断材料波衰减能力的重要依据，可通过霍普金森杆（split Hopkinson bar，简称SHPB）试验中透射波幅值与初始入射波幅值的比值（即透射系数）进行表征。然而，因透射系数与波形参数密切相关，目前还难以建立透射系数的定量表征方法。以多孔、不规则、易破碎的钙质砂为研究对象，通过物理试验和数值模拟相结合的方法，探究了脉宽、平台段时程、上升沿速率、下降沿速率、应力峰值以及中心对称轴对钙质砂透射系数的影响，发现透射系数随着应力波的脉宽和中心对称轴耦合作用、平台段时程和上升及下降沿速率耦合作用、脉宽和峰值应力耦合作用以及下降沿速率和脉宽耦合作用的响应明显，而随峰值应力、上升沿与下降沿速率三者耦合作用的响应不明显。针对波形参数难以完全解耦，提出了基于梯度提升算法的透射系数预测方法，可有效表征多因素耦合问题。当训练样本达到91个时，预测精度达到96%以上，可以很好地建立波形参数与透射系数的映射关系，为防护工程结构荷载设计计算提供参考依据。