在自然环境和工程场景中，不仅存在裸露非饱和土，也存在被植被覆盖的非饱和土（即非饱和植被土）。针对根系为均匀形的非饱和植被土，在考虑根系对水文特性影响的基础上，通过一些简化假定和变量代换得到了线性化的水分一维瞬态渗流控制方程。采用分离变量和级数变换等方法，求得了非饱和植被土中水分一维瞬态渗流解析解。随后，将该解析解计算结果与现有解析解和相应有限差分解的计算结果比较，验证了其合理性。最后，以一个简单的植被盖层为例，分析了根系相关参数对其阻隔雨水入渗效果的影响。结果表明，与无植被的单一盖层相比，相同降雨场景下植被盖层底部的累计渗漏量CQ_b较小，且根系土层厚度l_g越大，这种阻隔雨水渗漏的效果越为显著。蒸腾速率T_p的增大可明显降低降雨场景下植被盖层底部的渗漏速率，且随着T_p增大，累计渗漏量CQ_b呈线性减小趋势。与根系体积占比R_v为0且忽略根系对土体水文特性影响的极端情况相比，当R_v值使得根系土的饱和渗透系数减小时，植被盖层阻隔雨水渗漏的效果会增强，反之则会减弱。总的来说，本研究可为非饱和植被土中水分渗流相关工程实践提供科学指导。

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。

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。

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。

中国西部地区的能源开发项目，需要在稳定性较差的弱胶结砾石层中建设大量竖井。锚杆支护是控制围岩变形的重要手段。然而，目前的锚杆加固理论大都忽略了锚杆的滞后支护。为此，基于工作面的空间约束效应、弹塑性理论和锚杆应力均布法，提出了考虑锚杆滞后支护的竖井锚杆围岩变形和应力半解析计算方法，而后通过有限单元法验证了其正确性。基于所提出的半解析解，进一步探讨了锚杆参数的影响性。研究结果表明：锚杆滞后距离越大，围岩变形越大，锚杆等支护结构所承受的围岩压力越小，当锚杆滞后支护距离x_gs<1.5r_A（r_A为竖井开挖半径）时，围岩变形u_r（r=r_A，r为围岩中任何一点的半径）及安全系数s变化较大，当锚杆滞后支护距离x_gs>3.0r_A时，围岩变形u_r（r=r_A）及安全系数s基本不变；增大锚杆直径可提高抗剪强度但影响逐渐减小；当锚杆长度L<1.0r_A时，围岩变形u_r（r=r_A）及安全系数s变化较大，当锚杆长度L>1.0r_A时，则变化缓慢，因此不建议过度使用长锚杆。研究指出，在选择支护参数时，需考虑支护滞后距离以确保围岩稳定。本研究将该理论成功应用于压力管道竖井工程中，研究成果为竖井围岩的锚杆支护设计提供了坚实的理论依据。

微生物诱导碳酸钙沉淀（microbially induced calcite precipitation，简称MICP）技术能够有效改善珊瑚砂的力学性能。为研究微生物加固珊瑚砂的小应变动力特性，对不同加固次数N_b和有效围压的微生物加固珊瑚砂试样开展共振柱试验，对比分析其动剪切模量G和阻尼比λ的发展规律。试验结果表明：在小应变范围内，微生物加固珊瑚砂的动剪切模量G随N_b和增加而显著增长；最大动剪切模量G_max随N_b和的增加分别表现出线性和幂律形式的增长趋势，且G_max和无侧限抗压强度q_ucs存在显著的幂律相关性；随着N_b增加，微生物加固珊瑚砂的参考剪应变γ₀逐渐减小，动剪切模量比衰减曲线（即G/G_max-γ_d曲线，γ_d为剪应变）向下方移动，非线性特征愈发显著；同时，微生物加固珊瑚砂的最小阻尼比和最大阻尼比均有所增长，阻尼比曲线（即λ-γ_d曲线）向上方移动，滞后性特征显著增强；然而，有效围压的增长对G/G_max-γ_d和λ-γ_d曲线表现出相反影响趋势，非线性和滞后性特征均逐渐减弱；给出了用于描述微生物加固珊瑚砂动剪切模量和阻尼比非线性和滞后性特征的经验公式及相关参数。扫描电子显微镜试验（scanning electron microscope，简称SEM）结果表明，珊瑚砂经微生物加固后，其刚度增强主要来源于碳酸钙沉淀的胶结，裹覆和填充作用。

目前研究岩石冻融损伤主要基于各向均匀冻融试验，但寒区工程中单向冻融作用的情况广泛存在。目前，对单向冻融作用下岩石力学特性演化及其损伤模型认识不足。因此，选取砂岩为研究对象，进行单向冻融循环试验及单轴压缩试验，对比分析冻融后砂岩平行和垂直冻融方向的弹性模量、抗压强度、应力-应变曲线、压缩破坏模式，以研究单向冻融作用下岩石力学特性演化。试验发现，单向冻融作用后，砂岩平行冻融方向抗压强度大于垂直冻融方向，平行冻融方向弹性模量小于垂直冻融方向，平行冻融方向的峰值应力和峰值应变均大于垂直冻融方向；砂岩平行冻融方向的单轴压缩破坏模式与未冻融时相同，表现为“X”型压剪破坏，而垂直冻融方向的破坏模式为破坏面沿加载方向的劈裂破坏模式。单向冻融作用下，砂岩力学性质从初始状态的各向同性向各向异性演化。基于上述试验现象，引入单向冻融各向异性系数，建立单向冻融作用下砂岩损伤模型并利用试验数据对模型进行了验证。

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。

循环荷载作用下超静孔压的累积可能导致饱和珊瑚砂的局部或完全液化，显著影响建（构）筑物的安全性。在数值模拟与分析中，准确预估超静孔压的增长尤为重要，而阈值应变的确定则是关键环节。通过循环应力主轴90°跳转和连续旋转的均等固结、不排水的单级和分级循环剪切试验，提出了确定复杂应力路径下饱和珊瑚砂超静孔压增长和刚度退化的阈值应变（孔压阈值应变γ_tp、刚度退化阈值应变γ_td和流动阈值应变γ_tf）的新方法。结果表明，γ_tp、γ_td和γ_tf均受循环应力路径的影响较小，但受初始相对密实度D_r的影响显著。此外，随着D_r的增加，γ_tp和γ_td之间的差距逐渐扩大。在不同循环加载条件和初始物理状态下，γ_tf对应的孔压比约为0.9，而其对应的刚度指数约为0.10。确定γ_tp、γ_tp和γ_tf的新方法的提出可以有效减少室内循环试验的数量，以便于作为数值计算或分析方法的输入值，或用于表征土体在应力和应变条件下的行为特性。