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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。