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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。