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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。