附加质量法已经在多座土石坝工程的不同筑坝料密度检测中得到了应用，随着近年来水利水电工程的发展，宽级配高细粒含量的土石混合料也逐渐被应用在坝体填筑中，而附加质量法在土石混合料中的适用研究开展的仍较少。依托某抽水蓄能电站工程，对不同风化玢岩含量的混合填筑料开展了附加质量法试验和坑测密度试验，并对附加质量法密度求解的准确性进行了讨论和分析。经过研究发现：附加质量法在玢岩含量较低的试料中表现良好，但随着混合料玢岩比例的提高，试料的实测干密度以及附加质量法测得的频率和刚度均表现出一定的随机性，部分测点结果的合理性较差，需要开展${\omega ^{ - 2}}{\text{ - }}\Delta m$相关性分析来验证测点结果合理性才能取得准确的密度结果。

采取杭州地区黏土制备重塑超固结土样（OCR=1.00，1.25，1.67，2.00，3.00）进行三轴剪切蠕变试验，研究超固结饱和黏土的时间变形特性和蠕变模型，对模型参数取值进行了分析。结果表明，重塑超固结饱和黏土的应力应变曲线具有应变硬化特征，在恒定偏应力下土样的时间变形曲线具有双曲线特征；超固结比越大，施加偏应力初始阶段试样中产生的超静孔压越小，试样变形进入蠕变阶段的时间越早，且在一定时间内试样的蠕变量发展越小。基于“孔压消散法”确定了超固结土的蠕变起始时间，采用双曲线蠕变模型可以高度拟合超固结饱和黏土剪切蠕变发展规律，曲线拟合分析表明：在相同的偏应力下，不同超固结比试样的最终蠕变量大致相等，但是超固结比越大时，土样蠕变发展越缓慢，表现为双曲线蠕变模型参数A_s在超固结比变化时几乎保持为常量，参数B_s则随超固结比的增大近似呈线性增长。

随着筑坝工程向高坝、大库的发展，筑坝料也向大粒径发展，而室内试验因条件规模的限制需以缩尺的形式开展，进而引发尺寸效应问题。对此，推导建立了变形特性的尺寸效应模型，模型考虑了颗粒破碎、侧向变形、干密度及荷载水平等因素，并选取堆石料和砂砾石料两类典型筑坝材料开展了120~1000 mm试样尺度下的系列压缩实验，揭示了径径比、破碎率与尺寸效应的相关关系。研究结果表明：颗粒破碎率随径径比增加而减小，压缩模量随颗粒破碎率增加而减小，堆石料压缩模量随径径比增加而增加，砂砾石料压缩模量随径径比增加而减小。试验结果与模型计算结果较一致，证明模型具有一定的适用性和合理性。

使用自行设计电动修复装置，针对镉污染黏性土开展了室内土柱试验，分析了土柱中镉的去除效果、修复前后污染土的微观结构变化和镉的形态特征，探究了土壤中镉的去除机制。结果表明：镉初始浓度较小时，增大电压可以显著提高镉的去除率，电压的增大可加快土中不稳定形态镉的迁移。当镉初始浓度较大时，残余在土柱中的镉含量呈现出从阳极侧到阴极侧逐渐增大的现象。经过电动修复后，土颗粒从球形呈现的黏聚体结构变为了光滑、松散的结构。电压为40V时，约95%的弱酸提取态及可还原态镉从土壤中去除，修复后土柱中的残渣态等稳定形态的镉约为总镉的60%，有效降低了镉污染土的毒性。

土体孔隙水压力的量测对于研究其水力特性至关重要。土体的散粒体结构特性使其内部细颗粒极易在水流作用下发生迁移而改变孔压分布，进而影响土体内部的局部结构和水力特性。为捕捉颗粒迁移导致的土体结构局部化响应，提出一种适用于三轴土样可量测局部孔压的新方法。新方法能满足带导管式乳胶膜受应力作用时的密封需求，由此可沿土样轴向和径向布设孔压传感器量测不同位置的孔压，进而研究土体局部水力特性。渗蚀试验结果表明，新方法在应用时具有较好的响应效果，土体局部渗透系数的时空演变揭示了细颗粒迁移具有显著的局部性和不均匀性。

为研究山区高填方路基的时效变形特性，针对路基粗颗粒填料，开展了粗颗粒填料持水特性和一系列常吸力作用下的率相关力学特性试验，采用三种不同剪切速率对试样进行剪切，分析围压、基质吸力及剪切速率对土体强度和变形特征的影响。试验结果表明：粗颗粒填料的土水特征曲线未出现残余吸力值；不同围压下粗颗粒填料的峰值强度可表示为基质吸力的函数，基质吸力越大，非饱和粗粒土的剪切强度越高，且体积剪缩变形越小；非饱和粗粒土的强度与体积变形均受剪切速率的影响，且变化趋势表现出高度一致性，剪切速率越大，试样强度越高，对应的体积变形越小。

斥水土具有许多优良的性质，目前在利用斥水土方面主要针对斥水性砂土，为扩展斥水土的应用范围，对斥水砂-黏混合土进行了一系列物理力学试验，结果表明：斥水黏土的松散土样在等温条件下吸附稳定后，表现出了明显斥水不均匀性，而斥水黏土与斥水砂土混合样则呈现斥水均匀性。2种土样击实后均表现为斥水均匀性。亲水土的土水特征曲线位置要高于斥水土，但不会出现基质吸力由“吸引”变为“排斥”情况，亲水黏土斥水化后黏聚力会有所降低。亲水或斥水黏土中加砂减小了土体的黏聚力，但增加了内摩擦角。黏土中加入亲水或斥水砂并不会引起二者强度的明显差异。斥水土与亲水土物理力学性质的差异主要是由于黏土颗粒吸附及斥水性黏土团聚体的存在造成的。斥水黏土加入斥水砂将极大拓展斥水土的应用范围，将为斥水土的进一步推广和应用提供相应的试验基础。

为实现疏浚淤泥固化土的资源利用，探究其作铁路路基填料的动力特性，以山东泰安大清河河道清淤工程为背景，针对疏浚淤泥固化土开展动三轴试验，分析不同配比下的动应力-动应变关系和阻尼比等特性。结果表明：不同配比试样动应力-动应变关系曲线变化趋势大体一致，双掺粉煤灰比单掺水泥的试样在相同条件下产生更大的剪应变；各配比下试样的阻尼比变化趋势基本一致；阻尼比随着动剪应变的增加先减小再显著增加，最终单掺试样的阻尼比稳定于30%左右，双掺试样稳定于10%~20%；得到土样累积塑性变形随振动次数的拟合对数曲线，并评估得到各试样的累积塑性应变均满足动力稳定需求，能为淤泥固化土用作铁路路基的研究提供一定参考价值。

科学合理的岩土体变形监测是岩土工程稳定性和安全性评价的重要指标，充分发挥分布式传感光纤测量技术特点，基于特殊设计的光纤变形试验装置，提出了一种基于分布式光纤传感技术的二维变形监测方法，开展了5类水平位移与沉降调节工况的传感光纤室内二维变形试验与2组堆石坝工程内部变形实测数据的模拟验证。研究结果表明5类试验工况下40组试验测得其水平位移和沉降绝对误差均小于1 mm，该二维变形监测方法的变形监测性能优越。基于200 m级坝高堆石坝实测水平位移、沉降数据开展的室内模拟试验，试验结果在曲线形式及量值上均与实测结果吻合度均较高，406 m长的测量断面以测点间距为3.3 m的准分布式监测，测点沉降测量误差为cm级，水平位移测量误差mm级；说明基于分布式传感光纤技术的二维变形监测方法，可满足岩土体变形监测需要，具备良好的应用前景。

开展了不良级配高细料含量覆盖层砂砾石料的渗透特性试验研究。结果表明：随相对密度和小于5 mm粒径颗粒含量的增加，渗透系数降低。渗透系数随相对密度的变化可用半对数公式描述，渗透系数随P_<5含量的变化可用幂函数描述。通过归一化方法提出了渗透系数经验公式，可预测试验或文中建议范围内鄱阳湖覆盖层砂砾料的渗透系数。高细粒含量砂砾石料的渗透变形破坏方式主要为过渡型或流土型，随相对密度和P_<5含量的提高，渗透变形破坏方式逐渐由过渡型趋向于流土型。

非饱和状态是影响土体力学性质的重要因素。针对粗粒堆积土土水特性研究的不足，首先介绍了一种大型非饱和粗粒堆积土三轴试验系统，在试验研究的基础上，总结了粗粒堆积土土水特征试验的方法和控制标准；然后，总结了不同细粒土含量下粗粒堆积土的SWCC变化规律；最后，在AP模型的基础上，系统分析了关键参数α的确定方法，给出了利用AP模型预测粗粒堆积土SWCC的优化方法。

随着高混凝土面板砂砾石坝坝高的突破，坝体内部高应力区和坝坡、坝顶低应力区的应力差别增大，而不同应力条件下砂砾石料和块石料的力学特性存在较大差异，将影响着坝体分区及变形安全。开展砂砾石料和块石料三轴力学试验，研究不同应力条件对其力学变形特性的影响；在此基础上根据坝体应力分布特征，研究高混凝土面板砂砾石坝坝体分区。研究表明，在低围压条件下，块石料的模量系数大于砂砾石料；随着围压增加到一定程度，块石料颗粒破碎导致模量系数大幅降低，远小于砂砾石料的模量系数；为充分利用两种堆石料的力学变形特性，加强高面板砂砾石坝坝体变形控制，坝体内高、低应力区应分别采用砂砾石料和块石料填筑，提出一种基于坝体应力分布特征的坝体分区准则和优化调整方法；最终推荐一种块石料半包砂砾石料的坝体分区型式，提高了高混凝土面板砂砾石坝的综合安全性。

土石料的级配直接影响着土石坝的质量与防渗，为解决传统人工筛分和目测超粒径剔除的低效率与随机性。采用基于MaskRCNN算法的图像识别技术，从标准球体的图像识别入手，研究了不同组别粒径下识别球体数量与真实数量间的关系，提出了将颗粒平面识别向空间体积扩展的椭球计算方法，建立了基于指数函数的图像识别与级配之间的转换方法。采用该方法应用于碎石料和砂石料的粒径与级配识别中，相关系数均提升10%以上，级配曲线所反映的C_u，C_c准确度最高提升35.26%。该研究为土石料级配的图像识别提供了新方法。

采用饱和海相含细粒土砂开展固结不排水三轴剪切试验和轴向-扭转耦合循环剪切试验，基于临界状态理论，研究砂土状态参数与其液化特性的关系。研究结果表明：对于海相含细粒土砂，其临界孔隙比和归一化有效平均正应力具有很高的线性相关性；轴向-扭转耦合不排水循环剪切试验结果显示，循环应力比CRR相同时，状态参数ψ越大，液化振次N_L越小，根据研究结果提出砂土液化振次N_L的计算公式，N_L与ψ很好的满足指数函数关系。

交通荷载由循环加载和间歇停振两部分组成，间歇停振对土体动力特性的影响不容忽视。交通荷载引起的应力场包含循环变化的轴向偏应力和围压。因此，通过对软黏土开展一系列间歇性变围压循环加载试验，对饱和软黏土在间歇性加载和循环围压作用下的变形特性进行了研究，分析了循环围压和间歇停振阶段排水条件对软黏土累积轴向应变的影响。研究结果表明，不同试验条件下软黏土累积轴向应变增量随加载阶段的变化趋势保持一致，即累积轴向应变增量随加载阶段的增加逐渐减小。累积轴向应变增量随循环围压的增大而减小。间歇停振阶段不同排水条件下，试样累积轴向变形变化规律也有所区别：部分排水条件下，循环加载阶段产生的超孔隙水压力在间歇停振阶段消散，试样累积轴向应变在间歇停振阶段有一定程度的增长；不排水条件下，循环加载阶段产生的一部分变形在间歇停振阶段得以慢慢恢复，试样累积轴向应变有所减小。上述研究成果可加深对间歇性循环荷载作用下软黏土变形规律的认识。

利用热探针法测得了不同含水率条件下珊瑚钙质砂的导热系数，采用Johansen模型和Chen模型对珊瑚钙质砂的导热系数进行了预测计算，并结合试验实测值对模型参数进行修正，尝试寻找出合适的预测模型对珊瑚钙质砂导热系数进行有效的模拟计算。研究结果表明：珊瑚钙质砂的导热系数随含水率的增加呈现出线性递增趋势；Johansen模型和Chen模型的预测值均与试验实测值存在较大偏差；改进的Johansen模型和Chen模型预测值均与试验实测值较为接近，均方根误差值(Root-mean-square error)小于0.05，可用来预测珊瑚钙质砂的导热系数，且计算精度较高。

为研究基坑开挖卸荷路径下土体的力学特征，开展了饱和粉土卸荷路径三轴排水剪切试验，获取了不同应力路径的应力应变曲线，分析了卸荷比、围压和应变水平对割线模量的影响，提出了饱和粉土卸荷模量简化公式。结果表明：不同卸荷应力路径的应力应变曲线均呈应变软化型，卸荷模量随卸荷比的减小、围压的增大而增大。K₀固结侧向卸荷路径（EB）的峰值剪应力高于K₀固结双向卸荷路径（EC、FD）；应力路径对割线模量衰减的影响程度差异显著，K₀固结双向卸荷路径（EC、FD）对割线模量衰减的影响最大。说明基坑坑底土体强度较高，受开挖的影响较小，抗变形能力较大，在基坑工程设计中，应考虑基坑不同区域对应的割线模量。

针对淤泥堆场堆填处置中，天然底泥自重落淤固结缓慢等问题，工程中常添加化学药剂来加快泥水分离过程。利用量筒沉积柱试验研究了5种典型无机絮凝剂对高含水率疏浚淤泥的絮凝沉积效果及上覆水水质（浊度值）的影响规律。5种典型的无机絮凝剂中，CaCl₂，PAS（聚合硫酸铝）的絮凝效果相对较好。在此基础上，探明了这两种絮凝剂在不同掺量下对疏浚淤泥沉积规律的影响。试验结果表明，CaCl₂，PAS掺量不同，泥浆自重沉积固结稳定后沉降量、沉降速率、沉积稳定时间不同，得到CaCl₂和PAS的最优掺量分别为0.8%，0.2%。在最优掺量下上覆水的去浊率可达到84%左右。CaCl₂通过Ca²⁺的交换作用和电性中和作用发挥絮凝作用；PAS主要通过土颗粒表面的电性中和作用发挥絮凝作用。结果可为大规模疏浚淤泥的快速絮凝和余水排放研究和设计提供参考借鉴。

污泥絮体紧紧包裹大量结合水，导致污泥脱水性能很差。超声波处理是改善污泥脱水性能的有效处理方法之一。针对超声时间对污泥脱水性能的影响进行了一系列研究。超声波作用在液相中产生瞬时高温高压，其声空化和水力剪切作用通过裂解污泥絮体，将难以去除的结合水释放出来，改善污泥脱水性能。同时，也释放了胞内大量的有机酸或碳酸类物质，改变了污泥的pH值。但是，超声波作用存在最优作用时间，无限延长超声波作用时间，污泥絮体和微生物细胞将变得更加破碎，污泥脱水性能会恶化。

粉煤灰具有颗粒细、相对质量密度小、孔隙比大的特点，为了实现粉煤灰的有效利用和粉尘污染控制，应用微生物诱导碳酸盐沉淀（MICP）方法，考虑自然蒸发和湿缸养护两种条件，研究了微生物反应机理、强化特性及影响因素。结果表明：①微生物在粉煤灰中产生的碳酸钙为方解石，含量从7%最大增加到15.3%；②MICP湿缸固化条件下，无侧限抗压强度最大提高6.55倍，达97.63 kPa；③固化强度随营养物浓度的增加表现为先增大后降低，保湿缸和自然蒸发条件下的最佳营养浓度分别为0.5 mol/L和1.0 mol/L；④微生物固化粉煤灰可以减少内部水分损失，保水效果明显，还具有良好的抑尘应用前景。

膨胀土因强亲水性遇水浸泡变形迅速增大对渠道及边坡工程等岩土构筑物造成极大安全隐患。基于微生物诱导碳酸钙沉积技术（MICP）固化和改善土体结构的性能特点，开展了巴氏芽孢八叠球菌抑制膨胀土胀变特性试验和机理研究。研究表明，使用巴氏芽孢八叠球菌治理膨胀土，可有效控制膨胀土膨胀变形，其在最优菌液条件下抑制膨胀变形能力可达到99.8%，表明其可行有效。此外膨胀土矿物中游离的钠、钙、锰、铝以及水分子等与菌液的综合化学作用形成的钙化颗粒起到了胶结充填与包裹作用，以及微生物作用促成的膨胀土中蒙脱石向伊利石明显转变，抑制了膨胀土遇水膨胀的能力，降低了膨胀土遇水膨胀变形程度。

膨胀土是岩土工程界的公认难题之一，基于微生物技术，结合石灰、水泥、粉煤灰等改良材料，系统开展了复合改良膨胀土的工程特性试验研究。结果表明：①微生物复合改良膨胀土成功的将弱膨胀土变为无膨胀土，自由膨胀率最低降低至8%，降幅达84.31%，工程效果良好。②经复合处理试样中的蒙脱石相对含量降低、伊利石相对含量上升是抑制胀缩特性的一个重要原因。③膨胀土中单掺菌液20%情况下，摩擦角同比可增加23%。④菌液、粉煤灰、石灰复合改良膨胀土情况下，石灰掺比1%粉煤灰2%的低掺比组合对提高强度更为有利。

在基坑工程和重力式挡墙工程中，非饱和土体在浸湿条件下会产生显著的侧向土压力增量，严重时还会造成支挡结构的破坏。为定量评估浸湿作用对非饱和土侧向土压力的影响，通过室内试验实测浸湿饱和作用下，不同初始饱和度的试样，在不同上覆荷载条件下的侧向土压力增量；并建立相应的静止土压力增量计算模型。研究结果表明：①试样湿化饱和后，其静止土压力系数K₀值大小一致，与初始饱和度和上覆荷载无关；②湿化前的初始饱和度越低，湿化饱和后的静止土压力增量越大；③湿化饱和后的静止土压力增量，随湿化时的上覆荷载增加而变大；④基于试验数据和机理分析，得到了湿化条件下考虑上覆荷载与初始饱和度的双线性土压力增量计算模型；将该计算模型应用于某支挡工程，发现湿化后的土压力可达初始土压力1.8倍以上，在设计时必须予以重视。

黄土具有结构性，难以碾压密实，如何解决黄土压实问题一直是黄土场地地基处理挑战性的技术难题。选取路液（Roadyes^TM）固化剂分别结合石灰和水泥对黄土进行不同组合方案下的改性处理研究。通过压缩、三轴剪切试验，研究了添加剂不同组合下改性黄土的压缩和回弹指数及抗剪强度指标差异性。研究结果表明：路液、路液分别结合石灰、水泥改性黄土，发现固化剂并非掺量越大，改性效果越好。综合对比分析后，路液掺量0.25%，并将其分别和7%石灰，3%的水泥组合使用效果最优，改性黄土抗压缩性、抗剪强度指标均远大于未改性黄土，可显著提高重塑黄土的强度指标，并随着养护期延长，改性黄土力学特性向硬脆性发展。研究成果能够为路液结合石灰或水泥改性黄土的应用提供重要的参考。

对月球的探测已进入以月球原位资源利用（ISRU）为主的新阶段，系统掌握月壤特殊的力学响应与工程特性对月球资源开发利用具有重要意义。迄今为止，绝大多数针对月壤及模拟月壤性质的试验研究都是在地球上开展的，忽略了月面环境，尤其是低重力环境对这些性质的影响。地质力学磁力模型试验可以结合磁性相似材料模拟月面g/6的低重力环境。由于目前已有的模拟月壤磁性极弱，无法满足磁力模型试验的要求。因此，研制了一种具有一定磁性的高钛模拟月壤IRSM-1并测试了该模拟月壤的成分及性质。将测试结果与部分月壤及模拟月壤的性质进行了对比分析。结果表明：IRSM-1模拟月壤的化学矿物成分与高钛月壤相似，其物理力学特性在月壤的范围之内，较好地还原了真实月壤的基本特性。此外，IRSM-1还具有一定的磁性，可以作为磁力模型试验的相似材料。

小应变硬化土模型（HSS模型）因能考虑土体小应变特性，所得数值模拟结果通常更接近于实测值，因此在数值分析中得到广泛应用。目前，关于软土HSS模型参数的研究，主要集中在上海地区，其它地区的研究成果较少。通过室内试验方法对宁波地区的浅层软土进行HSS模型参数的取值研究，并与现有文献的统计成果进行对比，结果表明：大部分HSS模型参数的试验值处在统计范围之内，说明宁波浅层软土与其它地区的软土有其共通性；个别参数的试验值不在统计范围之内，说明宁波浅层软土亦有其地区差异性。

对南昌市东华理工大学附近工地取得的红土，按天然含水率23%，制取了密度为1.75，1.80，1.85，1.90，1.95 g/cm³的三轴重塑土样，开展了围压分别为50，100，200，300 kPa的5组20个固结排水三轴剪切试验。绘制了不同密度时各组南昌压实红土的应力-应变、体应变-应力关系曲线，对南昌重塑红土CD条件下剪切变形特性进行分析并对剪切变形进行了分段，探讨了红土中团聚体对其剪切变形的影响。绘制了${\varepsilon _{\text{v}}}{\text{ - }}q$，${\varepsilon _{\text{v}}}{\text{ - }}p$，${\varepsilon _{\text{v}}}{\text{ - }}q/p$曲线，讨论了土样的体应变与平均主应力p、偏应力q之间的关系。结果表明：南昌重塑红土CD条件下的三轴剪切变形可分为三个阶段，这主要与土样中团聚体破裂程度有关。在剪应力q=50 kPa时，团聚体破裂，而土体的剪切变形是平均主应力、偏应力耦合作用的结果，在q/p=1.5时，土样破坏。

循环阈值剪应变是循环荷载作用下饱和土体的基本特性。针对不同塑性指数（I_p）的长江口原状饱和海洋黏土，开展了一系列应变控制逐级加载的不排水循环三轴试验，研究了引起原状饱和海洋黏土孔压增长的循环阈值剪应变（γ_tp）和刚度弱化的循环阈值剪应变（γ_td）。结果表明：长江口海洋黏土γ_tp和γ_td均随I_p的增大而增大，相同测试条件下，同一海洋黏土的γ_tp大于γ_td，I_p ≈ 17时，γ_tp = 0.018%~0.019%，γ_td = 0.011%~0.012%，I_p ≈ 30时，γ_tp =0.037%~0.041%，γ_td = 0.022%~0.027%；长江口海洋黏土刚度弱化的发生不一定需要孔压的增长，但会因孔压增长而加剧。与已有文献中陆域黏土的γ_tp和γ_td的对比分析发现：特殊的海洋沉积环境是造成长江口海洋黏土γ_tp和γ_td低于原状陆域黏土的原因。

黏土的膨胀收缩会导致裂缝的产生，裂缝的产生会显著改变其水理-力学性能，常引起各类工程地质问题。为了研究玄武岩纤维对黏土抗裂性的改善作用，进行了室内试验，对取自呼和浩特市郊区某建筑工地黏土，共设计5组试样以定量分析纤维掺量对黏土开裂的影响，并采用数字图像处理技术进行了分析，并结果表明：土体试样的开裂可分为三个阶段，分别为裂隙产生阶段、裂隙网格形成阶段、裂隙宽度扩展阶段；在掺入纤维的土体试样中，其裂隙之间的正交性会发生改变，并会产生更多的死端裂隙；玄武岩纤维抑制了土体的开裂，降低了裂隙宽度、裂隙比，随着纤维含量的增加，土体试样首次开裂所对应的含水率减小。

采用温控三轴仪，对升降温作用后的正常固结饱和黏土进行了固结不排水剪切试验，研究了升降温作用对土体强度、有效应力路径、超孔压等的影响。结果表明，在100，200，400 kPa固结围压下，土样在升降温作用后呈现出类似超固结土的特性，固结不排水剪切强度分别提高了25.8%，22.1%，14.8%。强度的变化主要表现为黏聚力的提高，临界摩擦角基本保持不变。对比室温下不同超固结比（OCR）土样的固结不排水剪切试验结果，发现升降温作用后土样的峰值强度与OCR=1.5的土样相近，但升降温作用过程中产生的塑性体积应变增量远小于力学加-卸载所产生的，表明升降温作用对土体的硬化作用与超固结土的体积硬化机理有所区别。

膨胀土是一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特殊土，工程界常称之为灾害性土，处理膨胀土渠坡是引江济淮工程的主要技术问题之一。对引江济淮工程典型段膨胀土渠坡的失稳机理及原因进行了分析，通过设置观察窗对渠坡的裂隙进行了观测，采用水泥改性土换填、钢筋锚杆和GFRP筋锚杆技术对渠坡进行加固处理，介绍了水泥土换填、渠坡锚杆加固设计方案和施工专项技术，利用应力计监测了在注水期和水位稳定期情况下两种锚杆的应力变化，并采用自动化监测系统对加固后的渠道边坡变形进行了现场监测。监测结果表明：钢筋锚杆加固边坡位移最大为12.07 mm，GFRP锚杆位移为4.64 mm；锚杆应力在注水期逐渐增大，在水位稳定期趋于稳定，在降水期逐渐降低；渠底和渠坡深层岩土体位移发展都很小，说明渠坡加固效果良好，无明显滑动面产生。

为进一步研究土石坝漫顶溃坝模型与原型之间的相似性问题，从均质黏土坝在水流冲刷作用下的起动极限状态分析入手，提出调整筑坝压实度来降低缩尺模型坝的抗冲刷能力，进而达到漫顶溃坝过程相似性优化的设想。基于黏土的抗剪强度及黏聚力会随着压实度的降低呈非线性减小，以某土石坝工程的漫顶溃坝分析为原型，开展了不同压实度和几何比尺条件下的均质黏土坝相似漫顶流槽试验。结果表明：采用与原型黏土坝相同筑坝密实度的模型坝溃决过程与原型完全不相似，模型与原型之间的差异性会随着几何比尺的增加而愈发明显；适当减小黏土模型坝的压实度能够显著提升模型坝与原型在溃坝形态、溃决时间等溃坝过程相似性。

雅康高速公路兴康特大桥康定岸为巨厚层冰碛土，为研究冰碛土蠕变特性，采用自主研发的电气液伺服联控野外岩土力学试验装置开展现场米级大尺寸蠕变试验，实现了全过程的荷载伺服与数据自动采集。通过在现场开展常规直剪试验和直剪蠕变试验，获得了冰碛土的峰值强度参数和长期强度参数。根据现场压缩蠕变试验结果，分析了每级荷载下沉降变形的蠕变变形规律并获得了冰碛土压缩蠕变模型。研究表明：冰碛土瞬态蠕变持续时间不超过5 min，且具有加载后延迟变形的现象；减速蠕变阶段蠕变速率呈波动性下降；稳态蠕变阶段往往表现波动增长和收敛特征，反映了土体骨架颗粒的变形调整作用。

准确测试土体的强度指标对地基基础的受力变形分析、稳定计算具有重要意义，对低围压（小于100 kPa）条件下的三轴试验而言，压力室传力杆的活塞摩阻、橡皮膜的径向约束不可忽视，同时设备的测试精度及量程也是应当考虑的重要影响因素。试图通过开展不同条件下的无侧限抗压强度试验、不同设备的三轴剪切试验等测试方案探讨活塞摩阻、橡皮膜等因素对测试结果的影响程度，探讨根据现有的测试条件如何测得试样的抗压及抗剪强度，为设计施工及数值计算提供可靠数据。针对国产三轴测试设备存在的不足提出了合理化建议，期望三轴测试设备从机械制造上进一步改造升级，推动中国精密三轴测试设备的研发。

岩石起裂强度和损伤强度是评价硬岩高应力破坏的重要指标。利用可表征玄武岩块体物理力学行为的脆性类岩石相似模型材料，基于Hoek三轴压缩试验与声发射测试，开展了模型材料的变形破坏特征、声发射特性、裂纹起裂与损伤应力阈值水平、岩石起裂与损伤强度特征等方面的研究工作。研究成果揭示了模型材料的硬脆性破裂演化特征，给出了模型材料的裂纹起裂应力、损伤应力阈值，定义了模型材料的起裂强度包络线与损伤强度包络线，探究了玄武岩块体脆性相似材料的起裂强度和损伤强度特征。研究成果可为玄武岩地区地下洞室开挖片帮、岩爆或破裂等应力控制型破坏的预警预报提供一定的技术支撑。

桩基础被广泛应用于近海工程，如海上风电机多采用大直径钢管桩，但由于桩和锤的重量很大，在沉桩过程中可能会发生溜桩现象，溜桩容易对桩和桩锤造成损伤，严重影响打桩的效率，还可能造成严重的安全事故。因此分析出现溜桩现象的原因，给出合理的承载力计算方法是具有现实意义的。对溜桩的过程和原因进行了分析；用基于CPT的ICP-05和UWA-05设计方法对海上风电大直径钢管桩在自由入泥深度和溜桩深度的土的承载力进行了分析计算，发现ICP-05方法在计算自由入泥深度的承载力时的结果比较理想；针对溜桩现象，提出了一种基于影响区概念的折减优化公式，通过计算溜桩深度的承载力验证了优化设计方法的合理性。

随着西部大开发的战略部署及全球气温的持续升高，冰-岩碎屑流滑坡因其超强的运动性和破坏力而引起了业内学者的广泛关注。通过开展大型斜槽试验来模拟高寒山区特有的冰-岩碎屑流崩滑，利用现场布设的高精度传感器获取冰-岩碎屑流激发出的地震动信号，并基于Hilbert-Huang变换方法对比分析了5种工况下信号的时频特征，探究了含冰率和冰所处位置两个相关变量与冰-岩碎屑流的冲击力间的相关性。根据分析结果：冰-岩碎屑流中含冰率越大、冰与滑脱面的接触面越大，其激发的地震动信号振幅越大、时间越短、峰值更集中；信号频率主要分布在0.06~45 Hz范围内，以低频振动为主，高频信号集中出现在冰-岩碎屑流与缓坡段及河道两岸发生强烈冲击碰撞时期。

西南喀斯特地区石漠化现象严重，其独特的地表地下二元水文地质结构导致了表层岩溶带水土流失不仅表现为坡面水土流失，同时还存在水土向地下漏失的现象。为揭示岩溶坡面土壤地下漏失过程的规律和机理，利用物理模拟试验和CFD-DEM数值模拟相结合的方法，分析坡面土壤地下漏失的过程中土壤颗粒运移规律和特征。研究结果表明随着降雨的历程，坡面不同层位的土壤颗粒运移速度由坡顶到坡底逐渐增大的趋势转变为整个坡面土壤颗粒运移速度趋于一致，从剖面上看，土壤颗粒运移速度从降雨初期的表层 > 中层 > 底层转变为降雨后期的速度趋于一致；随着降雨历程，坡面土壤由地表流失出口和地下漏失口率先侵蚀，随后坡面形成侵蚀细沟并加剧侵蚀最终发展到坡面整体滑移的过程；随着降雨的进行，坡面颗粒与坡面的接触数先显著降低后小幅增大，裂隙口下缘的颗粒与坡面接触数逐渐增大；此外，在降雨过程中，坡面上的颗粒与坡面在Y方向的接触力整体上始终较小，表明降雨过程中颗粒与坡面的相互作用力较弱。

为了研究水平和竖向激振动力荷载作用下单桩和群桩的承载特性，设计了水平和竖向激振荷载下单桩、两桩、三桩和四桩在多层土中的动力试验方案。对现场试验数据采集得到了单桩、两桩、三桩和四桩的桩头位移，分析了桩头位移随着激振频率和桩数的变化规律。基于试验结果，给出了单桩、两桩、三桩和四桩的水平和竖向刚度，分析了桩头刚度随着桩数和激振频率的变化规律。并采用刚度得到了群桩动力效率系数，分析了动力效率系数随着群桩桩数和振动频率的变化规律。试验结果给出了位移、桩头刚度和群桩相互作用系数的变化规律，为简化理论计算方法和验证计算模型提供了宝贵的数据。

复合地基是软土路基处理的常用方法，准确计算复合地基沉降对新老路差异沉降控制具有重要意义。依托淮安至江都高速公路拓宽工程，对新老路地基进行CPTU测试和旁压试验，根据旁压试验测试得出土体的切线模型；对拓宽路基进行沉降监测，通过路基沉降反算出路基土层压缩模量，研究了CPTU测试参数计算复合地基沉降的计算模型，并与传统的经验关系模型进行对比分析。结果表明：提出的复合地基沉降计算模型能准确计算路基的沉降，计算结果与实测沉降接近，提出的计算模型明显优于传统经验关系模型。在复合地基沉降计算中建议使用本文提出的计算模型。

基于多元原位测试数据融合的研究方法在岩土工程勘察中已成为趋势，在提高预测参数精度和评价土体强度特性中具有明显优势。为解决水域工程勘察中取样困难、岩土参数空间变异性大、土体力学特性存在区域性和结构性的难题，以江苏省海太过江通道工程为研究对象，基于水域孔压静力触探试验CPTU、水域扁铲侧胀试验DMT和室内土工试验，研究了场区软黏土的不排水剪切强度、砂性土的内摩擦角以及不同土性指标土层的侧限模量。结果表明：CPTU和DMT均可提供丰富的土体物理力学参数，对土体的强度特征参数响应灵敏，联合2种试验的参数表征土体强度特性具有可行性；基于CPTU锥尖阻力、净锥尖阻力得到砂性土有效内摩擦角偏大，而基于DMT侧胀水平应力指数K_D得到的有效内摩擦角略小；DMT侧限模量与CPTU锥尖阻力之间具有良好的相关关系，通过拟合关系式可将刚度与强度联系起来，该关系式还考虑了土性指标的影响，可作为一种新方法来预测土体侧限模量。

时域反射测量（TDR）利用水的介电常数与岩土介质介电常数差异较大的特点，由电磁波反射波形分析得到岩土介质的介电常数和电导率，并通过经验关系换算获得含水率。目前，在岩土工程领域采用TDR测试含水率的研究及应用多局限于土介质，很少有关于城市固体废弃物（MSW）方面的研究。采用一种基于表面反射法原理研制的四针式TDR传感器，通过室内标定试验建立MSW介质含水率与其介电常数的经验关系模型，该模型考虑了介质孔隙率的影响，基于该模型的TDR测试结果与烘干法测试结果的误差不超过±5%。

针对杭州市某道路产生塌陷和裂缝的问题，利用瞬态面波法开展道路地下病害无损探测。根据地基波速试验探测结果分析不同地层情况，确定道路地下病害范围，为处理道路安全隐患提供了及时准确的数据资料。探测结果表明，道路下方7 m范围内存在土体疏松病害，给出的建议为部分区域进行注浆加固，部分区域清除表面碎石；瞬态面波法图像直观、经济快速，能够确定出具有工程灾害隐患的病害，为道路的检修和维护提供充分的科学依据。

为研究对某桥基岸坡稳定性起重要影响的粉质黏土的剪切强度特性和力学参数，对原状土进行了不同含水状态下的大型原位直剪试验。试验结果表明：原状土的变形破坏模式呈蠕塑性破坏。饱和和天然状态下原状土的抗剪断峰值强度参数分别为$\varphi$=17.1°，c=22.1 kPa和$\varphi$=20.6°，c=29.3 kPa；饱和状态下土的剪切强度参数比天然状态下降低20%左右；试验结果为该桥基岸坡稳定性分析计算提供取值依据。

基于南京水利科学研究院400g·t溃坝离心模型试验系统，利用其高速旋转产生的超重力场的“时空放大”效应，开展离心模型试验研究了堰塞坝漫顶溃决时的溃口演化规律和溃决机理。首次通过离心模型试验研究了坝高、下游坡比、坝料级配对堰塞坝漫顶溃坝过程的影响。试验结果表明：堰塞坝漫顶溃坝过程可划分为表层冲刷、溯源冲蚀、沿程侵蚀和溃口稳定4个阶段；溃口峰值流量对坝高最为敏感，平均粒径次之；达峰时间主要受下游坡比影响，溃坝后相对残余坝高主要受平均粒径影响。

某码头堆场软土地基发生了推移，采用树根桩网复合地基进行加固。通过土工离心模型试验研究超大荷载下桩长对树根桩网复合地基沉降特性的影响，试验模拟了地基、树根桩、加筋垫层、防尘网和轨道梁基础、矿石堆载等，分析了超大荷载作用下不同桩长复合地基沉降变化规律。试验结果表明，复合地基表面沉降呈锅形分布，沉降随桩长的增加而减小，分布形状变尖，等长桩沉降远大于设计桩长，分布形状更尖。设计桩长桩网复合地基在350 kPa荷载作用下2 a责任期沉降满足控制在80 cm以内的使用要求，表明树根桩的布置方案合理、可行。

锚杆抗滑桩是一种加固边坡的有效结构。本文进行了水位下降条件下素土坡与锚杆抗滑桩组合结构加固土坡的离心模型试验，测量了边坡的位移场变化，分析了锚杆抗滑桩的行为以及土体的变形特性。试验结果表明，锚杆抗滑桩加固导致边坡位移显著减小、改变了滑裂面连续性，并使得坡体破坏表现出显著渐进性。水位下降条件下锚杆抗滑桩加固土坡的破坏过程与变形局部化表现出显著的耦合特性。锚杆抗滑桩结构使得边坡变形均匀化，阻挡了桩侧土体滑动，从而延迟了边坡破坏。

以半地下式LNG储罐的地震响应和桩基础对半地下式LNG储罐的抗震性能影响为研究目的，设计并开展动力离心模型试验，通过对比有桩和无桩储罐的地震响应加速度、摆角、储液晃动波高等差异，验证桩基础对半地下式LNG储罐抗震性能的提升效果。结果表明：以自振周期为控制参数的大型LNG储罐离心试验设计方法满足设计原则和要求；0.05g、0.1g、0.3g El Centro波荷载下，桩基础减小了储罐罐顶5.0%~36.6%的水平加速度、13.8%~33.6%最大摆角和8.4%~18.8%储液晃动波高等地震响应，桩基础有利于提高半地下式LNG储罐的抗震性能。

多次地震荷载下碎石桩的淤堵性及排水性能变化是目前人工吹填岛礁和港口工程关注的焦点问题之一。开展了珊瑚礁砂碎石桩动力离心模型试验，通过碎石桩剖面图像观测、试验前后级配测试、超静孔压消散速率变化等分析，探讨了碎石桩的淤堵性及排水性能变化。结果表明：7条≥0.2g强震荷载下，埋深1.25 m均发生了液化，孔压比达到1.0，埋深7.5 m未发生液化；试验后开挖的9根碎石桩剖面自上而下均未发现明显细粒渗入，且试验前后测试级配曲线基本一致；第1和第6次强震荷载下，埋深1.25 m处超静孔压比消散速率约为0.027 s^-1、0.029 s^-1，表明碎石桩未出现淤堵孔隙现象，同时排水性能未发生明显变化。

固化土充填袋筑堤技术既节约了日益紧缺的砂石资源，又解决了矿渣和疏浚弃土的处置难题，具有广阔的应用前景。依托天津港某围堤工程，通过开展离心模型试验，研究以钢渣与疏浚弃土为主要原料的固化土充填袋围堤的整体稳定性和变形情况，并分析地基中土压力和孔隙水压力变化规律，试验结果表明：固化土充填袋围堤和地基的沉降主要发生在填筑期，并且沉降速率较大；堤身范围内，沉降呈中间大两边小的锅型分布；从堤脚泥面的沉降曲线和孔隙水压力的消散上看，正常情况下，固化土充填袋围堤和地基能保持稳定状态；固化土充填袋围堤和地基的失稳破坏现为圆弧滑动破坏，变形以沉降为主，水平位移较小，土工织物充填袋对堤体水平变形有很强的约束作用，通过离心模型试验得出的稳定安全系数为1.59。

为探究软土地基堤防的稳定性及变形机理，以某软土地基堤防工程作为原型，提出了排水板+堆载预压排水固结处理优化方案，开展了3级堆载工况的2组堤防离心模型试验，从软基顶部沉降、孔隙水压力变化、地基强度变化等角度，对比分析了未处理与优化后软土地基堤防的稳定性。结果表明：处理后地基在3级堆载工况加载时均表现出更小的工后沉降，土压力在超重力场下快速稳定，孔隙水压力消散速度更快，塑料排水板+堆载预压地基处理方法能够提高软土地基固结效率及稳定性。研究成果可为软土地基的堤防断面设计和地基处理优化设计提供指导。

地下管线的渗漏会导致路面发生沉降，威胁着周围土体和相邻结构的安全。采用离心模型试验方法探究了地下渗漏条件下周围土体与结构的响应。通过测定土体含水率变化以获取渗流场信息，通过应变片测量隧洞的应力应变响应。随着渗漏量的积累，土体含水率先上升后达到稳定，而应变与沉降持续增长。渗漏对沉降产生影响的土体局限在一定范围内，沉降影响区增长速度随渗漏积累逐渐放缓。初期影响区形状呈现倒锥形。随着渗漏量的增大，影响区基本充满隧洞上部并扩散至下部，影响区的面积在隧道下部增长缓慢，且边界面接近水平。土体的不均匀沉降导致临近的隧洞产生弯矩，弯矩的增长先快后慢，与土体的沉降变化规律相近。

通过大型三轴试验得到了胶凝堆石料应力-应变关系曲线，分析了其力学性能，并针对关系曲线存在明显的非线性及软化特性，采用分段描述的方法建立了胶凝堆石料的本构关系，即破坏强度前考虑剪切所引起的体积变化采用双模量K-G模型描述，峰值强度后软化曲线的数学模型通过数据的回归分析和参数反演方式分析得到，各模型参数均可通过大三轴试验获取，方便可靠。

针对传统桩基静载试验中存在的主要问题，研发了一种可回收自平衡法桩基承载力检测装置，建立了新型可回收检测结构作用下的试桩荷载传递模型，推导出层状地基中桩身的荷载传递矩阵，并通过实际工程三维有限元计算结果，验证了理论解析方法的可靠性。结合现场实测获取的荷载-位移、桩身轴力等数据，探究了该结构的工作机理。结果表明：①该新型结构装配化程度高，测试周期短，能耗低，试验空间要求小，具备推广价值。②理论解析模型得出的桩身轴力、荷载位移曲线与实测结果吻合较好，均在误差允许范围内。③相对于传统荷载箱测试结构，该新型结构测得承载力精度提高3.5%。因此，该理论模型与新型结构在实际工程中具备很大的适用性与推广价值。

针对预应力锚索在长期运行条件下产生腐蚀、断口等缺陷的问题，基于应变体监测技术，通过对中部、左侧、右侧缺陷锚索的张拉试验和数值模拟试验，提出了一种确定锚索缺陷位置的理论方法。试验结果表明缺陷位置与应变之间存在关系，且数值模拟试验与物理试验结果、趋势基本相同；通过15组不同缺陷位置数值模拟试验拟合建立了锚索应变与缺陷位置的关系，为确定锚索缺陷位置提供了一种可行途径，也为预应力锚固工程的长期安全运行提供了技术支撑。

为钻孔采样数据设计的广义三棱柱体元是地质建模中的常用方法，它利用相邻的三棱柱体元表达地层空间分布情况，而通常相邻钻孔采样间隔较大，导致这些区域模型的精度较低，地层面不光滑。基于此提出了三棱柱三维地质模型的插值平滑的理论和方法，在不该变模型数据结构的情况可以自适应地细分三棱柱模型实现高精度插值。①提出了三棱柱三维地质模型几何平滑度的定义与计算方法，用于判断一个三棱柱体元是否需要插值。②详细讨论了基于三棱柱几何平滑度的三维地质模型插值虚拟钻孔设计与计算方法。③基于虚拟钻孔设计计算和基于现有三棱柱体元的三维地质模型自适应平滑插值方法研究。