传统、新型岩土工程问题诸如压缩空气含水层储能、充气截排水技术、二氧化碳地质封存、油气地下储备工程等均涉及气水两相流与应力耦合. 针对这一工程实际，根据非饱和土气水两相渗流-应力弱耦合理论，开发了基于TOUGH2与FLAC3D的气水两相渗流-应力耦合计算搭接程序. 该计算程序能够较为真实地模拟气水两相渗流问题，能够探讨流动过程中气水的相互作用及其对过程的影响. 程序考虑了气水两相渗流与土体骨架变形直接的相互作用，反映了这一过程中孔隙度、渗透率、毛管压力和土体物理力学参数的变化，实现了更为完善的气水两相渗流与应力弱耦合分析. 通过与经典的排水试验和模型试验对比，验证了该程序可以较为准确地模拟气水两相流-应力之间的相互作用.
无砟轨道在长期服役过程中受到列车荷载和复杂环境的耦合作用，会发生材料性能衰退、结构损伤累积，导致其服役性能逐渐劣化. 综合论述中国板式和双块式无砟轨道常见层间损伤的表现形式和产生的原因；总结探地雷达法、冲击回波法及其他局部损伤识别方法在无砟轨道损伤识别中的应用情况，提出结合多种局部损伤识别技术是实现轨道局部损伤精准识别的关键；归纳基于模态参数、无砟道床振动信号及车辆振动信号的整体损伤识别技术，指出须扩充现场损伤检测样本以提高识别方法的泛化能力；详细分析各类识别方法的优势和局限性，为完善中国无砟轨道结构损伤识别技术体系和制定科学合理的维修策略提供指导．
为了揭示城市多维特征与共享单车停车需求的时空关系及其关联尺度，结合上海市多源数据，构建以骑行距离为约束的多尺度时空地理加权回归模型(RD-MGTWR)来探究建成环境和区域经济属性对停车需求影响的时空异质性模式. 模型对比分析表明，相比于时空地理加权回归模型(GTWR)，MGTWR模型表现出更好的解释力和可靠性，骑行距离的引入也进一步提高了MGTWR模型的鲁棒性. 结果显示社会经济属性对停车需求的正向影响尺度具有全局性，而区位条件的负向影响呈现局部异质性，在通勤早高峰的内环中心区域最为显著. 此外，具有微观空间或时间作用尺度的公交站点密度、地铁站点密度和购物类服务设施密度对停车需求产生了正负向影响. 影响因素尺度效应的发现有助于指导停车设施的分区规划和共享单车的分时调度.
现有基于交通流预测的路径规划方法大多使用历史或实时交通流数据，预测时效性有待提升. 针对上述问题，提出基于出行计划数据的路径规划方法（RPTP）. 该方法能主动捕捉出行者的未来交通需求，为车辆提供更合理的出行路线.基于出行计划的思想，设计基于出行计划数据的路径规划整体框架；构建基于出行计划路线数据的未来时段路网密度估计算法；采用空间堆叠的方式融合未来多时段路网密度，以此为依据改进D*Lite算法的启发函数. 采用SUMO平台仿真验证，与静态路径规划方法（SPP）和滚动路径规划方法（RPP）进行对比分析.结果显示，在相同环境下RPTP方法能提高车辆的通行效率，缓解路网拥堵，有效验证了RPTP方法的优越性.
为了阐明南沙港区软土狭长深基坑围护体系性状，对广州深厚软土地层采用地连墙加内支撑作为围护体系的狭长深基坑实测分析. 研究结果表明，1) 墙体最大侧移量δm的变化范围为0.07%H~0.38%H（H为开挖深度），平均值为0.22%H，最大侧移位置深度Hδm为H－6~H＋3，且大多数位于开挖面以上. 2) 墙体变形主要发生在第2、3层土体开挖阶段，其变形量分别占累积变形的32.6%、40.1%，基坑开挖具有深度效应，深基坑分层开挖对墙体变形控制非常重要，墙体变形主要影响深度约为基坑开挖深度的2倍，空间效应显著. 3) 墙体竖向钢筋应力与侧斜位移变化特性基本相似，随着基坑深度开挖，最大值位置逐渐下移，揭露了墙体变形与应力动态调节过程. 4) 支撑轴力在支撑架设后历时2周左右即达到最大值，随基坑开挖表现出即时性，多层支撑结构的各支撑轴力大小随着基坑开挖支护过程动态调整以协调变形发展，当基坑开挖完成，最终趋于稳定的钢筋混凝土支撑轴力约为设计值的0.73倍，第1、2道钢支撑轴力分别为其设计值的0.40、0.31倍，钢支撑设计偏保守，在保证基坑稳定的前提下，可以考虑支撑方案优化设计. 研究成果对后续该地区同类基坑安全预判以及指导类似工程设计和施工参数优化具有重要的现实意义.
在实施独立计量区域（DMA）分区时关闭边界阀门会造成管网中局部压力不满足管网规定最小服务水压. 针对上述问题，以谱聚类算法分区后边界管段(BPs)的数量及其平均体积流量、管径和长度作为目标函数，通过MATLAB中的函数gamultiobj得到最优分区BPs.设置一系列不同的最小服务水压并将它们作为约束条件，以分区后节点平均水龄和分区成本为目标函数，经gamultiobj优化计算得到Pareto最优解，根据解的情况确定BPs上设备的最优布置方案.采用模拟退火算法找出最佳管段更换方案，使得管网水压满足要求.以仅有0.09 m降压空间的Modena管网为例，采用本研究方法，在顺利完成分区的基础上还使分区后大体积流量用户和管网末梢用户的水质得到改善.该方法可以实现极小降压空间下管网的DMA分区，且在分区后仍能保证管网正常运行.
针对大跨度钢-混凝土组合楼盖的经济适用工况和优化方向，以重要参数为基础，对大跨钢-混凝土组合楼盖的优化设计问题进行研究. 在优化分析时，以组合楼盖的经济等效用钢量为目标函数，变量包括钢梁截面尺寸、钢梁间距和混凝土翼板厚度等8个参数，约束条件服从塑性设计理论、规范规定和工程经验. 在不同跨度和可变荷载下，利用广义简约梯度（GRG）算法求解获得经济等效用钢量最小的组合梁截面. 根据优化结果，跨度小于60 m、可变荷载小于6 kN/m2的组合楼盖能够有效地发挥组合结构的组合作用，具有较好的经济效益. 对于传统组合楼盖经济适用性不强的超大跨楼盖，从提高腹板承载效率的角度，可以使用波形钢腹板组合楼盖体系，考虑张弦梁受力高效的优点提出新型弦支组合楼盖体系.
为了改善火灾后混凝土结构耐久性退化问题，利用玻化微珠（GHB）的高热稳定性对混凝土耐高温性能进行提升，通过电通量法对高温后玻化微珠保温混凝土（GIC）的抗氯离子侵蚀性能进行测试，并结合混凝土试件热裂纹演化特征对其抗氯离子侵蚀性能劣化规律进行分析. 结果表明：GHB的掺加显著改善了高温后混凝土抗氯离子渗透能力退化问题，与同强度等级的普通混凝土（NC）和硅灰混凝土（SFC）相比，掺加GHB后混凝土的电通量分别降低了约54.15%、32.69%. 结合各试件热裂纹演化规律，认为这归因于GHB和硅灰对混凝土密实性的提高，以及GHB对混凝土抗高温损伤造成的积极影响. 在此基础上，通过考虑热裂纹演化特征、GHB和硅灰的影响，建立了高温环境氯离子渗透性预测模型.
针对隧道掘进机(TBM)利用率预测研究匮乏的问题，建立数据驱动的利用率预测模型并进一步对施工进度展开优化. 结合新加坡某地铁隧道项目数据，研究地质类型、司机操作与载荷对TBM利用率的影响，提出基于支持向量回归(SVR)的利用率预测方法，并以施工进度最大为目标展开操作参数优化. 利用SVR建立掘进环利用率与地质类型、载荷、操作参数的映射模型；建立以施工进度最大为目标，以地质类型、载荷、操作参数为约束边界的优化方程；利用粒子群优化(PSO)寻找特定地质类型下最优的操作参数. 结果表明：SVR模型在验证集和测试集上的R2分别为0.729和0.625，均优于多元线性回归、决策树、k最近邻、随机森林、AdaBoost和XGBoost模型；PSO能准确地找出最优的操作参数.
基于微流控芯片加工技术，采用显微镜-微观模型实验装置，通过制作准二维微流控芯片模型来模拟多孔介质内部的骨架及孔隙结构，开展多孔介质渗流实验. 通过测量芯片模型两端的压降并进行修正，计算芯片模型的渗透率. 采用计算流体力学方法(CFD)对渗流过程进行数值模拟，并与实验结果进行对比分析. 结果表明：在相同条件下，相对于微柱方形排列的芯片模型，微柱错开排列的芯片模型在微观上表现为迂曲度增大，增大的幅值为5.1%~7.9%；在宏观上表现为流阻和压降更大，渗透率更低，降低的幅值为4.5%~7.4%. 芯片模型渗透率不仅与内部孔隙通道结构和孔隙率有关，还与颗粒直径和颗粒排列方式相关. 当模型孔隙率为0.327~0.900时，数值模拟方法所得的微流控芯片模型的渗透率与实验所测结果接近，误差为9.78%~28.43%. Kozeny-Carman (KC)公式不能准确预测实验结果，并且最大误差为73.97%. 提出修正平行板间导管流（平板流）渗流公式预测准二维微流控芯片模型渗透率，预测渗透率曲线与数值模拟和实验数据具有很好的一致性.
为了研究断层错动下盾构隧道力学响应特征，引入Vlasov双参数地基模型，并考虑水平地基摩阻力的影响，提出跨活动断层盾构隧道纵向力学响应解析模型. 以正断层错动工况为例，采用模型试验及数值模拟验证解析模型的合理性，讨论影响隧道结构纵向力学响应的因素. 建立考虑环缝接头塑性变形的三维数值模型，分析环缝接头塑性变形对隧道结构纵向受力与变形的影响. 研究结果表明：解析模型计算得到的隧道纵向力学响应特征与模型试验、数值计算所得规律一致，当不考虑竖向地基剪切刚度时，解析解计算得到的隧道纵向弯矩偏大；相较浅埋土质地层工况，深埋岩质地层对隧道纵向变形限制作用更加明显，导致结构纵向内力增大；隧道与断层之间竖向距离、断层破碎带宽度及结构纵向抗弯刚度有效率等因素均对隧道最大纵向内力影响显著；当考虑环缝接头塑性变形时，在断层错动20 cm工况下，盾构隧道环缝接头已经产生显著的塑性变形，严重威胁盾构隧道的运营安全.
为了研究交通流异质性对车辆跟驰行为的影响，基于分位数回归方法改进优化速度函数. 根据实际交通流数据对改进的优化速度函数进行参数标定，并对参数结果进行假设检验，结合改进的优化速度函数和全速度差跟驰模型建立随机优化速度跟驰模型，利用傅里叶变换理论推导跟驰模型的稳定性条件，并搭建环形车道仿真平台对跟驰模型进行数值实验. 结果表明：改进的优化速度函数能更好地反映交通流异质性对交通流的影响；单一分位点车队达到稳定状态的时间与分位点呈正相关；多分位点组合车队随着0.5分位点车辆数的增加，达到稳定状态的时间减少. 提出的多分位点车队相比于单一分位点车队可以更真实地反映交通流复杂的运行状况.
为了完善土工离心模型试验中的路堤填筑模拟技术，研制了一套在离心机运转条件下可编程控制的路堤分层填筑装置，其由箱式储砂结构、泄砂推拉机构、步进电机控制系统和摄像系统组成. 采用步进电机-行星减速器-滚珠丝杠的组合方案实现大扭矩、高精度动力输出，使低摩阻、小变形的泄砂层与上部储砂结构前后错动，分隔于储砂结构内的高密度锆砂经承力底板上不等径、不等距泄砂孔定量下泄；通过在泄砂孔边缘加装折线形导流板，显著减弱离心场中Coriolis效应对下泄砂粒运动轨迹的影响，降落至地基面预设区的砂粒分层堆积为形状规整的路堤. 试验表明，研制的填筑装置在60g离心加速度下，能模拟最小分层厚度20 mm的路堤填筑过程，模型横断面与设计面积相对误差为0.50%~9.50%，实现了模型与原型路堤在几何、密度和强度等方面的相似，具有系统可靠、结构紧凑、功能完整等技术特点.
为了在宏观尺度下实现行车风险的空间定位、分类和量化，收集了路段和断面的车辆速度数据. 在分析速度空间分布特征的基础上，综合考虑速度变化和道路线形对行车风险的影响.引入安全势场理论，建立速度风险势场模型，提出高速公路行车风险宏观甄别方法，最后进行实例分析与有效性验证. 结果表明：在验证路段中甄别出的侧向、纵向和空间高风险路段占比分别为7.74%、12.88%、24.33%，区域内发生的事故占总事故的比例分别为31.21%、31.55%、43.26%. 速度风险势场强度和交通事故分布具有较强的规律性，能够在一定程度上表征路段行车风险构成和严重程度. 高速公路交通流速度波动在一定程度上反映道路安全状态，考虑到道路线形指标对行车风险的影响，车辆速度的变化可用于准确甄别行车风险.
建立船舶撞击近海风机群桩基础的离心模拟系统. 在饱和密砂中开展了4组2×2群桩的撞击试验，包括水平撞击和撞击点距承台中心4.5倍桩径的水平偏心撞击群桩基础试验以及水平撞击和水平偏心撞击装有上部风机的群桩基础试验. 重点考察承台上部风机存在与否以及船舶撞击位置对船舶撞击力和群桩基础动力响应的影响. 试验结果表明，风机与群桩基础之间存在明显动力相互作用.承台的振动带动风机发生水平摆动和扭转振动；风机分担和消耗一部分经船舶撞击传递给群桩基础的能量，导致在自由振动阶段承台的振幅快速衰减.撞击承台的位置对撞击力和群桩内力有明显影响.对比水平和水平偏心撞击群桩试验，虽然偏心撞击工况下的撞击速度比水平撞击工况下的大26% ，但偏心撞击的撞击力峰值比水平撞击的小20 %；在群桩受偏心撞击工况下各基桩桩头弯矩峰值相差最大达3.2倍.偏心撞击更易引发群桩破坏.
为了研究三维情况下单个颗粒在不同约束模式下的破碎特性，对颗粒开展了物理试验和基于连续-离散耦合数值分析方法(FDEM)的数值试验研究. 通过改变颗粒周边约束的个数和位置，设定了不同的约束模式，并采用奇异值分解 (SVD) 对颗粒约束模式进行量化，分析约束模式对颗粒破碎模式、破碎强度和碎片尺寸分布的影响. 结果表明，颗粒在不同的约束模式下呈现出3种典型的破碎形式：削切、劈裂和碎裂. 统计不同约束个数下的颗粒破碎峰值荷载，其在4~6个约束个数情况下变化并不明显，可以认为在离散元数值 (DEM)模拟中采用接触力准则判断颗粒破碎具有一定的适用性. 分析碎片尺寸分布，为构建更加合理的碎片替换模式进行离散元颗粒破碎模拟提供了参考和依据.
探索适用于山区连续刚构桥双肢薄壁高墩的摇摆自复位体系，设计和制作了混凝土双肢薄壁高墩(RCDTP)和带耗能系梁的摇摆自复位双肢薄壁高墩(RSDTP)构件. 开展双肢薄壁墩的拟静力试验，研究破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力、延性和残余位移等. 与RCDTP墩进行比较，结果表明耗能系梁的设置和摇摆体系的设计能够显著提高墩柱抗震性能、减轻损伤程度. RSDTP墩极限承载力、延性系数、耗能能力分别提高了51.4%、12.31%、42%，RSDTP墩的残余位移降低了24%. 预应力钢筋的设置为桥墩提供了自复位能力，有效地控制桥墩的震后残余位移，保障了双肢高墩的震后可恢复性.
针对变电站系统后评估过程中的计算效率问题，提出基于邻接矩阵的可靠性评估流程用以分析变电站系统. 邻接矩阵所建立的边权模型能够直观地反映系统单元和设备间的逻辑关系，拟Warshall算法通过对邻接矩阵元素的布尔运算高效求解连通性矩阵，从而以Quasi-Monte Carlo模拟方法计算出整个系统的功能状态. 基于此评估流程研究了一个典型的6进线10出线220/110/10 kV变电站，计算其抗震可靠性并确定了抗震关键设备. 案例分析结果表明，基于邻接矩阵的系统评估思路是可行的，220 kV的电压互感器、断路器、隔离开关及110 kV的隔离开关被评定为变电站系统中最关键的功能设备，提高它们的抗震性能可以显著提高整个变电站系统的抗震可靠性.
通过接头剪切试验研究在地基沉降、施工扰动及上部荷载变化等情况下矩形顶管隧道的F型承插接头剪切受力性能及变形特征. 通过在管节底部布置等效地基弹簧的方式，模拟不同地层条件下土体对矩形顶管的支撑作用. 结果表明：在管节接头发生剪切变形过程中，钢套环刚度与地基刚度越大，接头抗剪承载能力越强，错台量越小. 钢套环焊缝强度严重制约管节的承载能力，裂缝出现使得接头的抗剪承载力下降29.5%~51.5%. 在剪切作用下，接头钢套环容易发生翘曲变形或者焊缝开裂，接头处与钢套环接触的混凝土容易被压碎，接头根部混凝土容易开裂.
