为进一步开拓吸能材料在道路养护领域的全新应用，赋予预防养护封层兼顾路表功能改善与既有路面结构承载力提升的双重功效，以新型路用吸能材料为载体，“夹芯式”封层结构为框架，考虑纹理重构，设计并制备了道路养护吸能封层；采用图像处理技术和加速加载试验，分析了道路养护吸能封层表面纹理特征与路表功能的衰变规律，明确了其耐久性；借助轮碾连续加载试验，评价了道路养护吸能封层对沥青混凝土板底应变的消减效果，探明了其耐荷缓力功效；基于动态热机械分析，阐释了道路养护吸能封层微观吸能特性及阻尼行为，揭示了其缓力机理；最终为道路养护吸能封层的深入探索与推广应用奠定坚实基础。结果表明：基于封层表面纹理及耐磨、抗滑等表面功能变化规律，确定集料覆盖率为40%，2.36~4.75 mm和1.18~2.36 mm两挡集料的比例为25∶75，吸能材料洒布方案为上层1.0 kg·m^-2+下层2.0 kg·m^-2；加载磨耗4万次后，道路养护吸能封层表面纹理轻微衰减，表面功能耐久性良好；道路养护吸能封层有效降低沥青混凝土板底部的纵向与横向应变，可使原始拉应变转化为压应变，或者降低原始拉/压应变数值30%~50%；吸能封层材料损耗因子[tan (δ)]维持在0.1~0.3，能够在-50℃~200℃、10^-4~10⁸ Hz较宽温度域与频率域中表现优异阻尼性能。

为实现对边坡位移精确的预测，建立了一种基于最大互信息系数与XGBoost算法的长短期记忆神经网络(MIC-XGBoost-LSTM)边坡位移预测模型。首先,对边坡受到不同降雨条件的影响进行研究，利用最大互信息系数分析不同降雨条件因素与边坡累计位移之间的相关关系，确定相关性显著的降雨影响因素；其次，基于XGBoost算法对与边坡累计位移数据相关性较高的影响因素进行特征构造，将构造特征与原有特征一起进行归一化处理，把归一化后的数据分为训练集与验证集；然后，利用LSTM对G312国道商洛岩质边坡位移进行预测。同时，分别利用XGBoost、LSTM、MIC-XGBoost-LSTM预测模型对边坡的累计位移值进行训练预测，并通过RMSE、MAE、MAPE指标进行预测精度评价，并采用RMSE指标对MIC-XGBoost-LSTM模型最长预测周期及最小训练样本数量进行确定。最后，采用白水河滑坡位移数据对模型进行进一步验证。研究结果表明：日位移增量、蒸散量、净降雨量、累计7 d降雨量与监测点累计位移量的相关性较其他因素更高，且利用4种相关因素构造的特征值与输出的特征值的MIC值为0.97；同时，利用MIC-XGBoost-LSTM模型对G312国道商洛边坡进行预测的结果中均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)、平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)、平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)分别为0.25%、0.185%、0.024%，均小于XGBoost、LSTM的RMSE、MAE、MAPE值，并根据RMSE指标获取MIC-XGBoost-LSTM模型最长预测周期与最小训练样本数量分别为56、675；最终采用白水河滑坡位移数据进行验证，其评价指标均小于XGBoost、LSTM模型，这表明MIC-XGBoost-LSTM边坡预测模型具有较高的可靠性。

为提高大跨度连续钢桁梁桥静力体系可靠度计算效率与准确度，基于改进向量投影响应面法(IVPRSM)建立了体系可靠度计算模型。通过优化向量投影响应面法的取样过程，实现钢桁梁构件功能函数的高效拟合和验算点的精确捕捉，形成构件可靠指标的高效改进算法；应用修正的β分支约界法识别失效历程中的候选失效单元，采用IVPRSM计算随结构拓扑模型改变而更新变化的构件可靠指标，搜寻桁梁结构主要失效模式，建立桁梁桥失效树；在确定各失效模式等效线性功能函数和失效模式相关系数的基础上，利用改进的微分等价递归算法实现结构体系可靠度计算。通过3个数值算例的可靠度分析，验证IVPRSM的正确性和有效性；以主跨300 m的双层连续钢桁梁桥为工程实例，采用提出的体系可靠度计算模型，分析失效历程各阶段桁梁结构关键构件可靠指标的演化规律。研究结果表明:IVPRSM的计算效率和计算精度均优于传统方法；承载能力极限状态下，各类关键构件的可靠指标最小值为4.1~4.8，桁梁主跨中支点处下弦、300 m主跨1/4处上弦与腹杆、主跨跨中处加劲竖杆失效风险大；搜寻获得承载能力极限状态主要失效模式20个，计算该双层桁梁桥体系可靠指标为4.6。建立的基于IVPRSM的静力体系可靠度分析方法可支撑双层钢桁梁桥体系可靠性设计。

盾构隧道纵向和横向抗弯刚度因接头螺栓的存在而降低。以盾构隧道经典纵向等效连续梁理论为基础，考虑盾构隧道纵横向抗弯刚度双折减效应和轴力-弯矩联合作用，提出基于椭圆截面和严格椭圆积分推导的盾构隧道纵向抗弯刚度双折减计算模型。模型控制方程为超越方程，采用数值方法对控制方程进行求解。将提出的模型与按圆形截面以及按椭圆截面但非严格椭圆积分推导的既有模型进行了对比，分析了管片横向抗弯刚度、管片及接头螺栓材料刚度等对盾构隧道纵向等效抗弯刚度的影响。研究结果表明：当截面为圆形时，提出的模型与既有模型结果一致；基于圆形截面推导的既有模型是提出的模型的特例；当几何和材料参数给定时，在正负临界轴弯比范围内，盾构隧道纵向等效抗弯刚度与轴弯比呈非线性正相关；在正负临界轴弯比范围外，纵向等效抗弯刚度为定值；盾构隧道纵向等效抗弯刚度随管片横向抗弯刚度或管片及接头螺栓材料刚度的减小而减小。研究成果可为盾构隧道纵向变形分析提供理论参考。

为研究人车交互的行为偏好和时空关系变化对潜在交通冲突的影响，利用无人机航拍采集无信控路段的人车过街数据，由交通轨迹提取出876对人车交互对；考虑交互动态，提出了基于路权竞争和碰撞关系的交互指标；通过训练表征学习模型发掘人车交互时序信息，转化为潜在表征并对其进行聚类，识别分析典型人车过街交互模式及特征；以交互模式和冲突严重程度为参照，构建多个有序Logistic模型分析冲突风险影响因素，并探究不同交互模式的风险致因差异。研究结果表明：人车过街交互可分为3种典型模式——近端交互、远端-软交互和远端-硬交互；人车相对距离的减小、车辆速度下限和行人速度上限的提升是降低冲突严重程度的普遍因素；对于近端交互，行人急减速、路权竞争和高速车辆会降低冲突风险，车辆急减速和行人急加速均会增加危险性；对于远端交互，行人速度下限的提升会导致冲突风险增加，车辆急减速和路权竞争会降低软交互的冲突风险，行人急减速和高速车辆是降低硬交互冲突风险的主要因素，行人急加速则会提升硬交互的危险性;组合方法的应用降低了人车交互行为异质性对分析结果的影响。研究成果将为城市道路行人过街环境的安全改善提供理论依据。

端到端自动驾驶方法无需人工预先定义规则和模块间显式接口，直接从原始传感器数据映射出轨迹点或控制信号，消除了传统模块化方法中的信息丢失、级联误差等固有缺陷，突破了规则驱动下的系统性能瓶颈。近年来，基于自监督学习的生成式人工智能展现出强大的“智能涌现”能力，显著推动了端到端方法的发展。然而，现有综述未能系统总结端到端自动驾驶的进展。为此,全面梳理了端到端自动驾驶研究进展、技术挑战和发展趋势。首先，归纳了端到端模型的输入和输出模态，并基于端到端自动驾驶的发展历程，对传统端到端方法、模块化端到端方法、生成式端到端方法的基本概念、研究现状、技术挑战进行了概述和对比分析；然后，总结了端到端模型的评估方法及其训练数据集；再则，探讨了当前端到端自动驾驶技术在泛化性、可解释性、因果性、安全性、舒适性等方面所面临的挑战；最后，展望了端到端自动驾驶的发展趋势，指出了场景数据生成为端到端模型训练提供支撑，知识驱动有助于提升模型的泛化能力，自监督学习有效提升模型的训练效率，个性化驾驶优化驾乘体验，世界模型则成为端到端自动驾驶进一步发展的关键方向。研究结果可为完善端到端自动驾驶的理论体系和提升系统性能提供重要的参考。

动力电池系统故障诊断是保障电动汽车安全可靠运行的关键，其中避免误报警不仅能减少驾驶人对车辆的安全焦虑，同时也是诊断方法进行实际应用的必要条件，因此提升方法的可靠性具有重要意义。动力电池系统中电压的异常波动是电池性能恶化所释放的重要信号，因此能很好评估数据离散程度的熵方法在电池故障诊断领域被广泛研究。然而，当经典的基于区间概率的香农熵方法在进行工程实践验证时，发现结果中存在大量的一级和二级误报警单体电池。基于此，为了提升方法的准确率，首先，利用具有热失控事故的车辆电压数据分析模型的故障诊断原理。进一步地，基于正常车辆运行数据，研究2种典型场景下模型的误报警机制。在上述条件下，提出2种措施来缓解原始方法的误报和漏报问题，即数据优化法和核密度估计与熵融合法。最后，选取具有不同故障特征的真实故障样本来检验算法的泛化能力，同时他们的有效性和可靠性被分别验证。基于大量正常在役车辆数据，进行了模型优化前后性能的对比分析。结果显示：相比之下，2种方法对正常车辆的相对误报警率分别降低了90%和98%，从而极大提升了诊断策略的可靠性，推动了方法的在线实车应用，并为其他故障诊断策略准确率的分析和优化提供了思路。

为计算车辆火灾下悬索桥吊索系统的抗火性能，将桥梁车辆火灾分为五级：第一、二级为乘用车火灾，第三、四级为货车火灾，第五级为油罐车火灾，采用不同的最大热释放速率和最大燃烧时长对其进行表征。根据已有的车辆火灾试验，验证该分级方法的合理性，并结合车辆火灾事故，建立第三、四、五级车辆火灾火源的几何特征。采用圆柱火焰辐射体模型，计算乘用车火灾的空间辐射热流密度，并得到3例足尺汽车火灾试验的验证；采用棱柱火焰辐射体模型，计算货车火灾的空间辐射热流密度；采用经液化天然气池火试验验证的计算流体动力学方法，计算有横风时油罐车火灾下吊索表面的空间热流密度包络；推导了吊索截面在辐射热流密度边界条件下的增量法升温计算公式，并得到了有限元模型的验证。根据已有的高强钢丝高温力学性能试验，基于吊索在火灾下的承载能力极限状态，提出了吊索临界温度与吊索设计安全系数的函数关系。最后，整合上述研究结果，提出了分级车辆火灾下吊索系统抗火性能的五步计算方法，可为悬索桥吊索系统的抗火安全评定与设计提供参考。

油轮爆燃火灾威力巨大，严重威胁跨海桥梁的安全性能。为研究悬索桥在油轮爆燃致复杂极端火灾环境中的结构响应，明确悬索桥遭遇复杂极端火荷载时的安全性能，选取某大跨径悬索桥作为研究对象，给出了油轮爆火(爆燃火灾)时悬索桥结构安全性能(耐火性能)预测过程。首先采用火灾动力学-有限元(CFD-FEM)耦合方法，重构了油轮爆燃火灾环境，建立了悬索桥局部受火梁段和全桥结构在油轮爆火环境的三维多尺度数值预测模型，深入揭示了油轮爆火时局部受火梁段的传热模式和全桥结构性能演变规律。继而，研究了油轮爆火时悬索桥钢箱梁(加劲梁)的高温响应和失效模式，分析了不同起火位置、起火面至钢箱梁底板距离和风速对悬索桥火灾响应行为的影响，提出了油轮爆火环境悬索桥耐火极限预警方法。研究结果表明：油轮爆火环境悬索桥局部受火梁段随受火时间其变形不断增大，受火梁段表现出整体下挠后中间区域上拱的失效模式，导致中间区域吊索索力呈现出先增大后减小的发展趋势；起火位置对悬索桥整体结构性能影响较大，随着起火位置接近悬索桥跨中区域，该区域梁段较近塔区域梁段受火下挠量增加62%；起火面至钢箱梁底板距离由50 m减到20 m时，局部梁段的下挠峰值和总上拱值(下挠峰值与上拱峰值之差)增幅超过19%，结构失效时间提前10 min；风速会改变油轮爆燃火焰形态，明显影响悬索桥加劲梁两侧边箱梁的受热面分布形态和高温响应特征，风速8 m·s^-1时迎风侧边箱梁受火强度明显减弱，相对2 m·s^-1时底板总上拱幅度减小17%；钢箱梁底板反弯变形时的临界温度介于510 ℃~550 ℃之间，钢箱梁底板屈曲失稳时的极限温度介于685 ℃~715 ℃之间，临界温度和极限温度可作为钢箱梁结构安全性能的两阶段预警温度，从而实现钢箱梁失效前的2次实时预警。研究结论可为复杂火灾环境缆索承重钢桥结构安全性能监测和预警提供理论依据，进一步指导同类型桥梁的安全运维。

拉索在桥梁服役期间易遭受腐蚀、车致火灾等因素的影响。当前在役斜拉桥复杂环境作用下结构安全评估方法研究尚不完善。因此，以某服役时间超过25年的斜拉桥拉索为研究对象，开展在役钢丝高温下的拉伸试验，得到在役钢丝高温下力学性能退化规律和计算模型。基于在役钢丝高温下力学性能退化规律，利用Fire Dynamics Simulator软件建立300 MW油罐车失火工况下的火源模型。通过ANSYS分别建立在役斜拉桥拉索传热分析模型和在役斜拉桥结构模型，并开展结构热力耦合分析。结果表明：最不利条件下，300 MW油罐车火灾总计造成桥梁1/4跨附近3组(共6根)斜拉索失效断裂，各组拉索断裂时间分别为551、592、1 064 s；自重作用下主梁挠度最大下降0.08 m，挠跨比1/1 250，主梁挠度变化速率最大值为9.6 mm·min^-1，均处于规范(JTG/T D65-01—2007)的限值内；300 MW油罐车火灾不会造成该在役斜拉桥结构整体垮塌，但会对斜拉桥拉索造成不可逆的严重损伤。研究成果可为在役桥梁复杂环境作用下结构安全分析与评估提供参考。

为探究强降雨对隧道火灾烟气蔓延特性及烟气控制的影响，基于Froude准则搭建了1∶15的缩尺模型隧道试验台，设置了4个不同的降雨强度、4个火源功率以及6个纵向通风速度，对强降雨作用下的隧道火灾烟气蔓延进行试验研究。结果表明：降雨发生时，隧道洞口在降雨作用下产生压差，最终在隧道内诱导形成纵向气流；诱导气流速度随降雨强度的增大而增大。降雨强度较大时，火源上游的烟气在诱导气流的限制下无法从火源上游洞口处溢出；对强降雨作用下的隧道火灾烟气进行纵向通风控制时，纵向通风气流的驱动力一部分用于消除热烟驱动力带来的烟气回流趋势，另一部分用于抵消降雨诱导气流在隧道内的影响。试验结果发现回流长度、临界风速均随降雨强度的增大而增大。火源功率为3.03、6.06、9.09、12.12 kW时，临界风速在强降雨作用下分别提高25.6%、17%、14%以及9%，说明强降雨对隧道火灾烟气纵向通风控制的作用随火源功率的增大而减小。基于前人模型和试验结果建立了强降雨作用下隧道火灾临界风速的量纲一的预测模型，明晰了强降雨影响隧道火灾烟气蔓延及控制的机制。

火灾后如何准确、迅速地评估隧道结构残余承载力，直接影响着应急处置及修复工作的可靠性和经济性。以盾构隧道衬砌结构为研究对象，结合层次分析法和数值模拟确定火灾后结构损伤指标体系，研究各指标对隧道结构残余承载力的影响规律；利用聚类分析理论将损伤程度划分为轻度损伤、中度损伤、严重损伤、极度损伤、破坏5个等级，并基于神经网络建立盾构隧道结构火灾后力学性能评估模型。研究结果表明：损伤面积、剥落深度、混凝土劣化深度、混凝土强度折减和螺栓强度折减是影响盾构隧道火灾后残余承载力的主要因素，随着各因素劣化程度的增加，结构力学性能下降，但下降幅度与表现形式有较大差异；BP神经网络可有效用于盾构隧道火灾后性能评估，预测结果平均误差在10%以内。

现浇及灌浆套筒连接装配式超高墩连续刚构桥(CSHP-B、PSHP-B)具有显著的高柔特性，二者地震诱发碰撞及其影响尚不明晰。鉴于此，设计制作了缩尺比为1/20的主桥和边联模型桥，通过振动台试验探究了非长周期地震动、长周期非脉冲型地震动、近断层脉冲型地震动作用下CSHP-B和PSHP-B主桥与引桥碰撞响应及其影响。结果表明：考虑碰撞后，CSHP-B及PSHP-B主梁(墩顶)峰值位移有所减小，而边联主梁(墩顶)峰值位移有所增加；PSHP-B的主梁(墩顶)峰值位移比CSHP-B大，且PSHP-B主梁峰值位移减小率(-8.6%~-19.8%)以及边联峰值位移增长率(+6.9%~+17.5%)均更大。CSHP-B、PSHP-B主桥与边联峰值碰撞力和碰撞次数随激励强度的增加而增加，且近断层脉冲型地震动激励下碰撞次数相对较少；与CSHP-B相比，PSHP-B的峰值碰撞力更大且碰撞次数更少。碰撞会增加高阶振型对2类主桥主梁位移响应的影响，减小二者的墩底纵筋峰值应变和峰值弯矩(曲率)，且对PSHP-B的损伤发展影响更大。

为避免船舶与桥梁相撞威胁交通运输安全，提出一种设置在桥墩处的内填砂粒永临结合钢管桩围堰防撞设施。参照某桥梁工程，设计、制作缩尺比为1∶25的新型防船撞设施模型，进行水平撞击试验并对比分析有无防撞设施的桥墩模型在撞击荷载作用下撞深和撞击力时程曲线；采用非线性有限元模型，对桥墩撞击响应和破坏过程进行仿真模拟，并与试验结果进行对比，验证其有限元结果的可靠性；结合该实际工程，建立船-防撞设施-桥碰撞有限元模型，开展数值模拟研究，分别计算4组撞击工况中防撞设施对峰值撞击力的削减效率。研究结果表明：相比于无防撞设施的桥墩，新型防船撞设施模型受到撞击后，钢管桩围堰可有效保护船艏，对撞深削减率为34.25%；撞击力峰值和撞击深度的误差分别小于10%和5%，验证了有限元模型的精确性；随着船舶质量和撞击速度的增加，峰值撞击力削减率越大，其中200 000 t级船舶以3.97 m·s^-1减载正撞SZ02#南塔，峰值撞击力削减率达38.11%。因此，内填砂粒耗能材料的钢管桩围堰防船撞设施可较好削力，减轻撞击过程中船舶、桥墩、防撞设施损伤程度，为实际桥梁防撞设计提供参考依据。

冰激振动是影响寒冷地区桥梁行车舒适性和安全性的重要因素。以松花江上流冰期典型简支梁桥为研究对象，采用相似理论，建立桥梁的缩尺模型，通过模型试验探究冰排撞击位置和撞击速度对动冰荷载和桥墩结构响应的影响，解译冰激力作用时程特征，揭示冰激振动耦合作用规律。试验结果表明：撞击后的冰排先发生挤压破碎，后发生纵向劈裂，冰排破碎过程中同时存在碎冰的挤出和剥落现象；破冰棱体结构有很好的破冰效果，试验中冰排在7 cm·s^-1撞击速度下的冰力值大约是52.63 cm·s^-1撞击速度下冰力值的2倍；撞击破冰棱体时的结构响应明显小于撞击圆墩时，在冰排劈裂瞬间横向加速度响应出现并达到峰值，应变和位移响应幅值随冰排速度变化不明显；在冰力加载阶段应变和位移曲线与冰力作用过程吻合较好，可以利用应变和位移响应反演冰力时程，解决了力传感器难以布设的难题。寒区冰激桥墩动力模型试验研究为寒冷地区桥梁的安全评估、结构设计和异常预警提供了数据基础。

阻尼作为桥梁的固有属性，可以显著减小桥梁的动力响应，从而提高行车的安全性和舒适性。然而，为方便求解移动车辆下的空间桥梁动力学方程，通常会忽略桥梁阻尼的影响。因此，以单轴双自由度车辆通过单箱单室空间薄壁箱梁为例，推导了考虑薄壁箱梁阻尼影响下车-桥耦合振动解析解。依据该解析解验证了利用车辆响应或轮胎-桥梁接触点响应识别桥梁扭转-弯曲耦合频率与竖向弯曲频率的可行性。此外，桥梁截面的单对称轴形式使得其质心与剪切中心不重合，导致桥梁横向与扭转运动耦合，而竖向运动相对独立。考虑桥梁双向阻尼特性，即允许为竖向运动和横向-扭转运动分配不同的阻尼比。同时，基于横截面刚性假设推导了车辆的摇摆和竖向接触响应，实现了桥梁扭转-弯曲频率和竖向频率的分离，并通过残余接触点响应技术消除了路面粗糙度的影响。研究结果表明：①通过摇摆和竖向接触响应可分别识别桥梁的前几阶扭转-弯曲耦合频率和竖向频率；②竖向和扭转-弯曲方向的阻尼比只影响自身方向频率的可见性，尤其是高阶频率；③残余接触响应技术表现出一定的鲁棒性，即在较差的路面状态下仍表现出较好的识别效果；④实际工程应用时，建议检测车以10 m·s^-1 (36 km·h^-1)的速度运行。

路面不平度模型是车-桥耦合振动分析的重要组成部分，路面不平度的横向分布及其劣化对分析结果影响较大。鉴于现有研究中对路面劣化进程中的车辆荷载时变因素及路面横向分布特征考虑不足，本文提出了一种时变空间路面非一致激励模型建立方法，并分析其对车-桥耦合系统的影响。首先，基于交通量发展特征及典型高速公路实测数据，建立车辆荷载时变模型；然后融合路面不平度劣化及轮迹横向分布规律，建立时变空间路面模拟方法；最后以一实桥工程为例对时变空间路面模拟过程进行分析，并研究其对车-桥耦合系统响应的影响。研究结果表明：提出的时变车辆荷载模型可以较好地反映交通量及车质量分布的演变规律；随着服役时间的增长，路面位移功率谱密度不断增大，路面横向位移呈凹凸分布，与累计轴载作用次数的分布相对应，桥梁冲击系数及车体加速度均快速增长，增长速率逐渐增大。采用提出的非一致激励路面模型时，桥梁冲击系数及车体加速度对车辆加载位置的变化较为敏感，基本表现为越靠近超车道，数值越小；非一致激励路面模型的冲击系数计算结果基本介于一致激励最差路面与最好路面之间；非一致激励路面模型对车体横向加速度的影响大于竖向加速度，且对横向加速度有放大效应。研究结论可对桥梁动力性能评估及冲击系数取值的制定提供参考。

为了评估车辆在大风中位于双层公铁桁架桥时的行车安全性，采用风洞测试来获取横风作用下双层公铁桁架桥和车辆的相互气动特性。以公铁两用双层桁架和双层客车为研究对象，设计并制作了1∶50几何缩尺比的桥梁和车辆刚性测压模型，公铁两用双层桥桥上共分布有6个汽车车道，桥内共计2个列车车道和4个汽车车道，中间2个为列车车道，其两侧各有2个汽车车道。通过风洞试验测试了汽车-桥组合工况下车辆表面风压分布，分析了双层桁架桥梁桥内桥面上车道横向距离对汽车气动特性的影响，并进一步分析汽车表面的风压系数分布，以探究汽车气动力系数变化机理。研究结果表明：公铁两用双层桁架梁桥中横向车道距离的改变对汽车的侧向力系数和升力系数均有较大影响，其次是偏转力矩系数和翻滚力矩系数，但对汽车阻力系数和俯仰力矩系数影响较小，且具有一定离散性；由于风-隧道效应，双层桁架桥桥内双层客车的侧力系数总是大于静止在桥面上时双层客车的侧力系数；由于双层客车的偏转力矩是侧力作用的结果，故其变化规律与侧力系数相同；侧力系数主要受迎风侧来流大小决定，桥内客车侧力系数总是大于桥上客车侧力系数；双层客车在桁架桥桥上的升力系数大于桥内升力系数。

车辆荷载是大跨桥梁最重要的作用荷载之一，也是大部分桥梁疲劳劣化的最主要原因。但桥梁动态称重系统造价昂贵，无法在桥上分布式布置，桥梁车辆荷载分布信息的动态识别仍是挑战性难题。面向大跨桥梁结构健康监测需求，引入计算机视觉与深度学习技术，建立了一套集成化的桥梁车辆荷载时空分布智能识别系统。首先，研究基于交通监控数据和深度目标检测网络的车辆识别方法，开展车辆目标检测任务的YOLOv7深度网络训练，并通过训练后模型获取单摄像头数据中包含车辆类型与时间等信息的车辆图像；其次，引入HardNet深度特征描述符，建立图像点特征匹配方法，通过分布布置的监控视频数据设计搜索匹配策略，实现车流方向多个监控对应车辆图像数据的匹配，并对监控盲区采用线性插值估计车辆位置，得到车辆在桥梁上的时空分布信息；然后，将各方法集成，建立车辆荷载时空分布识别系统，该系统可结合动态称重数据自动输出车辆荷载时空分布信息与可视化结果，实现从监控数据到车辆荷载时空分布的一体化流程；最后，采用九江长江大桥监控数据进行应用验证。研究结果表明：该系统基于视频数据实现车辆目标识别与匹配追踪，运算耗时小于输入视频时长，对大型车辆匹配准确率达97.62%，可以快速、准确地识别车辆荷载分布信息，该系统对保障桥梁服役安全具有重要的意义，应用前景广阔。

为解决现有基于计算机视觉的车辆称重系统在泛化能力和环境适应性方面的局限，提出了一种基于视觉大模型与机器学习的非接触式动态称重方法。首先，通过视觉大模型设计了一个创新的边缘检测算法，用于精确获取轮胎变形参数;其次，基于Mask-RCNN (Mask-Region-based Convolutional Neural Networks)开发了一个包含完整轮胎字符数据库的通用识别模型，能够准确标记并提取轮胎侧壁的特征信息;进一步，采用LightGBM (Light Gradient Boosting Machine)构建了一个用于预测车辆轮胎与路面接触力的机器学习模型，并验证了其准确性、可行性和有效性。特别地，通过对SUV车辆和载重货车的测试，证明了该方法与传统动态称重系统相比，最大误差不超过5%，显示出高精度和优越性能。该研究提供了一种不需安装传感器的车辆称重技术，操作简便、成本低廉，未来在收费站、高速公路等交通工程领域有着广泛应用前景。

桥梁是公路交通运输网络的重要组成部分。桥梁在使用过程中会出现不同程度的损坏与老化，因此需要定期评估桥梁的健康状态以保证桥梁的安全运营。除了桥梁的模态参数之外，桥梁的影响线也是评价桥梁健康状态的重要指标，在实际工程中得到了广泛的应用。传统方法大多直接从检测车辆过桥时桥梁产生的位移或应变中提取影响线，因此需要在桥梁上布置位移或应变传感器，并在检测车辆测量时限制交通。该文研究了重载车辆与桥梁的耦合作用，利用频率调制技术推导了重载车辆过桥动力学响应的解析解，提出了基于加权多项式调频小波变换的桥梁影响线识别方法，并分别利用数值模拟与缩尺试验对该方法进行了验证。该方法利用重载车辆过桥的竖向加速度而非桥梁的动态位移来提取桥梁影响线，是一种典型的间接测量方法，具有操作简单、现场测量方便的优点。数值模拟的结果表明：得到的重载车辆与桥梁动力学响应的解析解比将重载车辆简化为移动力的经典解析解更加准确，能够更好地反映重载车辆在桥梁不同位置时车桥耦合系统频率变化的特征，利用该方法提取出的桥梁位移影响线与基准影响线吻合良好。缩尺试验的结果表明，该方法在重载车辆不同行驶速度与不同车重的情况下均能准确地识别出桥梁位移影响线。

近年来，随着人口老龄化的加剧以及隧道建造环境越来越恶劣，机器代人成为了当前隧道建设发展的必然趋势。作为当前隧道工程的两大主流施工工法之一，钻爆法相较掘进机法能够适应各种隧道断面形式和地质条件，灵活性和适应性更强，应用更加广泛；同时，得益于大数据、物联网、5G通讯、人工智能等技术的快速发展和深度融合，钻爆法隧道智能建造技术已经得到了迅速的发展，在隧道围岩智能评价与爆破设计、智能施工装备、智能化建造管控平台以及辅助工序装备上均有了一定的积累和突破。由此，在信息技术、隧道建造技术和智能装备进一步融合的基础上，已初步形成了隧道建设新模式——钻爆法隧道智能建造。首先，系统阐述了钻爆法隧道的发展历程，详细介绍了当前钻爆法隧道智能建造体系；其次，介绍了围岩智能评价与智能化爆破设计的相关进展；随后，介绍了智能凿岩台车、智能锚注台车、智能拱架台车、智能湿喷台车及智能衬砌台车的发展历程和智能化提升过程，同时，对当前隧道智能化管控平台技术体系和应用情况进行了说明；之后，在前期的科研成果基础上，针对隧道施工辅助工序中遇到的问题，研发了隧道掌子面勘察测量机器人和掌子面围岩坍塌预警机器人，部分成果已经在现场推广应用。最后，针对智能化机器人在长、大、深埋隧道中自主行进、自主控制和自主作业的难题，提出了探索思路，以期为中国隧道智能化建造技术发展和灾害主动防控提供参考。

随着隧道的埋深、断面尺寸、长度逐渐增大，隧道掌子面围岩的力学参数将直接影响掌子面的稳定性。传统的岩石室内试验方法人力、物力耗费较大，难以指导当前隧道智能化设计和施工，为此，提出了一种基于钻进参数的隧道掌子面围岩单轴抗压强度和弹性模量(R_b-E)解析方法。首先，从能量角度出发，提出了智能型凿岩台车冲击-推进-回转协同破岩过程中机械比能的计算公式。然后，采用数值模拟的方法，模拟智能型凿岩台车的破岩过程。通过动态分析方法，分析了单位体积的围岩在不同围岩单轴抗压强度、弹性模量条件下，钻进速度、围岩“密集单元”内能与围岩单轴抗压强度、弹性模量的动力响应规律。随后，利用能量法，建立了基于钻进参数的隧道掌子面围岩单轴抗压强度、弹性模量解析模型(DP-R_b-E)。最后，依托郑万高铁、宜兴联络线等钻爆法隧道工程开展了现场钻进试验和围岩力学参数测试，验证了该方法的可靠性。研究结果表明：在相同推进压力、冲击压力、回转速度条件下，围岩单轴抗压强度、弹性模量越大，钻进速度越慢，围岩“密集单元”的内能平均值越大；现场验证性试验结果表明，掌子面围岩单轴抗压强度解析结果与实测结果差异率为-5.52%~-20.89%，掌子面围岩弹性模量解析结果与实测结果差异率为-9.01%~-22.03%。

为解决现有隧道掌子面节理裂隙识别方法中存在的识别精度不足、鲁棒性较低以及检测速度较慢等问题，提出了一种名为Mask Region-convolutional Neural Network-EfficientNet(Mask R-CNN-E)的隧道掌子面节理裂隙识别算法。该算法以Mask R-CNN实例分割算法为基础，采用先进的EfficientNet网络作为主干网络，加强了Mask R-CNN算法获取特征信息的能力，从而显著提升了识别精度。EfficientNet通过复合缩放方法(Compound Scaling Method)有效地平衡了网络的深度、宽度和分辨率，使得在计算效率和准确率之间达到了最佳平衡。在模型训练过程中，采用了多尺度训练方式和学习率调整策略poly，以增强算法的鲁棒性。为评估算法的性能，以平均精度值A_m为测试指标，与传统的Mask R-CNN算法开展了对比试验。此外，采用骨架算法对模型检测输出的节理裂隙掩码进行细化处理，以获取更为精确的节理裂隙量化信息。研究结果表明：改进后的算法在预测框平均精度值(b_A_m)和分割平均精度值(s_A_m)上分别达到了0.656和0.436，均显著高于传统方法，表明了其在识别精度上的优势；改进后的Mask R-CNN-E算法在隧道掌子面节理裂隙识别方面有显著提升，尤其在复杂的隧道作业环境中表现出更强的鲁棒性和抗干扰能力；在节理裂隙长度测量方面，算法的误差控制在1.5%~9.8%之间，能够更好地满足工程实际需求。该方法不仅在理论上有较高的精度和鲁棒性，在实际应用中也能提供更为可靠的支持，对于提高隧道工程的安全性和施工效率具有重要意义。

为实现快速、自动化、高精度的隧道掌子面整体监测，基于三维激光点云提出了一种掌子面挤出位移场监测方法，其中包括简单易行、精度高的刚体参照引入方法和隧道非刚体掌子面变形路径追踪技术。首先基于平面应变假设提出了一种基于初期支护纵向方向的稳定刚体参照;然后基于局部小变形刚体假设和二维连续小波表达初期支护的波动特征，并使用多级迭代配准算法修正初期支护的位置，实现刚体参照的配准;最后使用点云法向量聚类算法分割隧道掌子面，并基于局部小变形刚体假设和路径追踪算法获取每期掌子面的位移路径，得到掌子面挤出位移场。对所提方法的有效性在高速公路隧道进行了试验验证，并将估算的掌子面挤出位移结果分别与传统刚体参照下有变形路径追踪和无变形路径追踪的挤出位移进行了定性对比分析，同时又与全站仪监测的挤出结果进行了定量对比分析。结果表明：所提方法能够高精度地监测隧道掌子面的挤出位移场，监测结果与全站仪监测结果对比的中误差为0.83 mm。所提方法可用于掌子面稳定性的监测分析和地质灾害有效预警，从而提高隧道开挖过程的安全性。

接头部位是公路隧道装配式仰拱受力最薄弱的部位，研究接头的力学性能意义重大。首先，预制仰拱采用弯螺栓连接，通过室内试验研究不同轴力分级加载过程中接缝张开量、竖向位移、接头附近表面混凝土应变等变化规律。然后，建立装配式仰拱接头的三维精细化有限元模型，模拟接头连接形式及接触状态，研究不同轴力-弯矩组合荷载作用下装配式仰拱接头变形、竖向位移以及混凝土应力发展规律。研究结果表明：室内试验和数值模拟获得的弯螺栓抗弯性能具有很好的一致性，且接头破坏过程特征也基本一致，即从接缝靠近施力侧压紧，到对侧张开，再到接头靠近施力侧表面混凝土先产生裂缝，紧接着侧面裂缝斜向上方发展逐渐贯通至顶面，混凝土压坏，最终接头破坏；接缝最大张开量和接头转角随着弯矩的增大，先线性增大后曲线形增大；轴力相同时，接头抗弯刚度随弯矩增加而减小；弯矩一定时，接头抗弯刚度随轴力增加而增加。研究成果可为公路隧道装配式仰拱接头设计及力学性能分析提供参考。

近年来中国钻爆法隧道大力倡导机械化全工序建造，这种机械装备集成化的现代施工模式虽可有效提升掘进效率，但超长的机械装备作业线布设距离将会严重滞后二次衬砌支护时机，对软弱破碎岩层的围岩-支护结构稳定性造成威胁。通过调研隧道设计、施工规范关于确定二衬支护时机的相关原则及控制指标，梳理机械化全工序施工的作业线布设方案，提出了钻爆法隧道机械化施工背景下二衬支护时机的动态优化方法，综合围岩弹塑性本构模型，以及喷射混凝土、钢架、锚杆、二次衬砌本构模型，建立了围岩-支护结构相互作用全历程解析方法用于求解承载极限比、荷载分担比，最后计算分析了围岩安全系数的分布规律。结果表明：通过算例分析验证了提出的机械化施工二衬支护时机动态优化方法的有效性；不同强化的初支方案对应了80~120 m的机械装备作业线布设距离(二衬最晚支护时机)，且二次衬砌可分担7%~13%的围岩荷载；80、100、120 m机械装备作业线布设距离对应的初支方案下，围岩整体安全系数分别为1.19、1.30、1.26，均满足安全控制基准。

突涌水是岩溶隧道施工最常见的灾害，不仅会造成大面积涌泥塌方，支护设备等损毁破坏，甚至会造成大量人员伤亡，开展岩溶隧道突涌水灾害后果预测评估对保证隧道施工安全具有重要意义。为此，提出一种基于深度神经网络(DNN)和属性数学理论的岩溶隧道突涌水灾害预测方法，首先基于对国内外103条岩溶突涌水隧道的调查和总结，筛选了7个岩溶致灾因素和3个灾害后果特征指标，建立了包含489组岩溶隧道突水灾害信息数据库；其次，引入K均值聚类算法，根据致灾因素聚类结果和灾害后果将岩溶突涌水灾害划分为4个等级，并进一步分析了不同岩溶突涌水灾害等级对应的各致灾因素的分布区间；在此基础上，采用深度神经网络(DNN)、随机森林(RF)、K近邻(KNN)和AdaBoost四种算法进行岩溶隧道突涌水灾害等级预测，并根据属性数学理论实现了岩溶隧道突涌水灾害等级的概率预测；最后，对所提方法在湖北鸡公岭隧道等工程中进行了应用验证，将预测结果与实际情况进行对比分析，验证了所提方法的准确性和可靠性。相比以往岩溶突涌水灾害等级预测方法，所提出的结合深度神经网络和属性数学理论的岩溶隧道突涌水灾害预测方法不仅可实现对岩溶隧道突涌水灾害等级的自动划分，还可同时获得灾害等级发生的概率，对实际岩溶隧道突涌水灾害预测更为客观全面。

路基湿度状态是影响道路工程全寿命周期服役性能的关键因素之一。准确测量路基湿度、揭示路基湿度演化规律、提出合理的路基湿度调控技术一直是道路工程的重点问题。近年来，随着科学技术的不断发展，在路基湿度调控的相关研究中涌现出了大量新理论、新方法和新技术。聚焦路基湿度测量方法、演化规律以及调控技术3个方面，系统阐述了国内外有关路基湿度的研究现状。综合分析表明，在路基湿度测量方法上，传统破坏性路基湿度测量方法逐渐被低扰动和非扰动测量方法替代，时域反射技术(TDR)、频域反射技术(FDR)和探地雷达技术(GPR)等新技术为路基湿度测量提供了新方法，但在原位、无损、精准和快速测量方面仍有提升空间。在路基湿度演化规律研究上，理论计算、数值分析和缩尺模型试验是揭示路基湿度演化规律的主要研究手段，并从水-力-热多因素耦合下的非饱和土渗流、多孔介质的流动传热、缩尺模型的搭建等方面对路基湿度演化规律进行了研究与分析。然而路基湿度演化受复杂环境的直接影响，具有明显的时空效应，目前的研究成果尚不足以全面、精确地反映路基湿度演化规律。在路基湿度调控技术上，传统的路基内外部排水系统和以粒料隔离层为代表的路基结构在路基湿度调控方面具有显著效果，但由于无法阻隔路基内部的水汽迁移，其调控效果随着服役时间的增加逐渐减弱。以高性能吸疏水材料为代表的新型调控技术可实现路基湿度的主动调控，但尚未实现路基湿度的精细化、智能化调控，未来可向低成本、高效率和高实用性的路基湿度调控技术方向发展。

为了合理表征路基土的永久变形特性，用分数阶Abel黏壶替换黏塑性模型中的整数阶牛顿黏壶，在此基础上串联一个范德普模型，构建了路基土的非线性黏弹塑性元件模型。根据黏弹塑性力学理论，推导了循环荷载下路基土永久变形的力学模型，并使用该模型对长沙典型黏土的永久变形试验结果予以辨识。研究结果表明：分数阶黏弹塑性力学模型能够与永久变形试验曲线很好吻合；荷载的作用时间增长及间歇时间缩短均会导致路基黏土永久变形增大，间歇时间的影响存在临界值，超此临界值永久变形基本不变；循环应力幅值增大或围压减小时，永久变形均随之增大，且累积变形速率变快；永久变形受湿化作用影响显著，含水率小幅增长即可使永久变形成倍增加，且当含水率由中低水平升高至较高水平时，永久变形由塑性安定型转变为塑性蠕变型，发展状态不再收敛。对力学模型参数进行敏感性分析发现，黏弹性参数G₁和η₁对各个影响因素的敏感性极低，黏塑性参数β和η₂与荷载作用时间、荷载间歇时间、循环应力幅值、围压以及含水率等具有较强的相关性，进而建立了参数β和η₂的多元回归方程。验证结果显示推导的力学模型可较为准确地描述路基黏土的永久变形，以用于循环荷载下黏性土路基永久变形的数值计算与分析。

碳化复合桩是由透气管桩(内芯)和MgO搅拌桩(外芯)组成，通过对插入透气管桩的MgO固化土进行碳化形成的复合桩技术。内外芯界面的摩擦特性是影响碳化复合桩荷载传递规律的重要因素，为了研究碳化复合桩内外芯界面的剪切特性，开展了不同法向应力条件下透水混凝土-MgO固化土的直剪试验，分析了碳化时间T_c、MgO掺量w_m和初始含水率w_w对接触面剪切特性的影响，并采用多元线性回归方法建立界面剪切强度的预测模型。试验结果表明：随着碳化时间的增加，曲线类型由“理想弹塑型”向“剪切软化型”转化，最佳碳化时间为6 h的试样剪切强度可达到311 kPa，过长的碳化时间会使土体内部产生裂隙，使得整体强度下降；MgO最优掺量(w_m=20%)下的试样其剪切强度相比于w_m为10%的试样可提高37%；最优含水率为25%的试样其剪切强度可达到257 kPa，低含水率不利于水化反应和碳化反应，会影响试样的界面剪切强度，而当含水率较高(w_w=28%)时，会因水分子填充孔隙造成气体运移速率降低，且水分子会在颗粒表面形成水膜，从而降低固化土的黏聚力和强度；界面剪切强度与法向应力和碳化固化土无侧限抗压强度呈近似线性关系，界面的剪切破坏符合摩尔-库仑准则。

降雨和动荷载作用下花岗岩残积土路基边坡极易发生失稳，采用加筋土技术能够有效增强路基的强度和稳定性。为反映土工织物加筋花岗岩残积土路基边坡在含水率和动荷载影响下的界面动力剪切特性，利用室内大型直剪仪，通过水平循环直剪试验研究了含水率(12%、16%、20%、24%)、竖向应力(50、100、150、200 kPa)和剪切幅值(1、3、6、9 mm)对花岗岩残积土-土工织物界面动力剪切特性的影响，分析了3个因素作用下筋土界面剪应力、竖向变形和剪切模量的变化规律，并对筋土界面剪应力规律进行回归分析。结果表明：循环剪切过程中，高含水率(20%、24%)、大剪切幅值(6、9 mm)下筋土界面呈现剪切软化的发展趋势；不同竖向应力下，12%含水率的筋土界面在循环直剪过程中呈现剪切硬化规律，而24%含水率的界面呈现剪切软化规律，竖向应力的增加能够减缓界面随含水率增加而剪切软化的趋势；含水率为16%时竖向变形最小；界面剪切刚度随含水率和剪切幅值的增加而减小，在循环剪切作用下降幅增大；以Kondner双曲线为基础，根据修正Masing曲线法建立了与含水率相关的滞回圈表达式，计算所得滞回圈曲线与试验结果拟合较好。

软土地区路基在长期交通荷载作用下，容易出现路面开裂、不均匀沉降等问题。桩承式路堤是软土地区最常用的路基加固方法之一，研究其在循环荷载下的动力特性，对于指导交通荷载下路堤的长期沉降控制具有重要意义。然而，现有的研究主要集中于静载下的高路堤，对循环荷载下低路堤工作性能的研究较少。为此,开展了2组模型试验探究循环荷载下筋材对桩承式低路堤荷载传递机制的影响,分析了路堤沉降、荷载传递效率、应力应变分布等的变化特征。研究结果表明：桩承式低路堤在动载作用下产生较大的累积变形，筋材的加入有利于减小累积变形的发展。在所提试验条件下，加筋低路堤的累积变形减小了24.5%；在动载作用下，桩承式低路堤荷载传递效率随着循环次数的增加而逐渐降低，随后保持稳定；加筋增大了荷载传递效率，减小了荷载传递效率的降低幅度。在较大的循环次数和动载幅值下，未加筋低路堤的荷载传递效率持续下降，而加筋路堤缓慢增大；未加筋低路堤在静载作用下较早地形成部分土拱，随着动载的施加，土拱逐渐弱化；加筋低路堤的应力重分布现象有所改善。基于试验结果，提出了动载作用下桩承式低路堤的界定方法，并基于荷载传递效率降低系数，对模型试验中低路堤的工作性能进行了评价。

为了探究地震和降雨耦合作用下路堤边坡稳定性演化以及变形破坏特性，基于离心模型试验和有限元数值模拟方法，针对降雨、地震后降雨、考虑初始降雨的地震后降雨等不同工况下边坡渗流、变形及失稳破坏过程进行了研究，并将试验结果与模拟结果进行对比，分析了地震动力荷载作用对路堤边坡变形的影响以及地震后降雨过程中路堤边坡孔压发展特点、变形演化规律与失稳破坏特征。研究结果表明：地震导致路堤边坡土体不连续变形以及表面张拉裂缝产生，滑移面上土体变形在下部最为明显和集中，且随着土体高度的增大而逐渐减小；与均质路堤边坡相比，含地震裂缝的路堤边坡在地震后降雨下，坡内孔压的发展更为迅速、增幅更大，且土体变形受地震裂缝的影响较大，主要沿着坡肩附近裂缝发展，而均质路堤边坡在降雨中的变形延伸至距离坡肩较远位置；前期降雨增湿作用造成路堤边坡土体饱和度增大和有效应力降低，地震作用下边坡变形明显，地震后降雨导致路堤边坡失稳启动时间提前且变形破坏更为迅速。

为了提出一种用于新开挖膨胀土路堑边坡加固的方法并揭示其作用机理，设计了一种柔性面层+土钉加固结构，并建立了相应设计方法；依托云南某高速公路弱膨胀土路堑边坡加固工程，进行了加固结构设计计算及现场试验；开展了加固结构的受力及变形监测，探究了加固结构的作用机理。研究结果表明：当柔性面层允许边坡法向发生3.0%的膨胀变形时，所受到的法向膨胀应力可较不允许发生膨胀变形时下降61.1%，设计的柔性加固结构可满足稳定性的要求。一年内，在雨季土钉中部轴力普遍出现增长，在旱季离坡面较近的土钉端头轴力显著减小；土钉轴力沿土钉长度方向总体呈现“中间大，两端小”分布，与锚杆框架梁相比，受力更为均匀；柔性面层网面的最大拉应变均出现在阶段性停雨后，具有明显的滞后性，且远小于材料极限伸长率；坡面土压力变化与高强加筋三维网应变变化规律基本一致，雨季呈波动增长，旱季缓慢回落，坡面土压力增值与计算所得膨胀力接近；随着土体雨季增湿膨胀、旱季干燥收缩，钢缆绳轴力变化呈现出缓慢增长、持续衰减及逐渐稳定3个阶段；3个监测点位中边坡坡顶水平位移最大，为5.4 mm，边坡整体稳定。监测结果综合反映了柔性加固结构“以柔治胀”的作用机理。所得结论可为新开挖膨胀土边坡的加固设计和施工提供参考。

植被防护是增强边坡浅层力学稳定性，恢复路域生态环境的重要手段。为了研究草本植物对黄土边坡的加固效应，以典型护坡植被高羊茅为例，获取其各发育阶段根系的形态参数指标，并进行拉伸试验，得到根系力学特性演化规律。此外，通过直剪试验获得了原状根土复合体的抗剪强度参数，采用响应面法分析了各因素对根系加固力学效应的影响程度，并将植物生长状况的跟踪应用于土体强度的演化解释，进而分析根系发育周期内边坡浅层力学稳定性的变化。研究结果表明：根系的形态参数指标均随发育时间而显著增大，根土间的相互作用得到提升，根系对土壤的加固效应逐渐增强，沿土层深度方向呈现出依次减弱的空间差异性；根系的抗拉力、极限延伸率、抗拉强度以及弹性模量均随发育时间呈现正相关关系，且上层根系所能提供的抗拉力最大，对复合体的力学加固效应也最强；根系可以改变土体剪切力学行为特征，增大剪切峰值强度，延长剪切峰值位移，在边坡受到剪切破坏时，能够抵抗更大的极限剪应力，并延长破坏时间，且加固效果随着坡度的提升而显著增大，法向应力、含水率、根面积比对土体的力学效应逐次增强；基于高羊茅根系，优化了Wu-Waldron-Model根土复合体模型中的固土修正因子k，建立了更加精确量化根系固土效应的计算方法。

基于高效、快速、大面积处治膨胀土的工程需求，以聚醚胺-230作为水溶性膨胀土稳定剂并成功实现对膨胀土的快速处治。模拟常规路基施工中配制含水率后的压实填筑方法，讨论聚醚胺水溶液代替水按照掺入配比的方法处治膨胀土的效果与土壤特性变化。通过膨胀、固结与收缩试验比较了膨胀土与不同聚醚胺-膨胀土质量比对应处治土的膨胀、压缩与收缩特性。结果表明：聚醚胺的迅速吸附能抑制并调控膨胀土的膨胀与收缩劣害性，同时使压实处治土展现出土壤结构的强化特性。处治土的膨胀、压缩和收缩指标均显著降低；样品制备为干密度1.62 g·cm^-3时，膨胀土可被处治为低膨胀性、低收缩性、中压缩性的处治土。基于吸附机理，聚醚胺的掺入量主要影响着处治效果，但存在处治极限即无法完全抑制膨胀与收缩特性。主要处治机理通过对扫描电子显微镜图像与膨胀土中黏粒部分的X-衍射分析进行表征，干燥的提取黏粒中蒙皂石层间距1.49 nm变化为处治后的1.36 nm，可解释为聚醚胺的插层效应导致蒙皂石矿物层间的离子水化受到抑制。聚醚胺单层平铺吸附于蒙皂石矿物层间，层间钙离子无法水化至2层水分子以上扩大层间距。土壤颗粒表面水敏性显著降低，土壤微观结构图像直观地揭示了聚醚胺在膨胀土中的吸附导致的水化抑制与土壤结构强化效应。

为了研究生物胶-纤维固化土护坡材料在三维受力下的剪切强度特性，以瓜尔豆胶为胶凝材料，以聚丙烯纤维为增韧筋材，在控制胶-筋配比条件下对黄土开展了一系列三轴压缩试验，分析了应力-应变曲线特征，抗剪强度参数变化规律以及主要破坏形式，并讨论了瓜尔豆胶、聚丙烯纤维对黄土的协同固化机理。试验结果表明：瓜尔豆胶能有效提升小应变时的偏应力值，聚丙烯纤维能有效改变应力-应变曲线形状，当两者同时加入黄土时，不同围压下的应力-应变曲线均表现为持续硬化型，具有良好的破坏韧性及较高的偏应力值，且不受应变大小的影响；瓜尔豆胶和聚丙烯纤维混合有利于提高土体的抗剪强度，随着生物胶含量或纤维含量增加，抗剪强度先增大后减小或逐渐增大，当瓜尔豆胶含量为1.0%，聚丙烯纤维含量为0.5%时，固化黄土的抗剪强度达到最优，相较于素黄土，黏聚力提升了230.6%，内摩擦角提升了24.8%；瓜尔豆胶-聚丙烯纤维搭配可有效抑制土体的侧向变形，最优胶-筋配比下的土样破坏形态为轻微的鼓胀破坏。在瓜尔豆胶的凝胶作用、聚丙烯纤维的拉筋作用及其互促作用的协同下，土体的三轴剪切特性得到全面提升，可为路基边坡防护工程设计参数的选取提供重要的理论依据。

XCC刚性桩复合地基作为处理软土地基而开发的一种新型刚性桩复合地基，相较于传统的刚性桩复合地基具有承载力高、经济效益好等优势，但目前大部分研究未考虑其受荷时桩、土和垫层随时间变化的影响。针对该问题，开展了软土中XCC刚性桩复合地基承载特性时效性模型试验研究，重点测量和分析了表面沉降变化规律、超孔压消散规律、路堤竖向土压力分布、格栅应变、桩土应力比和桩身轴力变化规律等随时间的变化规律，并分析了不同布桩情况下XCC刚性桩和圆形刚性桩复合地基试验结果的差异性。结果表明：截面形状和布桩方式对刚性桩的固结速率并无影响，而XCC刚性桩和梅花形布桩会减少沉降幅度；荷载施加后，不同刚性桩复合地基的路堤竖向土压力会急剧增加到最大值，然后随时间逐渐减小并趋于一个稳定值，土拱高度也会随时间和荷载的增加而逐渐增大并趋于稳定。相同条件下，XCC刚性桩的桩顶土压力要大于圆形桩，梅花形布桩的桩顶土压力略小于矩形布桩；桩顶上方的格栅应变要明显大于桩间土上方的格栅应变，且随时间的增加应变增速逐渐降低，XCC刚性桩和矩形布桩的格栅应变相对较大；不同类型刚性桩复合地基的桩土应力比随时间和荷载的变化曲线皆呈现出先增大然后下降并趋于稳定的趋势，且XCC刚性桩的桩土应力比要相对于圆桩高出约25%；XCC刚性桩的桩身轴力均随时间增加而逐渐增大直至稳定，且随时间的增加，其桩侧摩阻力逐渐增大，中性点位置逐渐下移。

为促进交通基础设施建设的绿色低碳化，隧道宕渣常作为路基填料资源化利用。通过开展大型循环动载三轴试验和颗粒单轴压缩试验，探讨了长期交通荷载下不同含水率宕渣的力学特性演化规律，并分析了宕渣的颗粒破碎及主要母岩成分颗粒的特征强度特性。循环动载三轴试验结果表明：高含水率使得宕渣材料累积塑性变形及体应变显著增加，回弹模量则明显减小；轴向应变累积速率与循环次数关系曲线具有明显的衰减和稳定阶段，且高含水率试样在加载后期累积速率明显提高。由试验前后试样级配特征曲线对比分析可知，循环加载导致宕渣颗粒破碎明显，且破碎程度随试样含水率增大而提高。宕渣中凝灰岩、砂岩及粉砂质泥岩颗粒的单轴压缩试验结果表明：饱和度提高导致单颗粒特征强度降低，且粉砂质泥岩特征强度降低最明显。基于试验结果，建立了宕渣破碎率和最终累积应变关联的表达式，合理预测了长期交通荷载下宕渣材料颗粒破碎的演化规律。