装配式桥墩在桥梁施工领域得到广泛的应用，常受偶然爆炸或恐怖袭击的打击影响。为研究爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素的影响规律，采用ANSYS/Workbench建立了近场爆炸荷载作用下的装配式桥墩数值模型，基于桥墩剩余承载力，提出以破坏参数D作为抗爆性指标，以炸药当量、爆心距离、初始预应力大小、节段数和剪力键的设置为损伤因素，分析了５种因素对桥墩损伤程度影响。在此基础上，利用灰色关联分析法衡量爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素之间关联度的指标与贡献度。结果表明：增大初始预应力、节段间设置剪力键其破坏参数D的综合降低率为32.1%、29.6%，均能有效降低墩柱的损伤，与装配式桥墩抗爆受损有良好的关联性; 而增加剪力键高度和节段数为12%、7.2%，对墩柱损伤影响较小; 5种因素对爆炸荷载下装配式桥墩损伤影响的关联度从大到小为：TNT当量、爆心距离、初张拉预应力、剪力键的设置、节段数量。装配式桥墩抗爆设计中，可优先考虑提高初张拉预应力大小、设置剪力键等关联度较大的因素，灰色关联分析法对爆炸荷载下装配式桥墩损伤因素分析具有一定的参考性。

为了简便而准确地获取爆破荷载下硬岩地下洞室围岩损伤范围，以某待建重要地下洞室工程为研究背景，采用理论分析和数值模拟的方法，根据爆破设计方案，建立不同药量条件下多段延时爆破累积损伤计算模型，利用等效爆破荷载的方法和LSDYNA完全重启动技术，得到多段延时爆破荷载作用下的爆破振动数据和围岩累积损伤范围。分析地下洞室围岩累积损伤效应，研究爆破振动与围岩累积损伤范围之间的相关性。研究结果表明：诱导地下洞室周边围岩损伤的荷载主要来自于二圈孔和周边孔爆破，其中洞室拱顶围岩损伤范围(2.21 m)明显大于拱腰围岩损伤范围(2.05 m); 爆破全时程振动曲线的峰值处于掏槽孔延期时间范围内，与造成洞室周边围岩损伤的爆破段位不一致，应以对围岩损伤影响较大爆破段位的质点峰值振动速度研究与围岩损伤范围的相关性; 建立了围岩累积损伤范围与爆破药量、爆心距和质点峰值振动速度之间的量化关系，得到了可通过任意爆心距处质点峰值振动速度推断围岩累积损伤范围的函数关系式，为控制围岩爆破损伤提供依据。

为了研究晶质石墨矿石试样在冲击荷载作用下的破碎能耗特征，采用 50 mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置，设置气压间隔为0.1 MPa，0.2~0.6 MPa共5组冲击气压，进行不同加载速率条件下石墨矿石试样冲击压缩试验，并分析石墨矿石试样破碎能耗规律。试验结果表明：在冲击荷载作用下，石墨矿石试样的动态抗压强度与平均应变率具有较强的三阶多项式关系，且石墨矿石在冲击荷载作用下具有动态硬化作用，其动态抗压强度随着应变率的增大呈非线性增大，呈现明显的应变率效应; 石墨矿石试样破碎耗能与入射能具有显著的对数关系，随着入射能增大，试样破碎耗能也随之增大，但其试样破碎耗能所占比例随应变率增大逐渐由0.38下降至0.11; 随着平均应变率增大，石墨矿石试样破碎耗能密度呈非线性增长，具有较强的应变率效应; 石墨矿石试样的破碎平均粒径与破碎耗能密度具有显著的三阶多项式相关关系，随着石墨矿石试样耗能密度增加，石墨矿石试样破碎程度加剧，可以采用石墨矿石试样破碎块度平均粒径实现对石墨矿石试样破碎程度进行定量描述。

为分析不同单位面积炸药量及不同截面应力下的钢筋混凝土立柱爆破后破坏特征及应变演化规律，以弹性力学理论为基础，利用自主研制的单轴惯性动载力学模型试验系统对12个钢筋混凝土立柱进行爆破试验。当钢筋混凝土立柱上部截面应力为0 MPa时对应单位面积炸药量为0.11 kg/m2、0.23 kg/m2、0.27 kg/m2; 上部截面应力为2 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m2、0.18 kg/m2、0.23 kg/m2;上部截面应力为3 MPa时对应单位面积炸药量为0.18 kg/m2、0.23 kg/m2、0.32 kg/m2; 上部截面应力为4 MPa时对应单位面积炸药量为0.13 kg/m2、0.18 kg/m2、0.23 kg/m2，并且运用数值仿真模拟软件对不同截面应力影响爆破效果进行模拟分析。定义纵向中轴线破碎距离来描述立柱爆破后的破碎范围，通过理论推导、现场试验及数值模拟软件分析不同影响因素下的中轴线破碎距离及应变演化规律得出：随着截面应力的增加，越接近中轴线的耦合切向应力越大，与加载方向垂直的耦合切向拉应力相对减小; 当单位面积炸药量约小于0.15 kg/m2时，随立柱截面应力增大，立柱中轴线破碎距离不断减小; 当单位面积炸药量约大于0.15 kg/m2时，随着截面应力的递增，中轴线破碎距离不断增大，立柱的切向拉应变峰值呈上升趋势，径向压应变峰值绝对值逐渐减小; 当截面应力一定时，随着单位面积炸药量的增加，立柱纵向中轴线破碎距离增大，但是增长幅度却随着单位面积炸药量的增加而减小，同时立柱的切向拉应变峰值增大，径向压应变峰值绝对值也呈上升趋势; 随着截面应力的增大，立柱损伤云图中轴线上损伤距离不断增大，且裂纹倾向于加载轴向扩展，进一步验证试验结论的正确性。

针对青岛地铁13号线嘉陵江路站~香江路站区间隧道面临的邻近既有建筑物施工难题, 提出了一种新的邻近建筑物的机械开挖联合爆破施工方案, 方案中使用台阶法进行开挖, 上台阶处于软弱地层, 使用机械法进行掘进, 下台阶处于坚硬地层, 使用钻爆法进行掘进。应用FLAC3D数值计算软件并使用基于爆破等效荷载的方法, 对机械开挖联合爆破施工方案和传统全断面爆破方案所导致的邻近建筑物振速进行对比分析。结果表明: 机械开挖联合爆破方案下, 各个监测点的振速峰值较全断面爆破均有显著减小, 最大降幅为61.1%, 在工程允许的范围内, 论证了新方案的合理性。通过建筑物沉降、围岩塑性区、建筑物振速等指标对机械开挖联合爆破方案的开挖进尺和装药量等施工参数进行了比选, 最终确定上台阶机械开挖进尺为0.5 m。并对优化后的参数施工效果进行了监测评价, 使用机械开挖联合爆破施工方案顺利地解决了工程中遇到的难题, 并将预计工期缩短3个月, 说明了提出的爆破施工方案及参数的合理性, 以及计算结果的有效性。

爆破作为大规模、高效益的破岩方法, 在隧道工程中广泛应用, 但不可避免地给邻近建构筑物和围岩带来一些不良影响, 其中以爆破振动为首。电子雷管起爆延时精确、安全可靠, 可以实现对爆破振动强度与频谱的主动控制, 是降低爆破地震效应的有效手段。为探究电子起爆条件下雷管位置和数量对爆破振动频谱的影响, 通过现场试验和数值计算相结合的方法, 归纳总结了起爆点分别位于靠近装药段底部、装药段顶部、装药段中部、装药段顶部底部同时起爆、装药段均匀分布两起爆点同时起爆五种不同起爆条件的爆破振动主频特征; 基于黏弹性介质爆破振动频谱表达式, 从爆源叠加的角度通过分析不同工况中的爆炸荷载特征, 研究了不同起爆点工况下爆破振动的频谱特性, 从机理上揭示了雷管布置对爆破振动频率的影响机制与规律。结果表明: 装药段均匀分布两起爆点同时起爆条件下爆破振动频率最高, 中点起爆和顶部底部同时起爆次之, 顶部、底部单点起爆最低。改变雷管位置或数量实质上是将整个装药段分段同时引爆, 等效为多个子爆源叠加, 分段越多, 子爆源装药长度越短, 爆轰过程缩短, 炸药在孔内的能量释放率提高, 爆炸荷载上升速率越快, 爆破振动频率越高。随着爆心距的增大, 雷管位置对爆破振动频率的影响收敛。研究结论对基于爆破振动频率控制的起爆方案优选具有指导意义, 在隧道开挖等地下工程具有广泛的应用前景。

基于地震荷载作用下尾砂发生液化现象，本文提出一种增强尾砂抗震液化特性的方法，即玄武岩纤维加筋尾砂。为验证纤维加筋尾砂的抗液化特性效果及其机理，运用动三轴仪对纤维加筋尾粉砂展开一系列动力试验，研究了同质量分数(0.3%)下不同长度(3、6、9、12、15、18 mm)以及相同长度(9 mm)下不同质量分数(01%、03%、05%、07%、0.9%)的纤维对尾砂抗液化性能影响。结果表明，纤维加筋尾砂能够有效提升尾砂的抗液化特性。就增强尾砂的抗液化效果而言，纤维存在最优长度和最优掺量分别为9 mm、0.3%。通过SEM发现，玄武岩纤维填充在尾砂颗粒的孔隙与裂隙中，并与尾砂颗粒发生缠绕、包裹等现象，甚至一些被包裹的纤维之间相互弯曲交织，构建成三维网状的“桥梁”纽带。

为考察萘系减水剂(FDN-C)在土体固化中的应用效果, 在高塑性黏土中掺加不同用量FDN-C, 与木质素磺酸钙(CA-LS)对比, 分析其对压实荷载、无侧限抗压强度等力学性能的影响, 并对固化处理后试样粒度、微观结构、结合水以及矿物成分和官能团等进行分析, 研究FDN-C对土壤颗粒的作用机理。结果表明: 与CA-LS类似, FDN-C也可起到降低压实荷载, 提高土体无侧限抗压强度的作用, 在掺量超过土样质量的0.7%后, 掺加FDN-C试样的压实荷载更低, 添加两种减水剂试样的无侧限抗压强度相当; FDN-C和CA-LS均可通过分散土中的“假粉粒”, 降低土颗粒表面结合水膜厚度及减少颗粒间距, 使土颗粒间更密实, 从而提高土体的工程性质; 不同的是, CA-LS降低弱结合水膜厚度能力较强, FDN-C降低强结合水膜厚度能力较强。CA-LS分子中较多可交联的游离空位使其具有一定的粘合性, 可以使土颗粒更好地胶结到一起, 而未发现FDN-C有类似作用。

选用7种不同3D端钩钢纤维掺量的混凝土开口梁构件为研究对象进行了三点弯曲试验, 结合数字图像相关(DIC)技术研究了不同3D端钩钢纤维掺量对混凝土开口梁构件抗弯性能的影响。结果表明, 3D端钩钢纤维混凝土开口梁构件具有优异的抗弯韧性, 其荷载-裂缝开口位移(CMOD)曲线有两个峰值, 除3D端钩钢纤维掺量为25 kg/m3的构件的第二峰值与第一峰值之比为0.91外, 其他含3D端钩钢纤维构件的第二峰值与第一峰值之比均大于1。基于分析得到了不同3D端钩钢纤维掺量下混凝土开口梁构件的CMOD-挠度关系以及耗散能分布情况。根据DIC数据分析结果, 验证了平截面假定在不同3D端钩钢纤维掺量下混凝土开口梁构件抗弯分析中的适用性, 并得出了弯曲过程中中性轴位置的变化规律。基于3D端钩钢纤维的拉拔过程分析了3D端钩钢纤维混凝土的拉伸与弯曲破坏机理。

为了解冻融环境下泡沫混凝土的单轴压缩特性, 分别对4种密度(500、600、800和1 000 kg/m3)的泡沫混凝土进行了变加载速率(10~100 N/s)的试验研究, 并基于X-CT重构了冻融环境下泡沫混凝土的孔隙结构模型。在此基础上, 研究了单轴压缩过程荷载-位移曲线的特征及其影响因素, 并借助回归分析和灰关联理论分析了泡沫混凝土密度、冻融循环次数及加载速率与抗压强度的关联程度。结果表明: 冻融循环后泡沫混凝土单轴压缩过程荷载-位移曲线的切线模量大幅减小, 非线性特征加强; 冻融循环后试件孔隙率增大, 孔径分布离散化程度加强。冻融环境下泡沫混凝土抗压强度与密度等级之间始终保持指数关系, 相关系数均在0.9以上; 泡沫混凝土密度等级与抗压强度联系最为紧密, 其次是冻融循环次数和加载速率, 灰关联度均在0.65以上。