岩质边坡广泛发育确定性结构面和随机结构面，使得岩体具有不连续性和非均质性特征，直接影响边坡的稳定性、变形特征和破坏模式。然而，目前研究较少同时考虑确定性结构面和随机结构面网络对岩质边坡概率稳定性分析和破坏机制的影响。采用离散元方法和结构面网络模拟技术，构建了边坡确定性结构面和随机结构面耦合分析模型，并基于此提出了边坡概率稳定性分析方法，最后以简化岩质边坡模型和锦屏一级水电站左岸坝肩边坡（天然和开挖工况）为例，验证了该方法的有效性。结果表明：（1）提出的方法不仅可以准确模拟确定性结构面与随机结构面网络，而且实现了结构面网络与边坡模型耦合建模；（2）同时考虑确定性结构面和随机结构面边坡概率稳定性分析方法可以获得边坡稳定系数概率分布图，计算结果更全面并符合工程实际；（3）随机结构面网络在开挖边坡工况下对边坡稳定性影响更显著，并且控制边坡的失稳路径和破坏机制。研究成果可为制定岩质边坡开挖和支护方案提供参考，同时为地质灾害防治提供理论依据。

致灾环境因子是滑坡易发性预测建模的输入变量，是指影响滑坡发生、发展和分布的各种边坡自然属性因子。类型齐全且意义明确的致灾环境因子，对提高滑坡易发性结果的准确性和可靠性至关重要。为了进一步明确致灾环境因子的研究现状和未来展望，本研究在Web of Science的核心合集数据库中进行了文献检索，标题中包含“landslide susceptibility”，出版日期范围从20130101−20231231，收集了767篇滑坡易发性英文论文构成文献数据库。首先统计每篇文献中致灾环境因子数量、获取方法、来源、重要性和认可度等信息，然后详述了致灾环境因子的定义和物理意义；之后对致灾环境因子的优化选取/组合方法、因子联接方法、因子误差及其适宜性等特征进行了讨论，为后续预测滑坡易发性时选取致灾环境因子的不确定性研究提供参考。综述结果表明：①文献数据库中共统计出82种致灾环境因子，使用频率较高的因子有40余种，其中坡度、坡向、高程、岩性是使用频率最高的4个因子，坡度、高程、公路密度、岩性、降雨等因子在滑坡易发性预测中的重要性依次增高；②发现采用类型齐全且物理意义明确的致灾环境因子、基于环境因子联接方法来构建模型输入变量、消除环境因子中的随机误差、提升环境因子的适宜性和内在可解释性等研究有利于大幅提升机器学习方法预测滑坡易发性的性能，在未来研究中需要重点关注这些关键问题。

变异函数量化了空间2点地质属性的变异性，对地质统计分析至关重要。当地质数据随空间坐标呈现趋势变化时，正确选择和估计变异函数十分困难。为实现变异函数的模型选择和参数估计，提出了基于贝叶斯理论的变异函数选择方法，采用拉普拉斯近似方法将后验概率分布近似为高斯分布。首先计算出参数的后验概率分布，随后分别计算每个备选变异函数的贝叶斯模型证据，以确定最优模型。探讨了3种模型选择方法在变异函数选择中的适用性，包括贝叶斯模型证据（BME）、Akaike information criterion（AIC）识别准则和Bayesian information criterion（BIC）识别准则。通过实测静力触探试验的锥端阻力数据，说明了该方法，并从模型拟合度和复杂度罚值2个方面比较3种方法在变异函数模型选择中的差异性。研究表明，给定试验数据条件下，BME能够合理地考虑变异函数的拟合度和复杂性；而AIC和BIC识别准则在模型参数个数相同时，仅能反映不同变异函数的拟合度差异，因此，在这种情况下推荐采用BME选择变异函数。本研究方法能够在考虑趋势项参数条件下合理地选择地质统计学变异函数，所选最优变异函数与试验变异函数较一致，为地质统计学分析提供了有效的参考。

位于辽宁省南部的仙人洞国家级自然保护区及毗邻区域，近年来在集中降雨期间多次发生滑坡等地质灾害；然而，针对集中降雨影响下该区域滑坡灾害易发性与风险评价还很少探究，因此亟待开展深入研究，这对有效减轻保护区地质灾害危害、提升地质灾害应急和风险防控能力具有重要意义。首先利用SMOTE-Tomek综合采样法、耦合XGBoost模型，对地形地貌、地质岩性、水文气象和人类工程活动因子等12个指标进行深入分析，以获取滑坡灾害易发性评价结果；其次，着重考虑短时间集中降雨和连续性降雨影响，利用研究区周围4个气象站的日降雨数据，计算2018−2023年平均暴雨强度和3 d累计降雨量，作为危险性评价指标，实现对滑坡灾害危险性的量化评估。在此基础上，考虑承灾体的易损性特点和区域防灾减灾能力，构建适用于研究区的多因子滑坡灾害风险评价模型，进而得到滑坡灾害风险评价分区图。结果表明：较高及以上等级风险区约占研究区总面积的10%，主要分布在仙人洞镇东北部、步云山乡北部、长岭镇北部和荷花山镇西南部。未来应重点关注滑坡地质灾害风险较高的仙人洞镇和步云山乡，加强监测和预警工作，为整个研究区的地质灾害防控提供决策支持。

水阻力是影响库岸滑坡运动速度的关键因素之一，为了量化库岸滑坡入水的阻力计算，并进一步为库岸滑坡入水速度的分析提供试验数据和理论基础，设计了入水阻力系数的测试试验，基于水下试块动力学与运动学方程建立了水阻力系数计算模型。采用无量纲化分析方法对试验结果进行了分析，研究了各无量纲因子对水阻力系数的影响，通过多元线性回归分析得出了水阻力系数理论公式。以2018年10月11日西藏自治区达江县白格滑坡第1次滑坡为例，应用水阻力系数理论公式对白格滑坡速度进行了计算，并与其他方法得出的速度计算结果进行了对比分析。结果表明：随着相对速度的增加，水阻力系数整体呈现先上升后下降的趋势；随着相对横截面积增加，水阻力系数减小。水阻力系数理论公式的拟合度R²=0.77，表明理论公式具有较好准确度。与现有计算结果相比，在考虑水阻力的情况下白格滑坡最大运动速度减小了23.5%，最大速度差值为8.5 m/s，最大速度时刻延后了7.7 s。研究提出了水阻力系数计算模型，初步解决了水阻力系数取值困难的问题，有利于提高库岸滑坡入水速度的预测精度。

基于传统接触式测量无法满足楔形危岩体施工快速高效安全需求的现状，本研究采用非接触测量的方法获取与分析楔形危岩体参数，通过得到的参数分析楔形危岩体在不同工况下的稳定性。以某抽水蓄能电站上水库楔形危岩体为例，在工程地质野外精细调查的基础上，开展了三维激光扫描野外测量，获取了楔形危岩体高精度点云数据。采用最小二乘法拟合得到临空面所在的平面，确定楔形体所在边坡的坡角和坡高。运用局部点云拟合的办法确定法向量，将得到的法向量通过计算求出结构面产状。结合Alpha Shapes方法计算得出危岩体体积，利用刚体极限平衡法对楔形危岩体进行稳定性评价。结果表明：在天然、暴雨和地震工况下，楔形危岩体的稳定性系数分别为：1.131（基本稳定）、0.896（不稳定）和0.917（不稳定）。本研究将非接触测量与智能识别运用到楔形危岩体的稳定性评价中，整体用时102 min，大大提高了稳定性评价效率并降低了工程施工的风险，为今后危岩体稳定性的快速评价提供了新方法。

自2003年三峡库区蓄水以来，木鱼包滑坡持续变形，严重威胁长江航运和库区人民生命财产安全。为全面精准地分析滑坡地表变形信息，采用斯坦福永久散射体−多时相InSAR（StaMPS-MTI）技术和短基线集时序InSAR（SBAS-InSAR）技术结合哨兵一号数据反演木鱼包滑坡2017−2022年的地表形变，并与全球导航卫星系统（GNSS）监测数据进行对比分析，结合2种技术的优点，点面结合对滑坡的时空变形特征进行了分区研究。研究结果表明：InSAR技术得到的形变信息可靠，2种时序InSAR技术各有优劣；对比各个分区的形变速率区间值，滑坡东侧坡面（−30.6～−46.2 mm/a）>主滑面东侧（−25.2～−37.8 mm/a）>主滑面西侧（−21.5～−31.5 mm/a）。在InSAR形变结果和前人研究基础上，对木鱼包滑坡变形模式进行了总结：木鱼包滑坡变形受降雨和库水影响，分为整体变形和局部变形2种。在高水位运行期，滑坡受浮托减重作用发生整体变形，库水阈值约为168 m。强降雨入渗岩体使地下水位升高，促使整体变形的同时，影响浅层土体和破碎岩体导致局部变形。在库水位下降期，滑坡受浮托减重和动水压力共同影响，其中浮托减重作用占主导地位，动水压力存在约36 d的滞后时间。在低水位运行期和库水位上升期，整体变形停止，强降雨使局部变形区发生变形。研究结果证明时序InSAR技术可以有效识别和监测滑坡，可以为地质灾害防治、风险评价提供技术支撑。

近年来，反映地表变形因子的合成孔径雷达干涉测量InSAR（interferometric synthetic aperture radar）数据被逐渐引入到滑坡易发性评价中。然而这些研究未考虑SAR影像差异，特别是在高山峡谷区InSAR升、降轨成像效果差别大，对地表变形的反映存在较大误差。为了在滑坡易发性评价中更加准确地使用InSAR数据，选择象鼻岭水电站库区作为研究区，经过指标因子相关性分析后，选择了和高山峡谷区滑坡发生相关的11个孕灾因子与升、降轨InSAR变形数据组合进行滑坡易发性评价。比较是否使用变形数据和使用不同变形数据之间的结果发现，在易发性评价中补充采样点较稀疏的升轨数据反而会降低易发性评价精度，补充采样点较多的降轨数据能一定程度上提高2.7%的易发性精度（AUC$= $0.9248）。研究表明，InSAR变形数据作为因子引入滑坡易发性评价中会影响评价结果，在高山峡谷区选用合适的InSAR变形数据可提高易发性评价精度。

考虑斜坡地貌特征的运动学三维模拟是山区公路危岩崩塌灾害损伤评价的重要依据，其计算结果亦可支撑崩塌灾害治理。基于实地调查和无人机航测，分析了研究区危岩分布、物质组成和灾变特征，并采用RocPro3D软件进行危岩崩塌运动学三维模拟，对灾害损伤情况进行评价，并计算不同粒径落石和防护设施下的工程治理效果。结果表明，构造挤压和临空卸荷产生的组合节理切割形成了危岩，底部风化凹腔降低了危岩稳定性，后缘裂隙静水推力和裂隙渗水是危岩崩塌的典型诱因；危岩崩塌后运动速度和冲击能量先增大后减小，弹跳高度起伏波动且整体趋于降低；研究区危岩带对坡脚管理用房具有重大威胁，清方至危岩直径低于0.8 m，并采用高6.0 m、防护能级1000 kJ的被动防护网是有效的处置措施；危岩崩塌运动迹线空间分布局部集中位置应适当增强防护。运动学三维模拟能够获取危岩崩塌运动迹线、速度、能量、弹跳高度和单元密度等信息，突破了二维剖面计算在空间上的局限性，对灾害损伤评价和地质灾害防治具有重要意义。

滑坡碎屑流是一种常见的地质灾害，它有着规模宏大、滑动距离远、速度快的特征，而山坡沟谷等地形会影响滑坡碎屑流的运动轨迹，进而对其产生阻拦、转向、堆积等一系列影响，所以滑坡碎屑流不仅仅只有简单的直线路径，受到地形因素的影响，其运动路径复杂多样。本研究主要基于滑坡碎屑流不同运动轨迹中的聚合行为，采用EDEM软件，分析对称聚合型滑坡碎屑流在不同聚合角度中的运动冲击和堆积特性。研究结果表明：①聚合角度对于运动速度的影响：聚合角度越大，颗粒到达聚合点时沿主坡道的速度分量v_y越小，滑坡碎屑流分离程度越高，滑坡滑动时间越长；②聚合角度对于堆积形态的影响：聚合角度越大，滑坡稳定在坡脚处，其堆积区的形态，在滑道一侧的长度越长，而在拦挡结构处的高度越小；③聚合角度对于冲击性能的影响：聚合角度越大，对拦挡结构的冲击力峰值越低且越晚出现峰值；在停止运动形成静态堆积区后的残余冲击力也越低，残余冲击力的值也与冲击力峰值越接近。研究成果为滑坡碎屑流复杂路径运动深入研究提供了基础作用，为滑坡碎屑流防治结构优化提供了理论参考。

软弱土的压缩指数$ {C_{\mathrm{c}}} $和回弹指数$ {C_{\mathrm{s}}} $是计算土体沉降和回弹的重要参数，采用机器学习算法可高效预测$ {C_{\mathrm{c}}} $和$ {C_{\mathrm{s}}} $，减少室内试验周期和费用。引入孔压静力触探（CPTU）原位测试数据，利用土类指数${I_{\mathrm{c}}}$量化土层信息，融合室内试验和原位测试数据，改进遗传算法优化的BP神经网络（GA-BPNN），实现多输出功能，同时预测$ {C_{\mathrm{c}}} $和$ {C_{\mathrm{s}}} $。通过相关性分析，确定多输出GA-BPNN模型输入参数，利用TC 304标准场地数据库，将预测结果与多输出BPNN模型、单输出GA-BPNN模型比较，进而验证多输出GA-BPNN模型能效，并获得预训练模型参数。在南京有限场地数据条件下，进一步讨论多输出GA-BPNN模型的优越性，分析预训练、原位测试数据对模型效果的影响，最后进行敏感性分析。结果表明，利用标准场地数据获得预训练多输出GA-BPNN模型，在有限数据条件下，可有效预测$ {C_{\mathrm{c}}} $和$ {C_{\mathrm{s}}} $；加入原位测试数据的的GA-BPNN模型预测$ {C_{\mathrm{c}}} $(${R^2} = 0.96$)和$ {C_{\mathrm{s}}} $(${R^2} = 0.97$)精确度较高，预测结果更加接近实测值，预测结果相关性与已有研究保持一致。通过预训练的多输出GA-BPNN模型，可在有限场地数据条件下，快速准确预测软弱土的$ {C_{\mathrm{c}}} $和$ {C_{\mathrm{s}}} $，对工程实践中的多元参数预测具有良好的应用前景。

排山楼金矿床是华北克拉通北缘一处大型金矿床，矿床赋存于太古宇建平群中，受EW向和NE向2组韧性剪切带控制，与燕山期花岗岩类关系密切，长久以来关于其矿床成因类型存在较大争议。本研究以近年新揭露的T4矿体为研究对象，系统开展矿床地质和C、O、S、Pb同位素研究，厘定成矿流体和物质来源，探讨其矿床成因。结果表明：矿石热液碳酸盐矿物δ¹³C_V-PDB值为−7.0‰～−2.1‰，δ¹⁸O_V-SMOW值为12.2‰～16.7‰。相较于高于庄组白云质大理岩，热液碳酸盐矿物C同位素组成基本一致，但O同位素组成明显亏损，暗示成矿流体中的C来源于高于庄组白云质大理岩的溶解。矿石黄铁矿δ³⁴S_V-CDT值介于0.5‰～7.5‰之间，其双峰值（2.9‰和6.7‰）与建平群变质岩和燕山期花岗岩类δ³⁴S_V-CDT值一致，表明S主要来源于建平群变质岩和燕山期岩浆硫的混合。矿石黄铁矿²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值分别为16.585～18.432，15.299～15.698，37.159～38.982。在Pb演化图解中主要投点于地幔和下地壳区域，表明排山楼金矿床铅以壳幔混合为主，金属来源于建平群变质岩和燕山期花岗岩类。结合晚中生代区域构造−岩浆演化背景，认为在晚白垩世华北克拉通北缘区域伸展、岩石圈快速减薄的背景下，排山楼地区韧性剪切作用导致前寒武纪岩石发生动力变质作用形成含矿变质热液，运移过程中有岩浆热液、大气降水及围岩成矿物质参与，最终在构造有利部位发生水岩反应导致成矿物质迅速沉淀，排山楼金矿床成因类型为造山型金矿。

川东北地区二叠系大隆组、吴家坪组和茅口组中3套黑色富有机质页岩获页岩气勘探的重大发现，开辟了接替五峰组−龙一段海相页岩气勘探开发的新领域。基于岩石学、沉积学和地球化学分析，探讨了这3套黑色富有机质页岩的沉积特征及其沉积古环境的演化过程，综合分析了川东北地区二叠纪中晚期富有机质页岩沉积时期的古环境差异及有机质富集的控制因素。结果表明，茅口组、吴家坪组及大隆组富有机质页岩具有强烈的非均质性，其发育控制因素也存在显著差异。其中，茅口组三段沉积期受强上升流、弱火山和弱热液活动影响，气候温暖湿润，伴随有极高的初级生产力、低陆源输入及缺氧硫化的水体条件；吴家坪组二段所对应的沉积环境具备高生产力、低陆源输入、季节性上升流、弱热液活动及间隙硫化−硫化条件的特征；大隆组受强热液、上升流和岛弧火山的影响，其所对应的沉积环境具有高初级生产力、低陆源输入及间隙硫化−硫化条件的特征。研究结果进一步揭示了多重地质事件对富有机质页岩的复杂耦合作用，构建了多重地质事件联控的富有机质页岩成因模式，为海相页岩气勘探有利区提供了理论依据及模型支持。

受制于走滑断裂内部强烈的非均质性、储集类型多样及流体分布复杂的影响，走滑断裂内部裂缝带、破碎带和溶蚀带之间的测井响应复杂多变，为有效利用成像及常规测井资料识别走滑断裂内部3特征带造成了困难。引入XGboost算法建立模型，以提高对走滑断裂内部3特征带的识别精度。分析了走滑断裂内部3特征带的测井响应特征，优选敏感测井曲线构建基于均值及方差的特征向量空间集，采用极端梯度提升算法，建立了走滑断裂溶蚀带、破碎带和裂缝带的XGBoost回归预测模型，并通过多分类评价指标对XGBoost模型的关键参数进行调优，提高了走滑断裂内部特征带的识别精度。利用构建的XGBoost模型对研究区走滑断裂内部特征带进行了识别，其中总样本数234个，识别正确样本208个，识别正确率达88.89%；预测结果表明在走滑断裂内部特征带中，裂缝带分布范围最广，破碎带其次，溶蚀带最窄，这与实际走滑断裂内部特征带的分布范围相符。基于XGBoost算法的走滑断裂内部特征带识别模型能够有效地识别裂缝带、破碎带和溶蚀带，从而有助于对走滑断裂内部尺度更小的溶蚀孔洞及裂缝储集空间的分布进行更为有效的分析，对走滑断裂内部结构的精细刻画有一定借鉴意义。

膏岩层控气是重要的天然气富集成藏模式，现有膏岩层控气研究集中于实验测试与定性描述，缺乏对膏盐层分布的三维表征。为此，研发了膏盐层与气水层井震结合相控三维建模新技术，具体包括膏盐层测井解释及相控三维建模、膏盐层地震遗传反演三维建模、膏盐层井震结合三维建模、沉积微相控制的气水层三维建模及膏盐层与气水层三维融合建模5个关键技术环节，应用于分析四川盆地铁山坡飞仙关组膏盐层的控气性，建立了膏盐层与气水层井震结合相控三维模型，定量刻画了研究区内膏盐层的控气非均质性，实现了对膏盐层控气的三维可视化定量表征。结果表明：铁山坡飞仙关组膏盐层平面上除Ⅰ区和Ⅱ区中部局部范围外，其余大部分区域呈连续片状分布，纵向上具有多层、薄层、厚度强非均质分布等特征；呈现出封盖控气性、降储控气性和使气藏复杂化3类控气特征模式，显示了研究区膏盐层控气的强非均质性。研究成果为研究区天然气非均衡规模高效开发提供了可靠的模型基础与地质认识。

鉴于覆盖区找矿信息的识别和提取难度大，在覆盖区寻找斑岩铜矿面临巨大困难和挑战。斑岩铜矿中的矿体以低品位的金属硫化物为主，是否可以形成气体异常并确定矿体的延伸情况有待进一步研究。利用便携式气体快速分析仪在普朗斑岩铜矿区开展了H₂S和SO₂气体地球化学测量试验性研究。结果表明铜矿体上方可以形成很好的H₂S和SO₂气体地球化学异常，说明该方法能够揭示深部隐伏矿体等有效信息，通过异常在空间上的分布情况能够推测矿体在走向和倾向的延伸方向。二者协同性较好、浓度异常分布较为连续的部位具有很好的找矿潜力，是一种非常适合覆盖区斑岩铜矿矿产勘查的有效工作手段，为隐伏矿产勘查提供了新思路和新方法。

粒度分析可以判别地层沉积环境和评价储层渗透性，对碎屑岩油气储层评价十分重要。以四川盆地天府气田沙溪庙组致密砂岩储层为研究对象，分析了碎屑岩颗粒大小和形状对储层渗透性的影响，结合粒度中值M、粒度C值、分选系数等参数，提出了一个综合表征粒度的指示参数PI，对颗粒粒度比较敏感的测井参数自然伽马、光电吸收截面指数和中子进行主成分分析，降维成一个主成分参数，建立了粒度指示参数PI与主成分参数的指数关系模型，结合测试及测井资料，分析了粒度指示参数PI与储层产能的相关关系。统计了天府气田沙溪庙组7口井8个测试气层段，并通过上述方法计算了7口井的粒度指示参数PI值，分析了测试段无阻流量与粒度指示参数PI的响应关系。结果显示：天府气田沙溪庙组测试段无阻流量与粒度指示参数PI的累加值X呈指数关系，其相关系数R²达到0.85。研究说明：对于岩性以中−细粒砂岩为主，粒级变化大，且储集空间以残余粒间孔为主的储层，粒度指示参数PI在一定程度上可以指示该种类型储层的产能大小。

川南地区五峰−龙马溪组页岩气储层在多个地区出现低电阻异常现象。统计显示，低阻页岩（<10 Ω·m）与构造断裂带在空间分布上存在叠合关系。为揭示页岩电阻率与构造断裂带之间的关联机制，基于薄片鉴定、X射线衍射分析、激光拉曼光谱分析、全岩沥青反射率测定以及常规物性分析等手段，确定了页岩试样的岩石学特征和地球化学特征；基于三轴压缩物理模拟试验确定了变形过程中页岩试样电阻率的变化特征，明确了裂缝发育及盐水的侵入对页岩低阻现象的影响。结果表明：黏土矿物、黄铁矿和高热演化程度有机质相对均一的页岩试样，在饱和不同浓度盐水后，电阻率显著降低，且电阻率降低幅度（95.07%～98.70%）与盐水质量浓度之间存在正相关关系；饱和盐水的页岩试样受压破裂后电阻率进一步降低，范围介于5.7～25.7 Ω·m之间（平均值为13.3 Ω·m），且页岩试样饱和盐水后的电阻率与其破裂后的电阻率符合正相关线性关系。页岩内部裂缝系统的发育后导电流体的侵入，是页岩电阻率降低的主要控制因素。页岩受压破裂后电阻率的降低幅度受到入侵溶液浓度和裂缝发育程度的双重影响。研究成果解释并补充了构造断裂带对页岩电阻率的影响机制，丰富了低阻页岩成因机制理论，对低阻页岩层段的勘探开发具有重要意义。

江南造山带中段幕阜山地区已成为我国重要的稀有金属资源基地之一。断峰山地区伟晶岩型铌钽矿床是幕阜山复式花岗岩体西北缘唯一的大型矿床，其成因及物理化学条件不明确。新发现的微斜长石伟晶岩型铌钽矿化脉体中铌钽铁矿、石榴子石和电气石共生，其中石榴子石的成因研究可为该类型Nb-Ta成矿作用研究提供良好的制约。以断峰山地区成矿与未成矿2种微斜长石伟晶岩脉中石榴子石为研究对象，进行了背散射电子（BSE）和阴极发光（CL）微观结构观察、电子探针（EPMA）和激光电感耦合等离子质谱（LA-ICP-MS）原位微区主微量元素分析，探讨石榴子石成因及其对微斜长石伟晶岩成矿作用的指示。断峰山地区伟晶岩中的石榴子石均为岩浆成因，形成于中高温、中低压力环境，属于铁铝榴石−锰铝榴石（Alm_48.61-Sps_48.21）固溶体系列。成矿微斜长石伟晶岩脉中石榴子石以铁铝榴石为主（Sps_42.56-Alm_54.63），而未成矿微斜长石伟晶岩脉中石榴子石以锰铝榴石为主（Sps_58.93-Alm_37.18）。成矿微斜长石伟晶岩中石榴子石多与铌钽铁矿等共生，具有低的Mn、Nb和Ta元素含量，且由核部到边部Mn含量降低Fe含量增加，这可能是由于铌钽矿物的结晶导致，表明石榴子石中Nb、Ta、Fe、Mn等元素的演化关系可以指示幕阜山地区Nb-Ta成矿。

江南造山带中段幕阜山地区发育规模巨大的早白垩世Li-Be-Cs-Nb-Ta等稀有金属和Pb-Zn-Cu-Au-Sb等有色金属岩浆−热液成矿系统。幕阜山岩体南、北缘的湘东北和鄂南地区具有相同的成矿物质基础，但现有矿产勘探成果差距明显，可能是构造变形差异所致。本研究通过构造解析、古应力场反演以及矿床分布规律，探讨了鄂南地区的构造控矿作用。构造解析表明E-W走向江南断裂形成于新元古代，保存了三叠纪由S向N的逆冲作用、晚白垩世断层上盘向SE的正断作用和古近纪E-W走向左行剪切作用；而NE-SW走向长坪断裂形成于中侏罗世燕山运动，记录了早白垩世晚期左行走滑、晚白垩世正断作用和古近纪晚期右行走滑。基于断层滑移矢量反演的古应力场揭示鄂南地区经历了早白垩世晚期走滑（近N-S向最大主应力）、晚白垩世NW-SE走向伸展、古近纪早期走滑（NE-SW向最大主应力）和古近纪中−晚期NE-SW走向伸展的应力场演化历史。结合研究区的金属矿床分布特征，认为鄂南地区NE-SW走向主干断裂的次级近平行断裂或与其相交的NW-SE走向和近E-W走向断裂具有较好的金属矿产勘探潜力。

物源性质对于我国近海盆地古近系沉积与储层发育具有重要的控制作用，然而受限于取心成本与地震资料多解性，相关认识缺少直观证据支撑。渭河地堑为新生代断陷盆地，区域地质研究揭示其南北物源体系差异显著，其构造背景、物源配置与近海盆地具有较强的可类比性。基于渭河地堑野外露头与系统采样进行锆石U-Pb年代学、铸体薄片、背散射以及X衍射分析，对渭河地堑南北砂体物源体系、沉积及储层特征进行了精细解剖。研究表明，北部花城剖面碎屑锆石具有华北克拉通2个典型古老峰值以及对应加里东与海西运动的年轻峰值，层序底部砾岩砾石类型以碳酸盐岩、钙质碎屑岩以及变质岩为主，具备鲜明的渭北隆起物源特征；南部骊山周缘剖面碎屑锆石以加里东晚期与印支晚期峰值为主，砾石类型以花岗岩与变质岩为主，具备鲜明的南部秦岭物源区特征。渭北隆起碳酸盐岩物源区对应沉积体规模小且富泥，储层中泥质与钙质含量高。南部秦岭造山带对应沉积体展布规模大，多旋回富砂沉积，储层以砂砾岩、净砂岩为主，储层钙质含量低。不同类型物源体系为储层及后续成岩作用提供了物质基础与先决条件。渭河地堑野外露头的系统分析可以为我国近海盆地相关研究提供借鉴。

砾岩作为一类特殊的油气储集层，理解其沉积成因及发育规律对于准确预测优质储层的分布至关重要。基于岩心描述、岩矿鉴定、重矿物与粒度分析等研究，结合测井、录井等资料，明确了准噶尔盆地玛东斜坡区下三叠统百口泉组砾岩的沉积特征、空间展布规律与沉积物来源，厘清了该组砾岩的沉积机制并构建了其沉积模式。研究结果表明，玛东斜坡区百口泉组沉积于浅水扇三角洲，扇体发育了扇三角洲平原、扇三角洲前缘、前扇三角洲3个亚相，包括泥石流、水上辫状河道、洪泛沉积、水下泥石流、水下主干河道、水下分支河道、砂质碎屑流、远砂坝、前扇三角洲泥共9种沉积微相，其中包含了10类岩相。结合研究区早三叠世由干旱转为湿润的古气候背景，确定该组砾岩为洪水诱发重力流的沉积产物，具有岩相组合复杂、事件性沉积标志显著、沉积模式受古气候主导、后期湖浪改造明显等特点。在空间上，玛东斜坡区百口泉组砾岩自下而上粒度逐渐变细，体现出湖侵的退覆式沉积序列，同时呈现出泥石流、水下泥石流和水下河道沉积多期叠置的特点。研究结果可为下一步油气勘探开发提供理论支持。

潜在岩溶地质灾害威胁粤港澳大湾区广州、深圳等核心城市安全及其地下空间开发与利用。标准贯入试验是岩溶地层勘察的必备手段之一，为土层划分、承载力评估、基础选型等提供重要依据。针对传统的标准贯入试验提高工程成本并受操作人员技能水平影响较大的问题，本研究提出了一种快速且准确获取岩溶区土层标贯击数的新方法。以深圳市岩溶区为例，收集了1006组土层标贯数据，建立了一个11-5-1结构的单隐藏层神经网络模型，该模型仅拥有5个神经元，具有解析解，易于计算。研究结果显示，该神经网络模型的决定系数达到了0.93，表明模型拥有高度的准确性；模型因子平均值为1.04，变异系数介于9%～23%。总体上，模型精度高，预测偏差离散性低。讨论了影响模型稳定性和预测性能的多种因素，如隐藏层神经元数量、数据标准化方法、激活函数选择、数据分割比例和随机抽样效应等。通过在深圳市龙岗区2个独立工程案例的应用，验证了该神经网络模型在工程实践中的实用价值。本研究为未来岩溶区工程勘察方法的发展提供了重要参考。

支护管的受力特性分析是顶管管幕结构设计的基础，其保证了隧道开挖的安全。为了分析隧道开挖过程中顶管管幕力学特性，基于Pasternak模型构建管幕底部支护管力学解析模型，充分利用位移、转角、弯矩和剪力连续性条件，推导出支护管位移及内力方程，且计算结果更接近于工程实测应变，证明模型具有适用性。同时以秦淮新河段顶管管幕为例，通过分析支护管最大应变变化规律优选出合理的管幕直径。研究表明：初期管径对管幕底部支护管支护性能影响较大，后期随管径增大影响逐渐减小至平稳；开挖步长和管间间距对支护管支护性能呈正相关影响，小管径时对支护管最大应变影响更明显；管间距对支护管纵向应变影响较小，管幕卸载杠杆作用可有效将开挖区卸载值传递至非开挖区，从而保证管幕开挖面稳定性。

随着大型工程项目的日益增多，工程中的岩土极限问题也频繁出现，致使采用数值方法处理时，经常面对极端的模型变形问题。传统有限元法在处理极端的模型变形，特别是采用低阶单元分析时，往往会产生收敛问题、体积锁定问题以及网格严重畸变而导致的应力失准问题。寻找一种新的方法进行数值分析具有重要意义。光滑有限元法是一种有效改进传统有限元法固有缺陷，提高求解精度和收敛速度的算法。基于光滑有限元法，结合一种修正的Mohr-Coulomb屈服准则和线性搜索优化算法，建立了岩土体弹塑性计算模型。最后，针对经典的条形基础承载力模型和边坡模型进行验算，数值计算结果与参考解均吻合较好。结果表明光滑有限元法的计算精度明显优于传统有限元法，验证了本研究算法的可行性和实用性。本研究采用光滑有限元法建立的计算模型进一步提高了岩土体弹塑性问题的计算精度，降低了采用传统有限元法分析时存在的计算误差及网格畸变引起的应力失准问题。

在澜沧江中上游大华桥水电站的左岸分布着大量顺层陡倾岩质边坡，库区独特的工程地质条件为其提供了良好的变形孕育环境，因倾倒变形体失稳崩落形成的滑坡堆积物在库区分布广泛，这对水电工程的运行和维护造成了极大困难。为了研究顺层陡倾岩质边坡的演化过程、倾倒模式以及倾倒变形破坏机理，以库区左岸微风化板岩为参照原型配置相似材料，采用室内底摩擦模型试验方法，分析不同坡角、层面倾角、结构面产状条件下边坡的变形破坏特征。结果表明：①顺层陡倾岩质边坡主要倾倒破坏模式为拉裂−倾倒式，在演化初期坡脚处岩体由于应力集中最先发生弯曲变形，并由坡体前缘逐渐向中后部发展，坡表中部的岩体也逐渐由顺倾转变为直立至反倾状态，并在重力作用下加速向临空面方向弯曲倾倒，当变形到达一定程度时将沿着最大弯曲部位或结构面发生拉裂折断，最终岩块将会沿着拉裂面产生滑移甚至崩落。②通过对比试验模型的坡体参数及变形特征，将7组模型边坡大致分为3类：近直立顺层岩质缓坡、陡倾角顺层岩质陡坡、近直立顺层岩质陡坡。相较于坡角，岩层倾角对顺层陡倾岩质边坡倾倒变形破坏的影响更大；非垂直于层面的缓倾结构面比垂直于层面的结构面更容易引起顺层陡倾边坡的倾倒变形破坏，且相较于外倾结构面，当坡体发育内倾结构面时发生倾倒变形破坏的规模更大。③从变形阶段的角度将斜坡的变形演化过程划分为初始变形阶段、倾倒变形阶段、倾倒破坏阶段。④从机理上将顺层陡倾岩质边坡发生倾倒变形破坏的过程划分为应力调整阶段、弯曲−蠕变阶段、弯曲−拉裂阶段、倾倒−崩滑阶段；根据倾倒区的变形程度将变形破坏后的斜坡划分为强倾倒区、弱倾倒区和稳定区。研究成果可为顺层陡倾岩质边坡的演化过程、倾倒模式以及倾倒变形破坏机理的研究提供参考。

藏东南雅鲁藏布江流域冰川型泥石流规模大、持续时间长、冲击力强，由于传统方法难以定量描述大尺度泥石流形成机理问题，根据桑谷沟流域泥石流现场实地调研、无人机航拍、卫星影像信息以及地质气象数据，揭示桑谷沟泥石流的暴发与物源、降雨量等因素之间关系，提出了一种联合InSAR与RAMMS技术全面分析泥石流爆发前物源形变过程与爆发期间泥石流运动特征的方法。基于SBAS-InSAR技术，针对桑谷沟泥石流2次爆发期间的形变进行分析，结合卫星影像图、无人机影像以及现场勘察，实现了桑谷沟泥石流灾害爆发前形变过程反演和灾变趋势预测；采用RAMMS泥石流数值模拟软件对桑谷沟泥石流爆发期间运动过程进行了模拟。研究表明：①通过InSAR技术解算桑谷沟泥石流LOS向形变，坡体长期处于蠕滑状态；物源区内最大形变速率为139 mm/a，流通区内速率最大为46 mm/a，堆积区速率最大为20 mm/a；降雨作用为泥石流发育提供了大量的松散来源。②根据不同步时状态下泥石流堆积深度和流速状态，将研究区演进过程划分为初始运动、加速运动、减速−最终3个阶段。该方法联合冰川泥石流形变历史分析和运动过程模拟，对泥石流发展趋势及预测提供科学依据，并为工程防治设计提供参考。

为建立高寒地区地下水微生物−毒理指标（细菌菌落总数（total bacteria count，简称TBC）、总大肠杆菌菌落总数（total coliforms count，简称TCC））预测模型，以我国西南高原地区某一水源地地下水微生物−毒理指标（TBC、TCC）为研究对象，通过正交试验设计，改变温度、pH值、孔隙率等外部环境条件，开展室内批试验，获取了不同孔隙率、取样深度，流出溶液的温度、pH值、化学需氧量（chemical oxygen demand，简称COD）、氧化还原电位（oxidation-reduction potential，简称ORP）等地下水水质指标及地下水中TBC和TCC值，然后分别以TBC、TCC为目标，以取样深度、溶液温度、pH值、土壤孔隙率、ORP、COD为影响因素，基于Levenberg-Marquardt（LM）优化的神经网络（BPNN）算法，建立了高寒地区地下水微生物−毒理指标的预测模型。结果表明，TBC、TCC模型的预测结果与试验结果的变化趋势一致，且最大相对误差均小于15%（TBC、TCC模型的最大相对误差分别为11.52%，14.55%），符合工程要求。该方法可用于高寒地区地下水微生物−毒理指标的预测，可为高原地区地下水资源可持续利用和污染的有效防治提供科学依据，并为地下水中TBC、TCC的测定提供新的思路。

河水−地下水的相互转换影响着水化学的成分组成及演化规律，进而影响着水生态环境，因此了解其水化学成分的来源及演化机制具有重要意义。以中国典型干旱区玛纳斯河流域为研究区，运用水化学图解、离子比例系数分析和反向水文地球化学演化等方法，对该流域不同地貌的河水−地下水水化学特征、主要离子组分来源和演化规律开展了研究。结果表明，随地貌和河水−地下水转化关系的变化，河水和地下水水化学类型主要从HCO₃·SO₄-Ca型逐渐演化为Cl-Na型，水化学变化的自然驱动因素由水岩作用变为蒸发浓缩；在脱节段，水体水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Ca型，主要受到溶滤作用；在河水−地下水交换段上游，主要为SO₄·Cl-Na型，主要发生溶滤和混合作用；交互段下游水化学类型主要为Cl-Na型，主要受蒸发作用影响；反向演化结果进一步定量分析了研究区水岩作用的影响，沿地下水流方向，发生了钠长石和钙长石的沉淀，白云石、石膏、Ca-蒙脱石和岩盐的溶解，以及Na-Mg、Ca-Mg的正向阳离子交换。研究结果可为干旱半干旱地区的水环境保护和可持续管理提供科学依据。

当环境处在氧化还原波动时，含Fe（Ⅱ）黏土矿物如何影响Cr（Ⅲ）的吸附解吸和价态转化，值得深入研究。通过制备氧化态、还原态、还原再氧化态3种不同状态的蒙脱石，对Cr（Ⅲ）进行了吸附实验，测定吸附值、Fe（Ⅱ）/总Fe、羟基自由基浓度以及价态变化，并且对吸附前后的蒙脱石固体材料进行了X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外吸收光谱仪（FTIR）表征。结果显示，氧化态和还原态蒙脱石对Cr（Ⅲ）的吸附率随pH值的增大而增加，还原态蒙脱石吸附率最高，因为铁含量最高，这2种状态下不发生价态变化。而还原再氧化态蒙脱石的吸附率最小，是由于Fe（Ⅱ）迅速将氧气活化产生羟基自由基，Cr（Ⅲ）被迅速氧化为Cr（Ⅵ），pH值越低，氧化率越高，在8 h测得Cr（Ⅵ）又被还原性物质Fe（Ⅱ）再次还原为Cr（Ⅲ）。通过Fe（Ⅱ）/总Fe值及羟基自由基浓度变化，验证了氧化还原环境发生改变，Fe（Ⅱ）的消耗率和羟基自由基的生成率有较高的相关性。通过实验可以发现，还原再氧化后会产生羟基自由基，影响Cr（Ⅲ）的吸附解吸，并且强氧化性的羟基自由基可以氧化Cr（Ⅲ）为有毒的Cr（Ⅵ），验证了地下环境氧化还原波动后会使铬出现“返黄”的假定。