大口径急曲线顶管施工技术已经在上海地区得到成功的应用，但曲线顶管施工对周围土体稳定性影响和管体结构受力、位移的空间变化有待深入研究和探讨。本文试图从经典弹性力学基本原理出发，利用壳体理论和温克尔假设建立曲线顶管与土体相互作用的三维力学模型，以模拟曲线顶管在软土地层中的施工力学性态。文章给出了曲线顶管纵向和法向位移的理论解，并进而给出了结构的内力和地层抗力；与具体工程实测位移比较表明，两者具有相当的一致性，这也说明了本文理论结果的合理性。

基于自然邻结点近似位移函数提出了一种用于求解弹性力学平面问题的无网格局部Petrov-Galerkin方法。这种方法在结构的求解域Ω内任意布置离散的结点，并且利用需求解点的自然邻结点和Voronoi结构来构造整体求解的近似位移函数。对于构造好的近似位移函数，在局部的Delaunay三角形子域上采用局部Petrov-Galerkin方法建立整体求解的平衡控制方程，这样平衡方程的积分可在背景三角形积分网格的形心上解析计算得到，而采用标准Galerkin方法的自然单元法需要三个数值积分点。该方法能够准确地施加边界条件，得到的系统矩阵是带状稀疏矩阵，对软件用户来说，它还是一种完全的、真正的无网格方法。所得计算结果表明，本文方法的计算精度与有限元法四边形单元相当，但计算和形成系统平衡方程的时间比有限元法四边形单元提高了将近一倍，是一种理想的数值求解方法。

地层数据模型是建立数字三维地层信息管理系统的核心技术。基于钻孔信息的地层数据模型采用面向对象的方法，其数据结构的类层次关系、模型的构造过程等条理清晰，能与面向对象的编程语言有机结合，十分适合工程地质和岩土工程学科。而借助于Delaunay三角网不但可以用来构造二维和三维拓扑关系，而且可以处理地层数据模型中的断层等突变信息。利用这一数据模型，可以较好的模拟三维地质实体的真实景观。

本文围绕优化反演分析中计算收敛速度、精度和稳定性问题，着重就传统和现代两类优化方法开展以下三方面的研究：（1）将阻尼最小二乘法与遗传算法耦合起来，发展了阻尼最小二乘—遗传混合算法；（2）将两类混合优化方法：阻尼最小二乘—遗传算法和模拟退火—遗传算法较早地用于优化反演分析；（3）结合基坑工程算例，对单纯形法、阻尼最小二乘法、遗传算法、模拟退火—遗传算法和阻尼最小二乘—遗传算法进行了比较分析。结果表明：与单纯形法等传统的优化方法相比，基于遗传算法的一类现代优化方法具有较好的全局收敛性；与常规的遗传算法相比，阻尼最小二乘—遗传和模拟退火—遗传等算法有效地提高了优化反演的计算搜索速度和精度。

A method for direct imposition of essential boundary condition and treatment of material discontinuity in element free galerkin (EFG) method is presented. By using the actual displacements at the nodes on the essential boundary and the material interface in each material domain, the stiffness matrix and load vector at an integral point have been rewritten and transformed. As a result, the proposed method yields a positive, symmetrical and banded global stiffness matrix like it is in finite element methods and has the advantages of stabilization and easy implementation as compared to the penalty method, the Lagrange method, and other methods. Numerical results indicate that the present method is effective and retains high rates of convergence for both displacements and energy.