近年来，山区地质灾害，如滑坡、岩崩和泥石流，已对中国多个地区的公共安全和基础设施构成了严重威胁。由于这些灾害具有突发性强、隐匿性高和破坏性大等特点，受灾地区通常缺乏足够的地质和地形信息，导致无法准确评估地面承载力，从而影响救援车辆的通行性。这一问题严重制约了救援人员和装备的及时到达，影响了应急救援的效率。因此，亟待解决应急救灾、工程抢险“生命通道”的快速开辟问题。目标区域地面力学的远程、快速、精准勘测是解决上述重大需求的首要前提。

目前，针对陌生区域地面力学的远程勘测，主要采用天基遥感和空基物探两种技术。这些技术属于非接触、非原位测量，无法快速、准确地获取地面力学信息。因此，基于触土部件与土体相互作用的接触式测量技术成为实现地面力学精准探测的必然选择。接触式测量技术经历了静力触探仪和动力触探仪的发展历程。其中，静力触探仪通过匀速贯入土体，实时测量锥尖、侧壁阻力和孔隙水压力，依据经验公式计算土体力学参数；动力触探仪（如海洋鱼雷锚）则通过测量贯入过程中的阻力和孔隙水压力，利用半经验模型估算饱和土体的不排水抗剪强度，但不能直接获取内聚力、内摩擦角等关键参数。虽然这些方法能进行原位测量，但仍属于人工抵近探测范畴，无法实现远程、实时勘测。为此，课题组创新性地提出了自落式动力触探的技术手段，以解决哑区地面力学远程、快速、精准探测问题。

为突破以往的经验模型、半经验模型及空腔膨胀模型，未能充分考虑摩擦阻力项的影响以及土体在贯入过程中的动态响应的瓶颈，本文基于实验室的冲击贯入试验系统，开展考虑土体与贯入仪摩擦效应的阻力模型构建研究。本文通过试验研究、数值仿真和理论建模，深入探讨了贯入过程中的摩擦效应，并建立了考虑摩擦效应的阻力模型。

具体而言，本文首先通过摩擦特性试验平台，系统测量了贯入仪与土体等效界面的摩擦系数，研究了不同土体在不同含水率下，摩擦系数随着界面相对速度和法向压力变化的规律。试验结果表明：贯入仪-土体等效界面的摩擦系数随着界面相对速度增加呈指数型衰减，并最终趋于稳定。

接着，本文进行了与摩擦特性试验对应工况的室内冲击贯入试验，并利用Abaqus软件中的耦合欧拉-拉格朗日（CEL）方法对贯入过程进行了数值模拟。在该模型中，摩擦系数根据摩擦特性试验结果设置，土体力学参数通过室内三轴试验标定。仿真结果表明，使用变摩擦系数的加速度时程曲线在贯入结束阶段出现“突增”现象，而对应的常摩擦系数则未出现此现象，与试验结果和已有文献一致，表明变摩擦系数能更好的描述贯入过程中贯入仪与土体之间的摩擦效应。

最后，本文对传统的不可压缩动态空腔膨胀模型进行创新性改进，提出了考虑摩擦效应和土体可压缩性的动态空腔膨胀模型。改进后的模型具有以下显著优势：（1）能够更准确地表征贯入仪-土体界面的摩擦动力学行为；（2）能够更真实地反映土体在低速贯入过程中的动态响应特性。通过级数展开方法获得的解析解进行典型工况的参数反演，验证了模型的可靠性。反演结果表明，内聚力和内摩擦角的反演误差分别控制在25%和15%以内。该理论突破为自落式动力触探技术的工程应用提供了新的解析工具，对推动岩土工程原位测试技术的发展具有重要的理论价值和工程指导意义。