1.3　研究内容

本书主要围绕高混凝土坝的结构安全与优化两方面进行阐述，具体涉及到高混凝土坝宏观力学参数研究、高混凝土坝坝基岩体力学模型研究、高混凝土坝稳定安全设计理论研究、高混凝土重力坝坝基失稳机理及控制标准研究、高混凝土坝温度控制理论及温控仿真平台研究、高混凝土坝体形优化理论研究等内容。

1.在高混凝土坝宏观力学参数研究方面

（1）采用随机场理论和逾渗（Percolation）临界理论，研究用有限个小尺度试块抗剪试验结果，确定坝基软弱结构面、岩体、大体积混凝土以及混凝土坝基面宏观抗剪强度的理论计算公式，以解决由于室内试验带来的尺寸效应问题。该部分详细内容见本书第2章。

（2）综合采用凸集模型理论、有限元方法和序列二次规划优化方法，探讨高混凝土坝在设计参数统计信息不足以采用概率模型时，而采用高混凝土坝的非概率可靠度分析方法。该部分详细内容见本书第4章。

2.在高混凝土坝坝基岩体力学模型研究方面

针对高混凝土坝坝基的岩体工程特性，研究坝基岩体材料本构关系、屈服准则、计算模型等因素对坝基抗滑稳定分析结果的影响，以得到与非线性有限元方法相匹配的选取原则，同时研究岩体的弹塑性损伤耦合本构模型在高混凝土坝坝基稳定分析中的适应性。该部分详细内容见本书第3章。

3.在高混凝土坝稳定安全设计理论方面

（1）针对我国现行设计规范的不足，研究基于刚体极限平衡法的重力坝抗滑稳定设计表达式及分项系数。该部分详细内容见本书第5章。

（2）针对我国现行设计规范对于有限元法的稳定计算结果缺乏配套设计标准的问题，研究基于强度储备系数法或超载法的重力坝和拱坝稳定分析方法。该部分详细内容见本书第6章。

4.在高混凝土重力坝坝基失稳机理及控制标准研究方面

高重力坝复杂坝基失稳机理的研究是为了揭示大坝失稳的渐进破坏过程，是研究大坝基于变形破坏过程的整体稳定标准的前提条件。本书在“九五”攻关研究成果的基础上，进一步研究基于等比例和等保证率方法的非线性有限元方法模拟大坝的整个破坏过程和失稳机理，以及稳定临界准则的理论公式。该部分详细内容见本书第7章。

5.在高混凝土坝温控防裂控制理论及温控仿真平台研究方面

（1）研究用于混凝土坝施工期温度应力仿真计算的混凝土非线性徐变模型及数值实现方法。

（2）针对现有的混凝土徐变温度应力分析中不足，研究具有时间效应的混凝土非线性本构模型和屈服准则来模拟温度应力的发展变化过程，以及时跟踪温度裂缝的宏观发生、扩展过程。

（3）鉴于无网格法适用于裂缝的跟踪计算，探讨应用无网格法求解混凝土坝温度开裂分析的基本算法。

（4）针对目前现行规范对于高混凝土坝开裂安全标准偏低的问题，考虑大体积混凝土强度随龄期增长的变异性、外界气温条件变化等因素，研究基于可靠度和随机理论模型，以从可靠度角度评价大体积混凝土坝发生温度裂缝的可能性。

（5）鉴于目前高拱坝横缝开度的可灌性对于整个工程施工进度的重要性，考虑施工期瞬时温度荷载作用，研究基于接触力学分析方法的高拱坝横缝开度模拟方法。

（6）在上述研究成果的基础上，研究构建高混凝土坝从施工期至运行期的大型非线性温控仿真平台。

该部分详细内容见本书第8章。

6.在高混凝土坝体形优化理论研究方面

（1）针对碾压混凝土坝本身的特点，研究基于不同材料分区造价的碾压混凝土重力坝整体体形优化方法，以获得更合理的坝体断面和材料分区。

（2）针对基于拱梁分载法和复合形法的拱坝体形优化方法的不足，研究基于全有限元法和SQP（Sequential Quadratic Programming of Method序列二次规划法）的拱坝多目标体形优化方法，以充分考虑复杂地基和施工过程对体形优化结果的影响。

该部分详细内容见本书第9章。