1.2 水利工程中的力学问题概述

水利工程的发展是和科学技术的进步息息相关的，其中工程力学的不断发展起了重要的促进作用，做出了突出的贡献。例如，水坝是水利工程中的典型建筑物，往往反映各个不同历史时期的工程技术水平。早期的水坝均凭借经验设计，因而垮坝的记录很多，比较著名的有西班牙洛尔卡（Lorca）附近的蓬特斯（Puentes）重力坝，曾于1648年和1802年两次被洪水冲垮，到1884年才得到第三次重建。直到19世纪中叶以后，随着混凝土结构的广泛应用、钢筋混凝土结构的出现以及土力学和岩石力学的发展，坝工设计才有了初步的理论和方法，1866年在法国弗兰（Furan）河上用现代技术建成当时世界上最高的古夫尔-登伐（Couffre-d′ Enfer）重力坝（高60m）。

进入20世纪以来，随着坝工技术的提高和基于工程力学基础的坝工设计理论的进一步发展，坝工迅速发展。以美国和西欧为例，高于15m的大坝数目，从20世纪初期的190座增加到20世纪50年代的2850座。坝的高度也在不断突破，如1936年在美国科罗拉多（Colorado）河上建成高221.4m的胡佛（Hoover）重力拱坝；1962年在瑞士建成高285m的大狄克逊（Grand Dixence）坝；在苏联，1980年建成高达300m的努列克（Hypek）土石坝，1985年建成高335m的罗贡（PoryH）土石坝。此外，中国1997年建成高240m的二滩拱坝，2010年建成小湾拱坝（294.5m），2015年全面竣工溪洛渡拱坝（285.5m）等。在此期间，水坝的质量也在相应提高，垮坝比例在大幅度减小。据统计，美国与西欧15m以上大坝的垮坝比例，从1900—1909年的4.7%，减小到了1950—1959年的0.4%。

力学是一门独立的基础学科，是有关力、运动和介质（固体、液体、气体），宏、细、微观力学性质的学科，研究对象以机械运动为主，及其同物理、化学、生物运动耦合的现象。力学又是一门技术学科，研究能量和力以及它们与固体、液体及气体的平衡、变形或运动的关系。力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分，静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。

水利工程主要通过工程技术手段，控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利的目的。由于水利工程的复杂性，在水利工程设计、施工及管理实践中会涉及许多力学问题。

（1）涉及理论力学、材料力学、水力学、结构力学、土力学、岩石力学等基础力学问题。这些多在本科阶段完成学习。

（2）也涉及弹性力学、塑性力学、流变力学、损伤断裂力学等难题。这些需要在研究生阶段深入学习。

1.2.1 水利工程中的基础力学问题

1.2.1.1 水利工程中的理论力学问题

理论力学是研究物体机械运动一般规律的学科，内容分为两大部分：工程静力学和工程动力学。工程静力学研究物体在力系作用下的平衡规律及力学的简化；工程动力学从几何角度研究物体的机械运动以及研究物体运动变化与所受力之间的关系，其内容又分为运动学和动力学两部分。

水利工程中的理论力学问题具体如下。

（1）水利工程中的静力学问题：水利工程中的不同建筑物，如水闸、水坝、水电站、渡槽、桥梁、隧洞等，为了承受一定荷载以满足各种使用要求，其受力一般必须满足力系的平衡条件，比如设计水电站的厂房结构时，要先对屋架、吊车梁、柱、基础等构件进行受力分析，根据应用力系的平衡条件求出这些力中的未知量，然后设计这些构件的断面尺寸及钢筋的配置等。静力学研究是水利工程建设的基础。

（2）水利工程中的运动学问题：水工建筑物在泄洪时的水流和发电过程中的水流的运动规律研究离不开运动学理论；水电站厂房里的吊车门机在起吊水轮机、发电机、闸门等设备时，设备的运动轨迹可以根据运动学理论进行计算。

（3）水利工程中的动力学问题：研究物体在不平衡力系作用下将如何运动，涉及物体本身的属性和所作用的力，并对物体的机械运动做全面的分析。如水电站厂房结构、桥梁和大坝在动荷载作用下的振动，以及各类建筑物的抗震问题等；溢流坝泄洪时水流对坝体的作用力，水力发电过程的水锤现象，水流流过水轮机对其产生的作用力，溢洪道泄槽中水流的运动规律及转弯时的运动稳定问题等；还有起重机起吊或重物下降时突然刹车所发生的超重现象，定向爆破山石的落点估计等都要用到动力学理论。

1.2.1.2 水利工程中的材料力学、结构力学问题

材料力学是研究构件的强度、刚度和稳定性规律的学科，它的任务是建立构件在外力作用下的应力、应变、位移等的理论公式，确定材料的破坏准则，对构件进行强度、刚度、稳定性计算和评价。

结构力学是研究工程结构在静力、动力等各种荷载，温度变化，支座位移等因素作用下强度、刚度和稳定性的计算原理、计算方法以及结构组成规律和合理形式的一门学科。

水工建筑物既对水起制约作用，又承受水的作用。其中有服务于多目标的通用性水工结构物，如各种水坝、水闸、隧洞、渡槽、泵站、堤防和整治建筑物等；也有服务于单目标的专用结构物，如水电站厂房与压力管道、船闸与升船机、码头、水处理厂和水土保持等建筑物。

水利工程中水工建筑物的设计、优化和验证与材料力学、结构力学关系非常密切。水工建筑物的结构形式、尺寸、材料、细部结构和地基处理措施等诸多因素的确定，水工结构的应力、变形、沉降、稳定性和耐久性等诸方面是否符合要求的验证，均得依靠材料力学、结构力学等力学的理论分析、实验研究和数值计算的结果给出量化的回答。因此，建设高标准的水利工程必须具有高水平的力学研究手段。

研究上述水工结构的工作条件，描述其在外来因素（如水压、结构自重、泥沙压力、渗透压力、温度变化、地震载荷等）作用下引起的内部响应（如变形、应力、塑性屈服区或脆性开裂区等）是材料力学、结构力学等力学学科的任务，也是建立水工结构的设计理论、分析和优化方法以及制定水工结构设计规范标准的重要依据。因此可以说，材料力学、结构力学是水工结构的最重要的基础力学之一。

1.2.1.3 水利工程中的水力学问题

水力学是水利工程专业重要的专业基础课，要求掌握水流运动的基本概念、基本理论和分析方法，能够分析水利工程中一般的水流现象，学会常见的工程水力计算。水利工程中的水力学问题一般包含有压管流、明渠流、堰流与闸孔出流、水流衔接与消能、船闸与渠化工程中的水力学、流态等内容。

1.水利工程及其他相关工程技术的发展促进了水力学的发展

我国古代修建了都江堰、灵渠和郑国渠等工程，在实践中积累、具备了液体力学的经验知识；文艺复兴时期意大利达·芬奇在实验水力学方面获得巨大进展，用悬浮砂粒在玻璃槽中观察水流现象，描述了波浪运动、管中水流和波的传播、反射和干涉；18世纪初，欧拉和伯努利推动了经典水动力学的迅速发展。18世纪末至整个19世纪，形成了两个相互独立的研究方向：①开尔文、瑞利、斯托克斯、兰姆等人运用数学分析的理论流体动力学；②谢才、达西、巴赞、弗朗西斯、曼宁等人依靠实验的应用水力学，提出了各种实用的经验公式。19世纪末，雷诺理论及实验研究、布金汉因次分析、弗劳德的船舶模型实验等流体力学的发展，更多地有了理论指导。由于发现流体边界部位的水力学差异性，20世纪初普朗特发现边界层理论，把无黏性理论和黏性理论联系起来。

2.大量水利工程的兴建引发了许多与水力学有关的新问题

20世纪快速发展的经济建设涉及越来越复杂的水力学问题，如高浓度泥沙河流的治理、高水头水力发电的开发、输油干管的敷设、采油平台的建造、河流湖泊海港污染的防治等，从而推动水力学的研究方向不断发展变化，如从定床水力学转向动床水力学，从单向流动到多相流动，从牛顿流体规律到非牛顿流体规律，从流速分布到温度和污染物浓度分布，从一般水流到产生掺气、气蚀的高速水流等。

1.2.1.4 水利工程中的岩土力学问题

土力学是研究土的工程特性的科学，即土体内应力应变之间的关系以及应力-应变-时间三者之间的关系，具体研究土的变形性质、地基沉降计算、土的抗剪强度、土压力、土坡稳定性、天然地基承载力、地基处理、土的动力及地震特性等内容。水利工程建设面临许多土力学问题，如土质堤坝控制沉降变形，边坡的安全评价与防灾减灾措施设计等等。

岩石力学是运用力学原理和方法来研究岩石的力学以及与力学有关现象的科学。考虑岩体的结构、赋存条件、工程类型与载荷性质、非连续性及加载速率等，研究岩体力学性质、变形、强度及破坏等的结构效应；关于岩体的水力学特性，岩石变形的流变特性与时间效应，岩石地基或围岩与构筑物及建筑物的相互作用等等。世界范围内的大型或特大型工程，例如，英吉利海底隧道、日本青函海底隧道、美国赫尔姆斯水电站地下厂房、加拿大亚当贝克水电站地下压力管道、美国鲍尔德水库重力大坝、日本关门铁路隧道、巴西伊太普水电站、尼亚加拉水电站，以及我国葛洲坝水利工程、新丰江水库、二滩水电站、青海关角铁路隧道、三峡水利工程和小浪底水利工程等的兴建提出了许多岩体力学方面的棘手问题。在工程的设计和施工中，要求深入、系统地研究岩石的变形性状、破坏机理及其力学模型，从而在工程设计中预测岩石工程的可靠性和稳定性，并使工程尽可能的经济，其中的岩体力学问题往往具有决定性的作用。

1.土质堤坝的土力学问题

堤坝需要承受上部建筑及挡水体的载荷，使堤坝产生相应的变形，在重力方向产生沉降，包括不均匀沉降、相邻部位的沉降差、平均总沉降等。出现沉降会对整个建筑的力学特性产生很大的影响，如应力分布不均会导致堤坝产生裂缝，影响工程正常使用。因此，在工程项目开始之前，准确地估计出沉降数据，在此基础上采取必要的措施以避免沉降造成的影响，可大大提升工程项目的质量和使用寿命。

2.水利工程基础中的岩土力学问题

（1）土质基础承载力。基础承受上部水工建筑物传来的载荷，要满足强度要求、刚度要求及稳定性要求，以确保整个水工建筑物的稳定性。由于岩土材料的复杂性，掌握其力学性质是一个难题。

（2）基岩地质缺陷。如肯尼亚的卡利达电站厂房，由于有几条断层在开工前没有发现，在以后施工过程中造成了很多困难。

3.水利工程边坡中的岩土力学问题

边坡工程根据地层材料不同可分为土质边坡、岩质边坡。水利工程涉及大量的边坡工程（如库岸边坡、坝肩两岸边坡、渠道边坡），涉及边坡稳定、边坡防护和边坡处理的岩土力学问题。

土质边坡防护的重要方法是构筑挡土墙。挡土墙是防止土体坍塌下滑的构筑物，在市政工程、铁路公路工程、水利工程、山区建设等领域都有着十分广泛的应用。挡土墙在工程项目中，对于稳定局部的土体结构，保证整个工程的稳定性十分重要；但要构筑性能优良的挡土墙，就必须结合土力学理论，对挡土墙进行土压力分析。土压力是指挡土墙背部土体因为自重或者外力对挡土墙施加的侧向压力。土压力是挡土墙主要的外载荷，设计时要对土压力的性质、大小、方向、作用点有清晰的认识。

库岸边坡如有倾向水库内的滑动面，且沿滑动面蠕动，岩石可能沿这一滑面整体塌下来，要研究这个滑面，必须针对岩石的性质进行静力学和动力学研究。岩体性质不仅取决于节理裂隙的发育程度和方向，还取决于岩体的大小，如取一小块岩体进行研究，与取整个坝肩或取一个洞室整个围岩研究相比，前者强度可以是后者的5～10倍。

4.水工洞室中的岩石力学问题

大规模洞室群和长距离、大埋深水工隧洞在国内外许多水利工程中已被大量采用。对岩体施加荷载的持续时间不同，加载的速度不同，岩体的反应情况完全不一样，岩体变形和时间的密切关系在隧洞开挖中已经得到证实，围岩大都表现出强烈的流变特性，遇到的软弱围岩具有更明显的流变特性。水对岩石的性态影响也很大，内部水压力的作用下岩石有变软趋势。

1.2.2 水利工程中的力学难题

在基础力学中做出了若干基本假设。在材料力学中的基本假设如下。

（1）对变形固体的基本假设：①连续性假设：组成固体的物质毫无空隙地充满了固体所占有的整个几何空间；②均匀性假设：固体的力学性能在固体内处处相同；③各向同性假设：固体在各个方向上的力学性能完全相同。

（2）对构件变形的基本假设：小变形假设。构件受力产生的变形量远小于构件的原始尺寸。

水力学中，将水视为不可压缩无黏性的理想液体，将受压收缩、受热膨胀、有弹性的液体，看作弹性密度不变的不可压缩流体；流动时因黏性作用产生内摩擦力的液体，看作黏性不起作用、无内摩擦力的流体。

水利工程特别是高坝大库的建设，涉及的许多力学难题（如高坝的温度与应力、高坝抗震与坝基稳定、高速水流消能及地下洞室围岩变形稳定等）已经远超出了上述假设，是基础力学不能解决的，必须利用不断创新的现代力学研究成果，如固体弹性与塑性力学、流体力学与湍流理论、岩土力学、损伤断裂力学与流变学、随机波动力学、材料细观与微观力学等理论，实验力学中的高新技术和求解现代力学问题的数值模拟技术等。这是由于：①在力学研究中一些过去常用的近似简化或假定，如物质的连续均匀各向同性与材料本构方程的线弹性假设已发展为非连续非均匀各向异性介质的非线性假设；②由宏观强度指标发展为建立微细观破损机理与宏观指标关系的研究；③由确定性分析发展为随机的、统计学上的模糊的分析方法；④单一介质模型发展为多相介质耦合模型；⑤由研究传统小变形响应发展为大变形破坏模型。中国高坝水电站的建设涉及的部分问题概括起来如下［2］。

1.水工结构的力学性能及结构强度稳定理论与方法

近半个世纪以来，高坝的结构强度稳定理论方法已经历了刚体力学—材料力学—弹性与弹塑性力学的发展阶段，如：混凝土重力坝由材料力学重力法发展为弹性力学法；拱坝由结构力学的试荷载法发展为弹性力学的各类数值方法；土石坝稳定则由瑞典圆弧法到有限元法。但许多现行方法迄今仍停留在半经验、半理论的阶段。

现代计算力学与计算技术的发展为坝体力学性能与结构强度稳定分析提供了良好的基础。结构—地基耦联系统整体稳定性研究、混凝土坝施工过程仿真和高坝断裂力学等方面，都是重点研究方向，具体研究问题有：

（1）高混凝土坝的地基应力、变形、稳定分析理论与方法。

（2）高土石坝的地基应力、变形、稳定分析理论与方法。

（3）高坝施工、运行全过程仿真与原型观测验证。

（4）高混凝土坝坝踵断裂、奇异性及网格敏感性与能量准则。

（5）混凝土坝损伤、破坏力学。

（6）高混凝土坝温度应力与温度控制。

（7）高土石坝的渗流稳定。

（8）高坝优化理论与方法。

（9）混凝土坝随机力学模型与可靠度理论。

2.水工岩土力学问题

由于我国水能开发集中在西部高山峡谷地区，必然遇到大型洞室工程、深厚覆盖层基础工程、筑坝堆石材料性能、库岸高陡脆弱边坡防护等岩土力学问题。

大型地下厂房是众多巨型水电站的主要建设形式，巨型引水式电站与跨流域调水工程也需要在大埋深、高地应力、复杂水文地质条件下建设长距离输水隧洞。在复杂地质条件、“三高”（高烈度、高地应力、高渗压）环境下建设大跨度洞室和地下洞室群仍然具有很大的挑战性。

深厚覆盖层筑坝技术和坝基稳定问题。由于水荷载作用，致使坝基变形失稳导致大坝破损或溃坝的实例在世界上已有多起，如法国玛尔巴塞拱坝因坝基滑动导致溃坝。高坝坝基稳定的判据，目前在多数工程设计中仍沿用刚体极限平衡理论，但有限元法的应用使坝肩岩体稳定研究进入了弹塑性、蠕变、损伤断裂力学的领域或离散元、非连续变形分析阶段（Discontinuous Deformation Analysis,DDA）。实际上，地基岩体受节理裂缝切割为连续-非连续耦合介质，其体系是黏弹塑性和接触非线性的，且由于蓄水与渗流改变了界面的荷载条件，其受力破损特征是由小变形到大变形的破坏过程，因此，计算分析与现代力学中诸多领域均有紧密联系。

堆石坝材料性能问题。目前黏土心墙堆石坝已发展到300m 级，面板堆石坝达到300m 级。制约堆石坝设计水平的关键因素在于堆石坝的应力应变分析精度不足。堆石材料的力学行为依赖于应力路径，还存在剪胀剪缩等特性，加上遇水软化、颗粒破碎等复杂因素影响，且受制于试验试件尺寸，土石材料的本构关系及堆石坝应力变形分析模型需要深化研究。

库岸边坡工程安全及风险控制问题（如意大利瓦依昂拱坝因库岸滑坡导致涌浪重大灾难）影响因素众多，教训深刻，值得研究总结。

有关这方面的科学问题有：

（1）岩、土的弹塑性力学模型，动、静力强度与流变特性。

（2）岩、土渗流场与应力场耦合模型、渗流场网络模型。

（3）节理岩体连续-非连续介质力学与高坝地基稳定的大变形理论。

（4）岩体损伤、断裂与地基非线性破坏理论与分析方法如分岔，局部化宏细观耦合模型。

（5）岩土工程数值计算与分析方法。

（6）岩、土细观力学等。

3.水工材料

水工混凝土材料、土工合成材料等（特别是高坝混凝土材料）的性能及其耐久性问题。如300m 级的混凝土双曲拱坝，其库水总推力达到千万吨级水平，坝体混凝土最大静动拉应力达5~6MPa，已超过了一般混凝土强度，需要开发适应高坝建设的混凝土材料，并对其在多轴应力状态、高水压饱和状态及在静动荷载联合作用下的强度与本构关系开展深入研究。高坝混凝土的温控与裂缝稳定性也是值得高度关注的关键问题。此外，水工特种混凝土、高强耐磨混凝土以及掺合料、高效减水剂等外加剂的研究也具有重要的工程应用价值。有关这方面的研究课题有：

（1）全级配混凝土的强度-本构关系与断裂韧度。

（2）混凝土多轴应力的强度与断裂特性。

（3）在高压饱和水作用下的水工混凝土的强度特性。

（4）水工大体积混凝土力学性能的数值模拟方法。

（5）水工混凝土在恶劣环境（高寒、海水环境等）下的性能。

（6）水工混凝土老化以及水工结构的病害诊断与评价。

（7）水工混凝土的蠕变特性。

（8）荷载速率、历史对混凝土强度与韧度的影响。

（9）纤维混凝土、氧化镁混凝土、硅粉混凝土等特种混凝土研究。

（10）水工混凝土的各项附加剂、掺合料研究及水工混凝土的改性。

4.高坝水力学与流体力学问题

在窄河谷修建的高坝水电站工程水头高、流量大，泄洪时高速水流能量集中，消能难度大。

以溪洛渡水电站为例，其大坝坝高278m，泄洪量达43700m3/s，泄洪功率近100000MW，流速大于50m/s，不仅带来消能、冲刷及空化空蚀问题，而且还有掺气雾化对岩坡稳定影响和流激振动等问题。这些问题在学科上属于紊动水流与两相流问题，涉及高速水流、气流与边壁、结构、岩体的动力相互作用，目前已有的计算方法多属简化模型，主要依靠模型试验、原型运行观测等手段取得一定的经验公式。在高坝泄流、高速水流与消能的数值模拟方面仍处于半试验半理论阶段。这方面的前沿课题有：

（1）高速水流紊动、冲击特性；节理岩体的冲刷机理、抗冲强度与各类消能防护形式的效果。

（2）自由射流、明槽紊流、管道紊流的结构特性；高速水流脉动、掺气、扩散消能、空化、空蚀等主要现象的物理机制与数值模型。

（3）高速水流脉动的频谱和时空相关特性与高坝、闸门等水工结构物的耦联振动。

（4）高速射流水-气混掺特性，水气两相流运动规律；射流碰撞、掺气与雾化的物理与数值模拟。

（5）流速大于50m/s时水流空化的形成、生长与溃灭，以及初生空化数、空蚀影响因子与减蚀措施（不平整度控制与通气措施等）。

（6）涌浪冲击波和溃坝水力学。

（7）冰、水流对水工建筑物的影响。

5.高碾压混凝土坝与面板堆石坝

目前世界上已建造的碾压混凝土坝超过230座，其中碾压混凝土重力坝高度已达200m以上［缅甸塔山（TaSang）坝217m、广西龙滩碾压混凝土重力坝216m］，碾压混凝土拱坝高度已达120m以上（四川沙牌碾压混凝土拱坝132m）。目前世界上高度在100m以上的面板堆石坝总数超过20座，最高的达233m（湖北水布垭混凝土面板堆石坝）。碾压混凝土坝主要特点是施工简便、快速、工期短，水泥用量少、造价经济；而面板堆石坝的特点是抗渗透冲刷的安全性能好、施工简便、造价低，且施工受环境干扰少、可省工期。目前这两种坝型均在向更高、更省、更快的方向发展，但也带来一系列的科学与工程技术问题：

（1）碾压混凝土坝的施工过程仿真、温度环境与裂缝控制。

（2）碾压混凝土坝层面的抗剪强度特性与抗滑稳定。

（3）碾压混凝土坝的渗流场与防渗措施。

（4）碾压混凝土坝的抗震稳定性。

（5）新的拌和料配比、施工工艺与方法研究（如斜层碾压法）。

（6）碾压混凝土拱坝的结构形式与抗裂措施。

（7）堆石的强度与本构关系。

（8）面板堆石坝的强度、变形与稳定性。

（9）面板堆石坝的三维抗震模型、横河向地震反应与地震永久变形。

（10）面板、过渡层与堆石的非线性接触本构关系。

（11）深覆盖层上的面板堆石坝。

6.水利工程安全与风险

由于水工建筑物处于临水、渗水、地下水、水下、高速水流等环境中，必然存在渗漏和溶蚀、冻融冻胀、剥蚀和气蚀、水质侵蚀等长期危害，加上水工混凝土本身存在的裂缝、碳化、钢筋锈蚀、混凝土碱集料反应等病害，会加剧其他病害的发生和发展，不同程度地影响服役水利工程的安全和耐久性，增加水利工程的风险。

复杂条件下水工材料和结构的风险源辨识、风险因子度量、风险量化和转嫁等，有许多课题值得研究。

7.高坝地震动力学与抗震

高坝诱发水库地震，目前世界上已有66座高坝发生过这类现象，震害包括坝体产生严重裂缝［广东新丰江水库大坝1962年发生、印度柯伊纳（Koyna）大坝1967年发生］，断层错动引起坝体断裂（中国台湾石冈坝1999年发生），强震引起横缝拉开［美国帕克伊马（Pacoima）大坝1971年发生］，以及土石坝地震液化滑坡［美国费南度（San Fernando）大坝1971年发生、北京密云水库1976年发生］等。但迄今对其地质力学机理仍缺乏深入研究。

混凝土高坝的地震动力反应与抗震分析目前仍沿用线弹性介质理论，地震荷载以截断边界的无质量地基作均匀同步输入，但坝基与坝体的动力稳定分析各自独立、互不耦联。虽然近年来各类数值方法（有限元、边界元、无限元等）的应用有了长足的进步，但问题仍局限于连续介质小变形范畴。对高土石坝来说，等效非线性、弹塑性模型目前已有应用，但由于对土石材料的动力本构关系缺乏深入了解，所以对高坝的地震弹塑性反应与残余变形的研究仍停留在工程近似水平上。这方面的研究课题有：

（1）水库诱发地震的机理与预测。

（2）高坝地震荷载的设防标准与风险分析。

（3）高坝结构地震响应及坝体的动态损伤、断裂。

（4）高坝、水库、地基与淤沙线性、非线性动力相互作用。

（5）地震随机理论在高坝振动中的应用。

（6）震源与震波传播机制与拱坝峡谷地震荷载自由场空间分布。

（7）高拱坝与坝肩的动力稳定破坏机制与分析模型。

（8）高坝振动控制理论与抗震技术。

（9）土石坝的动力反应、地震永久变形与沙土地基液化。

（10）堆石坝面板的防渗体止水、过渡层的抗震构造。

（11）高坝强震观测网。

（12）高坝非线性与多相介质相互作用的模型试验技术。