本书搜集了国内外历次大地震后土石坝工程的震损情况，分析了各类土石坝工程的地震震损模式和破坏机理。研发了高土石坝堆石料抗震特性多功能试验仪，针对200多种筑坝堆石料开展了大型三轴试验研究，揭示了筑坝材料在静动力荷载作用下的颗粒破碎规律、强度与剪胀规律、残余变形与循环硬化规律以及振动液化规律等，提出了堆石料的粘弹性本构模型和弹塑性本构模型。开发了我国首台离心机振动台模型试验系统，并提出了高土石坝地震动力离心模型试验外延分析方法，实现了大体积高耸结构物动态响应的离心模拟。利用离心机振动台研究了高面板坝和高心墙坝的地震加速度反应特性、大坝残余变形分布规律以及高土石坝地震破坏机理。在震害资料和离心模型试验结果基础上提出了高土石坝极限抗震能力评价标准，并研发了基于粘弹塑性模型和弹塑性模型的计算分析软件，分析了典型高面板坝和高心墙坝的极限抗震能力影响因素。

序

前言

第1章 土石坝震害调查分析

1.1 概述

1.2 混凝土面板堆石坝震害调查

1.2.1 紫坪铺混凝土面板堆石坝

1.2.2 智利Cogoti混凝土面板堆石坝

1.3 心墙堆石坝震害调查

1.3.1 碧口壤土心墙坝

1.3.2 水牛家心墙堆石坝

1.3.3 墨西哥El Infietnillo心墙堆石坝

1.3.4 墨西哥La Villita心墙堆石坝

1.3.5 美国Anderson心墙堆石坝

1.3.6 日本Takami心墙堆石坝

1.3.7 日本Makio心墙堆石坝

1.4 土坝震害调查

1.4.1 陡河水库土坝

1.4.2 密云水库白河主坝

1.4.3 马凤庵水库土坝

1.4.4 吴家大堰水库土坝

1.4.5 石道角水库土坝

1.4.6 美国Austrian土坝

1.4.7 美国Hebgen土坝

1.4.8 印度Tapar土坝

1.4.9 印度Fategadh土坝

1.5 土石坝震害及其原因分析

1.5.1 土石坝地震残余变形

1.5.2 坝体裂缝

1.5.3 坝体滑坡

1.5.4 地震液化

1.5.5 结构破坏

参考文献

第2章 高土石坝筑坝堆石料静动力强度与变形特性

2.1 概述

2.2 堆石料静动力学试验仪器

2.2.1 围压稳定技术

2.2.2 动态应变测量技术

2.2.3 长期保载技术

2.2.4 外体变量测技术

2.3 堆石料强度与变形特性试验研究

2.3.1 堆石料的强度与剪胀特性

2.3.2 堆石料的循环硬化特性

2.3.3 堆石料的应力应变滞回特性

2.3.4 堆石料的残余变形特性

2.4 堆石料的颗粒破碎特性及其影响因素研究

2.4.1 颗粒破碎的度量指标

2.4.2 静、动力条件下颗粒破碎试验

2.4.3 颗粒破碎的影响因素研究

2.5 砂砾石料抗震液化能力试验研究

2.5.1 试验过程与试验结果

2.5.2 Seed地震液化判别方法对砂砾石料的适用性

2.5.3 砂砾石料地震液化简化判别方法

2.6 先期振动对堆石料变形特性的影响

2.6.1 试验材料与试验过程

2.6.2 试验结果分析

2.6.3 先期振动作用后粗粒土石料的变形规律

参考文献

第3章 土石坝地震响应与破坏机理离心模型试验方法与应用

3.1 概述

3.2 土石坝地震响应与破坏机理离心模型试验技术

3.2.1 国内外离心模型试验技术的发展概况

3.2.2 NHRI-400gt大型离心机振动台模型试验系统

3.2.3 离心机振动台模型试验外延分析方法

3.3 离心模型试验的相似准则

3.3.1 静力学问题的相似准则

3.3.2 动力学问题的相似准则

3.3.3 薄板结构物的模拟

3.4 高土石坝地震响应的振动台离心模型试验研究

3.4.1 高混凝土面板堆石坝地震响应与破坏机理研究

3.4.2 高心墙堆石坝地震响应与破坏机理研究

参考文献

第4章 土石坝地震安全计算理论与应用

4.1 动力方程及其解法

4.1.1 动力平衡方程

4.1.2 动力方程隐式解法

4.1.3 动力方程显式解法

4.2 筑坝堆石材料本构模型

4.2.1 “南水”双屈服面弹塑性模型

4.2.2 广义塑性本构模型

4.2.3 考虑循环加载的弹塑性本构模型

4.2.4 动力黏弹性模型

4.3 高面板堆石坝的动力响应计算分析

4.3.1 工程概况

4.3.2 模型与参数

4.3.3 加载过程

4.3.4 主要计算结果

4.4 高心墙堆石坝的动力响应计算分析

4.4.1 工程概况

4.4.2 模型与参数

4.4.3 加载过程

4.4.4 主要计算结果

参考文献

第5章 土石坝地震安全控制标准与极限抗震能力分析方法

5.1 概述

5.2 坝坡地震稳定安全控制标准

5.2.1 心墙堆石坝地震稳定安全控制标准

5.2.2 面板堆石坝地震稳定安全控制标准

5.3 坝体地震残余变形安全控制标准

5.4 面板接缝变形安全控制标准

5.5 土石坝极限抗震能力计算分析方法

5.5.1 土石坝黏弹性动力分析模型

5.5.2 土石坝弹塑性静力分析模型

5.6 高心墙堆石坝极限抗震能力计算分析案例

5.7 高面板堆石坝的极限抗震能力计算分析案例

5.8 结论与建议

参考文献 2100433B

土石坝由于其对基础条件具有良好的适用性、能就地取材和充分利用建筑物开挖料、造价较低及抗震性能好等优点，是世界各国广泛采用的坝型。高土石坝的地震荷载具有多点、多向输入的特点，需采用非线性地震耦合反应进行高土石坝抗震分析。本项目研究考虑随机性、独立性的多点、多向输入地震波的合成方法，建立多点、多向输入地震耦合反应分析方法，实现真正意义上的多点、多向输入地震耦合作用下高土石坝动力灾变数值模拟，揭示高土石坝地震灾变特性、灾变机理，分析地震液化引起的局部破坏对高土石坝整体稳定性的影响，进而有针对性地提出高土石坝地震灾变控制方法。以双江口土质心墙堆石坝作为依托工程，进行工程应用研究。研究成果将丰富高土石坝地震灾变分析与控制理论，对双江口土质心墙堆石坝工程抗震有重要的应用价值，对其他高土石坝工程抗震也有较好的借鉴意义。 2100433B

在高烈度区的深覆盖层上修建高土石坝，抗震问题往往是控制因素，由于目前经验较少，需要从理论和实践两方面进行抗震研究工作。本项目以高土石坝为研究对象，对地震安全评价的计算智能方法进行理论和应用研究。具体内容包括：采用新型全局智能优化方法求解地震作用下高土石坝边坡-地基系统最危险滑动面，用于拟静力抗震稳定分析及震后稳定性评价；研究基于径向基网络的高土石坝动力参数反演分析方法，为有效利用观测数据，更准确的进行动力反应分析和抗震安全复核提供条件；提出高土石坝动力响应预测的神经网络模型和地基液化判别的智能优化建模方法，用于土石坝永久变形预测和地基液化判别。本项目将群集智能优化、径向基网络等新型计算智能方法引入土石坝抗震安全评价领域，为土石坝动力反应分析和抗震安全复核提供新的策略。

土石坝是水利水电工程建设中的主导坝型之一。在高烈度区修建高土石坝，抗震稳定问题往往是控制因素。本项目以土石坝为研究对象，对土石坝地震安全评价的计算智能方法进行理论和应用研究。将群集智能优化、径向基网络等新型计算智能方法引入土石坝抗震安全评价领域，为土石坝动力反应分析和抗震安全复核提供新的策略。着重开展了如下三个方面的研究工作： （1）提出了基于群体智能的坝坡最危险滑动面搜索算法，为高土石坝边坡-地基系统最危险滑动面求解打下基础； （2）提出了基于径向基网络的高土石坝动力参数反演分析方法，为有效利用观测数据，更准确的进行动力反应分析和抗震安全复核提供条件； （3）提出了高土石坝动力响应预测的神经网络模型和地基液化判别的智能优化建模方法，用于土石坝变形预测和地基液化判别。 2100433B