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第1章 绪论1

1.1 研究对象及研究意义1

1.2 研究现状及发展趋势3

1.2.1 高混凝土坝坝基失稳机理研究3

1.2.2 高混凝土坝抗滑稳定分析方法与控制标准研究3

1.2.3 高混凝土坝温度及徐变应力仿真分析方法研究5

1.2.4 高混凝土坝体形优化研究7

1.3 研究内容9

1.4 研究思路11

主要参考文献12

第2章 高混凝土坝宏观力学参数研究15

2.1 大尺度坝工材料宏观抗剪强度的随机——临界研究15

2.1.1 大尺度材料性能的随机场概率模型15

2.1.2 基岩材料抗剪强度的随机参数估计方法16

2.1.3 逾渗（Percolation）理论的启示19

2.1.4 大面积软弱结构面的抗剪强度20

2.1.5 大体积岩土、混凝土的抗剪强度24

2.2 混凝土坝基面的宏观抗剪强度研究38

2.2.1 坝基面宏观屈服的临界条件38

2.2.2 混凝土坝基面的宏观抗剪强度40

2.2.3 坝基面宏观抗剪强度的数值求解方法42

2.3 大体积岩土混凝土宏观力学的计算机随机模拟方法研究48

2.3.1 大体积岩土混凝土宏观力学性质48

2.3.2 深厚覆盖层高压旋喷凝结体的宏观力学参数研究51

2.4 小结54

主要参考文献54

第3章 高混凝土坝坝基岩体力学模型研究56

3.1 坝基岩体力学模型概述56

3.1.1 Mohr-Coulomb屈服准则56

3.1.2 广义Mises屈服准则57

3.1.3 坝基软弱结构面的各向异性屈服准则58

3.1.4 节理力学模型59

3.1.5 坝基岩体的本构模型60

3.2 坝基稳定分析的广义Mises屈服准则60

3.2.1 Mohr-Coulomb屈服准则的改进61

3.2.2 广义Mises屈服准则精度的研究63

3.3 坝基稳定分析的弹塑性损伤演化本构模型75

3.3.1 弹塑性损伤演化的一般格式76

3.3.2 损伤场的计算策略77

3.3.3 损伤场的半解耦计算78

3.4 小结79

主要参考文献80

第4章 高混凝土坝结构安全的非线性随机有限元法及非概率可靠性分析81

4.1 高混凝土坝结构非线性随机有限元分析81

4.1.1 非线性随机有限元的迭代格式81

4.1.2 基于非线性随机有限元法的可靠度计算84

4.1.3 算例85

4.2 随机渗流场分析87

4.2.1 确定性渗流场87

4.2.2 随机性渗流场88

4.3 基于集合理论凸模型的非概率分析方法91

4.3.1 非概率凸集模型理论的鲁棒性准则91

4.3.2 Ben-Haim鲁棒可靠性准则剖析92

4.3.3 基于区间分析的非概率可靠性指标计算96

4.3.4 可靠性非概率模型与概率模型的比较98

4.4 高拱坝的非概率可靠性分析99

4.4.1 基于随机有限元响应面法的非概率可靠度计算模型的建立100

4.4.2 分析算例102

4.5 小结104

主要参考文献105

第5章 重力坝深层抗滑稳定设计表达式及分项系数研究106

5.1 概述106

5.2 深层抗滑稳定分析分项系数极限状态设计方法产生背景107

5.3 深层抗滑稳定分析的极限平衡法108

5.3.1 深层抗滑稳定传统计算方法与99版规范建议公式108

5.3.2 对99版规范建议公式的讨论109

5.3.3 基于Sarma法的安全系数广义计算公式110

5.3.4 双滑面等K′法计算公式112

5.3.5 多滑面等K′法计算公式112

5.4 坝基双滑面抗滑稳定可靠度分析和目标可靠指标确定114

5.4.1 极限状态方程114

5.4.2 可靠指标计算116

5.4.3 目标可靠指标确定128

5.5 混凝土重力坝深层抗滑稳定极限状态设计表达式和分项系数128

5.5.1 分项系数的种类129

5.5.2 重力坝深层抗滑稳定分项系数极限状态设计表达式130

5.5.3 标准值和分项系数131

5.5.4 结构系数计算131

5.5.5 成果分析138

5.5.6 建议的设计表达式以及相应分项系数138

5.6 工程算例140

5.7 小结147

主要参考文献147

第6章 高混凝土坝抗滑稳定分析的分项系数有限元法研究149

6.1 基于非线性有限元法的渐进破坏过程模拟149

6.2 分项系数有限元法151

6.3 基于非线性有限元法的系统整体失稳判据153

6.3.1 塑性屈服区贯通法153

6.3.2 位移突变法153

6.3.3 有限元迭代不收敛判据154

6.3.4 变形稳定判据155

6.3.5 能量法155

6.4 影响重力坝深层抗滑稳定分析的因素研究155

6.4.1 参与降强度参数的区域对坝基稳定性的影响分析156

6.4.2 弹性模量和泊松比对坝基稳定性的影响分析160

6.5 运用分项系数有限元法的算例分析166

6.6 小结168

主要参考文献168

第7章 高混凝土重力坝坝基失稳机理及控制标准研究170

7.1 高混凝土重力坝均质坝基的失稳机理研究170

7.1.1 计算分析方法170

7.1.2 坝基破坏过程及失稳机理分析173

7.2 重力坝坝基失稳准则以及稳定审查方法研究178

7.2.1 坝基失稳形态178

7.2.2 坝基稳定设计的“准弹性”准则180

7.2.3 “准弹性”准则的公式及算例分析181

7.3 高碾压混凝土重力坝的失稳机理研究183

7.4 高混凝土重力坝的稳定临界准则及设计安全系数研究186

7.4.1 稳定临界准则公式187

7.4.2 等比例降强度稳定临界准则公式的设计安全系数研究188

7.4.3 不等比例降强度稳定临界准则公式的设计安全系数研究192

7.5 小结195

主要参考文献196

第8章 高混凝土坝温度控制理论及温控仿真分析方法197

8.1 高混凝土坝水库水温数值分析方法197

8.1.1 水库水温一维数值分析模型197

8.1.2 水库水温二维数值分析模型200

8.1.3 考虑淤沙影响的二滩水库水温数值分析201

8.1.4 考虑淤沙影响的水库水温对封拱温度及运行期坝体应力的影响204

8.2 高混凝土坝温度场及温度应力分析理论206

8.2.1 温度场计算的基本原理206

8.2.2 混凝土坝弹性徐变温度应力场计算方法211

8.2.3 温度场及温度应力全过程仿真流程215

8.3 大体积混凝土非线性徐变模型理论217

8.3.1 混凝土非线性徐变模型217

8.3.2 基于非线性徐变模型的温度应力仿真计算方法218

8.3.3 混凝土非线性徐变模型的试验验证220

8.3.4 大体积混凝土气温骤降条件下的表面温度应力计算222

8.4 大体积混凝土温度应力分析的时间非线性弥散裂缝模型224

8.4.1 单个时步内温度应力的增量225

8.4.2 考虑时间效应的混凝土本构模型和破坏准则225

8.4.3 混凝土时间非线性弥散裂缝模型227

8.5 大体积混凝土温度裂缝扩展分析的无网格方法228

8.5.1 热传导问题的无网格法控制方程228

8.5.2 无网格法求解瞬态热传导的过程229

8.5.3 混凝土温度裂缝扩展过程模拟230

8.5.4 数值算例验证232

8.6 高拱坝施工期横缝接触模型及横缝开合度模拟方法234

8.6.1 接触摩擦算法235

8.6.2 基于扩展拉格朗日算法的接触单元236

8.6.3 横缝三维有厚度接缝单元237

8.6.4 接触-接缝复合单元格式239

8.7 基于可靠度理论的混凝土坝随机开裂模型及安全评价240

8.7.1 混凝土坝的随机开裂模型240

8.7.2 大体积混凝土裂缝的可靠度分析算例245

8.8 小结247

主要参考文献248

第9章 高混凝土坝体形优化理论研究253

9.1 概述253

9.2 优化原理和方法253

9.2.1 最优化问题的数学模型253

9.2.2 最优化问题的分类254

9.2.3 最优化问题的求解方法概述254

9.3 混凝土坝体形优化中常用的优化求解算法256

9.3.1 复合形法256

9.3.2 序列二次规划法（SQP法）257

9.4 常态混凝土重力坝体形优化方法260

9.4.1 优化变量260

9.4.2 目标函数260

9.4.3 约束条件260

9.4.4 荷载计算260

9.4.5 抗滑稳定和应力261

9.5 碾压混凝土重力坝体形优化方法261

9.5.1 碾压重力坝坝体断面优化设计的数学模型262

9.5.2 碾压重力坝坝体断面优化设计的程序框图264

9.6 混凝土拱坝体形优化方法265

9.6.1 混凝土拱坝体型优化设计的数学模型266

9.6.2 拱坝有限元分析的自动化实现268

9.6.3 拱坝优化程序设计278

9.7 小结279

主要参考文献280