病损混凝土坝的失效破坏机理与安全控制标准

以有损伤和缺陷的病损混凝土坝为研究对象，在收集汶川地震灾区混凝土坝震灾损坏和其它有损伤缺陷混凝土坝的实测资料，并进行统计分析的基础上，通过理论分析、数值模拟、室内试验和专家讨论，揭示混凝土坝和地基内存在的损伤缺陷对大坝工作性态和整体安全性的影响；研究局部损伤扩展的可能性和条件，以及诱致大坝整体失效破坏的作用机制；基于力学系统稳定性理论和破坏的非线性理论，建立三维实体结构失效破坏的分析理论和方法，以及表征失效的破坏判据，揭示病损混凝土坝的失效破坏机理；给出损伤结构的安全评价方法和相应的安全控制标准，并应用于病损混凝土坝。研究成果为病损混凝土坝的安全评价和修复决策提供科学依据和技术支撑。

混凝土坝中的损伤缺陷对大坝安全性的影响是坝工界关心的问题，本项基金旨在探索病损混凝土坝的失效破坏机理和安全评价标准。通过室内试验，揭示了局部损伤对结构整体和局部动力特性的影响；研制了可以显示混凝土动态破坏过程的超声波测试装置；针对大坝体量庞大激振困难的特点，提出了环境激励下重力坝动力特性的测试方法。通过理论分析和数值模拟，构建了可以较好反映岩体结构面非线性、剪胀和磨损软化的EPS本构模型；揭示坝基岩体开挖松弛对拱坝工作性态的影响规律，以及建基面抗剪断强度f、c的分布线型和离散特征值对大坝抗滑稳定安全性的影响；基于损伤力学方法建立了能够反映岩体变形模量分布不均匀性的数值分析模型，可分析坝基岩体渐进破坏的演化过程；基于突变理论探索拱坝在地震作用下的破坏特性和机理；提出病损混凝土坝整体安全度自动求解的精确方法；揭示材料的应变软化和结构几何非线性对混凝土坝极限承载能力的影响规律；提出基于防渗要求的混凝土坝容许拉应变开裂判据；基于小波多尺度与能量方法，提出确定混凝土坝破坏前兆点和破话模式的方法。研究成果为病损混凝土坝的失效破坏机理和安全评价标准的深入研究打下良好的基础。研究成果已用于实际工程，具有一定的应用价值。