1、圍繞著我國西部大開發(fā)、西電東送及南水北調(diào)等戰(zhàn)略需求，我國西部地區(qū)正在或即將興建一大批高土石壩水電項目。這些高土石壩大多坐落于我國西部地震高發(fā)地區(qū)，其抗震安全性研究具有重大現(xiàn)實意義。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金重點項目(50639060)“高土石壩變形分析與安全控制”，對高土石壩地震動力變形分析方法、抗震加固措施及安全評價等關(guān)鍵問題開展了系統(tǒng)的研究工作，發(fā)展了高土石壩地震永久變形分析方法，為高土石壩基于變形的抗震設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。 1.

2、在土石壩地震動力響應(yīng)分析方面，重點探討了壩料動力特性的圍壓依賴性對高土石壩動力反應(yīng)的影響。指出采用圍壓歸一化的動模量比和阻尼比平均曲線會造成保守的抗震評價結(jié)果；高土石壩動力響應(yīng)分析應(yīng)采用精細(xì)考慮圍壓依賴性的動模量比及阻尼比曲線，即依據(jù)地震時程中的當(dāng)前有效圍壓確定各土體單元的動力參數(shù)隨應(yīng)變幅變化曲線。計算結(jié)果表明，精細(xì)考慮動力特性圍壓依賴性得到的壩體頂部區(qū)域的動力響應(yīng)加速度、地震引起的震陷和液化情況均明顯降低，為經(jīng)濟(jì)合理地選擇抗震設(shè)計參數(shù)

3、和抗震加固方案提供一定的參考和依據(jù)。 2.在整體法分析土石壩地震永久變形方面，傳統(tǒng)的等效節(jié)點力法僅考慮地震慣性力效應(yīng)，軟化模量法僅考慮地震引起的土料軟化效應(yīng)。兩者均不能給出壩體地震變形發(fā)展時程。針對上述問題，論文提出了考慮模量逐步軟化的擬靜力變形分析法。該方法首先利用各時段殘余剪應(yīng)變、殘余體應(yīng)變和殘余孔壓修正靜、動力模量參數(shù)，進(jìn)而將不規(guī)則隨機(jī)地震荷載以等價擬靜力荷載形式作用在修正后的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系上，計算該時段內(nèi)壩體的附加變形即地

4、震永久變形增量，可真實模擬地震荷載的破壞機(jī)理和準(zhǔn)確預(yù)測震害引起的壩體沉陷。 3.改進(jìn)了“解耦型”Newamrk滑塊位移法?？紤]滑動體系對輸入地震動的彈性放大效應(yīng)，推導(dǎo)了“平均屈服加速度”的解析表達(dá)式。提出了考慮滑動體內(nèi)豎向加速度不均勻時空分布、壩料動強(qiáng)度以及振動孔隙水壓力的地震滑移變形計算方法，探討了其對滑動體時程平均屈服加速度和累積滑移量發(fā)展時程的影響。 4.發(fā)展了“耦聯(lián)型”滑塊位移法。將滑動體視為彈性體，滑動體的底部

5、滿足莫爾-庫侖彈塑性應(yīng)力邊界條件，建立滑動體底部塑性位移與滑動體加速度耦聯(lián)的動力平衡方程，探討了滑動體位移的求解方法。并利用Wartman關(guān)于可變形土柱振動臺試驗結(jié)果，對“耦聯(lián)型”滑塊位移法的有效性進(jìn)行了驗證。 5.發(fā)展了采用各向異性有厚度薄層單元模擬潛在滑動面滑體變形的分析方法。當(dāng)壩體內(nèi)潛在滑動體不發(fā)生塑性滑移時，預(yù)設(shè)的有厚度薄層單元屬各向同性實體單元滿足變形連續(xù)條件，反之，則根據(jù)等效接觸單元的切向剛度確定各向異性薄層單元的剪

6、切模量，形成整體剛度矩陣迭代求解薄層單元的彈性允許位移，進(jìn)而依據(jù)能量守恒原理確定其塑性滑移增量。文末討論了滑動面上累積塑性滑移量的分布，與Wartman關(guān)于均質(zhì)土坡的振動臺試驗觀測結(jié)果較為一致。 6.目前強(qiáng)震區(qū)高土石壩普遍采用壩頂堆石加筋技術(shù)進(jìn)行抗震加固。因此，加筋堆石的計算模擬及其抗震效果評價是工程界關(guān)心的問題。論文依據(jù)加筋前后堆石體材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，合理確定筋材與堆石變形協(xié)調(diào)的極限應(yīng)變、強(qiáng)度以及加筋堆石壩坡潛在的滑動

7、面，采用考慮時程豎向加速度影響的“解耦型”Newamrk滑塊位移法計算滑動體的平均屈服加速度及累積滑移量，并據(jù)此判斷加筋壩體的抗震安全度。 7.以260m高的糯扎渡心墻土石壩為例，初步發(fā)展了基于地震永久變形控制標(biāo)準(zhǔn)的高土石壩抗震安全評價思想。針對給定的結(jié)構(gòu)體系，逐步調(diào)整基本控制參數(shù)(強(qiáng)度特性參數(shù)和幾何參數(shù)等)使臨界滑動面的最小安全系數(shù)恰好滿足規(guī)范要求，形成抗震臨界壩坡。確定臨界壩坡的地震永久變形量，進(jìn)而依據(jù)累積滑移量與各基本控