據(jù)中國水利水電科學(xué)研究院“300 m級特高壩抗震安全評價與控制關(guān)鍵技術(shù)”項目研究成果如下:
(1)基礎(chǔ)理論方面:提出受拉損傷后拉壓轉(zhuǎn)換時受壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的雙折線模型,并推導(dǎo)了相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系解析表達(dá)式,構(gòu)建了更接近混凝土拉壓轉(zhuǎn)換時真實狀況的本構(gòu)關(guān)系數(shù)值模型;通過揭示了筑壩堆石料(或粗粒土)靜力強(qiáng)度、模量、顆粒破碎以及動模量和阻尼比等關(guān)鍵力學(xué)指標(biāo)的縮尺效應(yīng)規(guī)律,提出了考慮縮尺效應(yīng)的筑壩堆石料廣義塑性模型。
(2)技術(shù)研發(fā)方面:①研發(fā)了完全自主知識產(chǎn)權(quán)的萬核萬億次計算量級的超大規(guī)模并行有限元地震波強(qiáng)地面運動數(shù)值模擬系統(tǒng);編制了我國首部《場址最大可信地震動評估導(dǎo)則-隨機(jī)有限斷層法》;提出了判別天然地震、構(gòu)造型水庫地震和巖溶型水庫地震的量化指標(biāo),實現(xiàn)了對庫區(qū)地震類型判別從定性到定量的跨越;研制了國內(nèi)首臺超大型三軸測試系統(tǒng)及其附屬設(shè)備,建立了縮尺效應(yīng)研究試驗平臺,形成了超大三軸試驗規(guī)程;實現(xiàn)了全級配混凝土軸壓、軸拉、拉-壓交變循環(huán)的靜動態(tài)損傷全過程試驗,填補了全級配混凝土拉壓交變試驗的空白;建立了原子尺度水化硅酸鈣拉伸本構(gòu)模型,揭示了水化硅酸鈣抗拉強(qiáng)度應(yīng)變率效應(yīng)形成機(jī)理,闡明了預(yù)靜載、往復(fù)循環(huán)加載和含水量對抗拉強(qiáng)度影響的機(jī)制;開發(fā)了具有損傷開裂、全過程加載等功能的十億級自由度全級配混凝土受力破壞全過程數(shù)值模擬。
②研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高拱壩多耦合系統(tǒng)抗震分析高性能大規(guī)模云計算軟件,首次實現(xiàn)了千萬自由度特高拱壩-地基多耦合系統(tǒng)動力損傷時程數(shù)值模擬,提出了防止高拱壩重大地震災(zāi)變的“兩類五組指標(biāo)”定量安全評價準(zhǔn)則;完善了大壩-河谷/地基-庫水全體系相互作用的精細(xì)化動力分析方法,模擬了強(qiáng)震作用下特高土石壩損傷演化和漸進(jìn)破壞全過程,給出了包括:震陷率、壩坡滑移量、止水最大變形量等可操作的特高土石壩不潰壩指標(biāo);創(chuàng)新了特高壩地震動力模型破壞試驗的模型設(shè)計、測試的新方法,通過大型雙向離心機(jī)振動臺和大型三向六自由度振動臺特高壩地震動力模型試驗,揭示了特高壩在復(fù)雜地震荷載作用下的動力破壞機(jī)理,驗證了大壩的極限抗震能力與數(shù)值模擬的可靠性、工程抗震措施的效果。
(3)集成應(yīng)用方面:研究形成了特高壩易損性的計算方法,完善了特高壩抗震安全分析和風(fēng)險評價體系;提出了互聯(lián)網(wǎng)+強(qiáng)震監(jiān)測技術(shù)和方案,開發(fā)了一套互聯(lián)網(wǎng)+大壩強(qiáng)震動安全監(jiān)測系統(tǒng);建立了基于強(qiáng)震監(jiān)測的高壩震害快速評價預(yù)警機(jī)制,建成了大壩地震安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng);系統(tǒng)形成特高壩強(qiáng)震監(jiān)測分析、震害風(fēng)險評估、分級報警、應(yīng)急搶險預(yù)案的大壩強(qiáng)震安全控制關(guān)鍵技術(shù)體系。