中文摘要：

土石坝可能受到强震、爆炸、船舶撞击等极端动力荷载作用，开展对其动态响应、溃决过程及风险管理的研究具有重要意义。过去两年合作双方进行了多层次的合作研究与交流，取得如下成果1）建立了土石坝和堰塞坝溃坝案例数据库；2）提出了计算土石坝和堰塞坝溃坝参数的回归分析模型；3）研发了动力荷载作用下土石坝性态的物理模拟平台；4）实现了极端动荷作用下土石坝性态的数值模拟平台5）从变形发展的角度揭示了土石坝渐进破坏的发展规律；6）建立了堰塞坝溃决模拟的物理模型，编制了溃坝模拟软件DABA。为未来四年进行深入研究奠定了基础。今后四年将深入研究极端荷载下土石坝的溃决机理及应急对策，包括1）爆炸、撞击和强震条件下土石坝性态和破坏机制的离心模型试验；2）爆炸、撞击和强震条件下土石坝性态的数值模拟；3）土石坝和堰塞坝溃决过程数值分析和应急措施优化；4）溃坝损失的动态评估和减灾决策平台。

结论摘要：

本项目对土石坝在爆破、强震等极端动力荷载作用下的响应状况进行了分析，对极端动力荷载下土石坝可能出现的溃坝以及相应的应急处理方法进行了研究，取得一系列成果，主要包括 (1) 基于边界面理论建立了砂土在高速率荷载下的本构模型。该模型引入了率相关弹性模量和率相关模型面，从而可以表现在高速率荷载下土体初始刚度、抗剪强度和剪胀性的增加。 (2) 在大型通用有限元程序LS-DYNA中进行二次开发，将本研究建立的高速率砂土边界面模型作为用户自定义材料写入到程序中，从而令模型可以用于解决各种边界值问题。 (3) 基于LS-DYNA和高速率砂土边界面模型对混凝土面板堆石坝和心墙堆石坝受上游水下爆破荷载影响的案例进行了模拟，对坝体的响应和变形进行了详细分析，总结了土石坝受上游水下爆破荷载影响的一般规律。 (4) 基于贝叶斯网络理论，建立了溃坝生命损失评估模型（HURAM），以模拟了溃决洪水灾害下的人员疏散、就近掩护和筑物破坏程度，为溃坝临灾应急决策和灾害损失评估提供有用的数据支持。 (5) 建立了溃坝动态决策模型（DYDEM），提出了考虑时间和空间两个尺度最小化溃坝洪水总损失的决策方法。 (6) 基于对多达131种土室内试验结果的分析，为级配良好和级配不良土提出了关于内部稳定性的复合判据。 (7) 开发了准三维溃坝和泥石流模拟程序EDDA，使土石坝溃决后的洪水过程得到准确模拟。 (8) 采用清华大学离心机振动台试验系统，研究了面板堆石坝在地震荷载作用下的动力响应和应力变形规律，再现了面板堆石坝的动力响应过程，分析比较了地震波峰值、输入波形、蓄水条件等因素对面板堆石坝动力响应的影响规律。 (9) 研究了非一致输入对面板堆石坝动力响应的影响规律，包括对比非一致输入与一致输入，研究不同种类的地 震波入射角度对面板坝动力响应的影响规律，并基于波动理论对得到的规律进行理论分析。在完成本项目的过程中，培养了5名博士后、3名博士生，发表SCI论文18篇和EI论文共6篇。