中文摘要：

地震荷载及其作用引起的坝面动水压力等复杂荷载条件下，裂纹尖端T应力及高阶条件对大体积混凝土及重力坝断裂机理的影响规律尚未获得。本项目基于试验、断裂力学理论结合半解析数值计算方法－比例边界有限元法（Scaled boundary finite element-SBFEM）重点研究（1）复杂荷载条件下裂纹尖端T应力及高阶条件对大体积混凝土断裂特性及重力坝裂纹扩展过程的影响；（2）考虑水的可压缩性及库底边界吸收影响时坝面动水压力对重力坝断裂过程的影响；（3）地震荷载作用引起的坝面动水压力及裂纹内水压力共同作用下库水-坝-无限地基系统断裂过程计算，获得地震等复杂荷载条件下重力坝裂纹扩展轨迹。本项研究创新为（1）揭示T应力及高阶条件对大体积混凝土断裂特性及重力坝断裂过程的影响规律；（2）研究地震荷载作用下库水-重力坝-无限地基系统的坝体开裂破坏过程，获得裂纹扩展轨迹。

结论摘要：

本项目基于试验、断裂力学理论结合半解析数值计算方法－ 比例边界有限元法（ Scaled boundary finite element-SBFEM）重点研究地震荷载及其作用引起的坝面动水压力等复杂荷载条件下，裂纹尖端T 应力及高阶条件对大体积混凝土及重力坝断裂机理的影响规律。着重开展以下三方面研究（1）基于SBFEM计算了复杂荷载条件下裂纹尖端T 应力及高阶条件，并进行了初步试验验证；基于比例边界有限元法研究弹性材料裂纹尖端奇异场，提取了应力强度因子、T应力以及高阶奇异性条件，研究了不同荷载边界条件下，不同裂纹长度裂纹尖端T应力以及高阶奇异性条件的变化规律，建立考虑T应力影响的断裂准则，研究T应力对裂纹扩展角以及扩展方向的影响；（2）考虑水的可压缩性及库底边界吸收影响时坝面动水压力对混凝土重力坝破坏过程的影响； 基于比例边界有限元法，研究了地震荷载作用下，考虑水体可压缩性以及库底边界吸收条件影响的混凝土重力坝的地震响应并获得了水体可压缩性以及库底边界吸收条件影响下的损伤破坏区域；（3）基于网格重剖分技术，联合子结构法计算大体积混凝土梁裂纹扩展方向和路径；基于超单元重剖分技术可方便地用于模拟各种裂纹扩展方向和路径，毋需根据裂纹发展方向重新调整基础网格走向和划分。模拟粘聚裂纹扩展时，通过引入线性渐进叠加假设，将外力和粘聚力耦合作用的非线性问题进行简化；将粘聚力的影响作为SBFEM基本控制方程的非齐次项进行模拟，获得大体积混凝土梁的裂纹扩展轨迹。