前言

水工结构工程是力学、材料学及岩土工程交叉形成的一门学科。高混凝土坝结构安全与优化又是水工结构工程近20多年来形成的一个重要研究方向。笔者涉及高坝结构稳定问题是在1989年，与导师王宏硕、陆述远教授一起承担“八五”科技攻关项目子题“龙滩碾压混凝土重力坝渐进破坏过程稳定审查方法及其设计安全系数的探讨”。这一研究当时在国内刚刚起步，“八五”科技攻关的研究主要集中在采用等比例降强度方法研究重力坝渐进破坏过程。随后课题组承担的“九五”国家重点科技攻关项目“碾压混凝土筑坝技术研究”课题中的“高碾压混凝土重力坝设计方法的研究”专题的01（1）子题“高碾压混凝土重力坝应力计算方法和极限承载能力研究”，在“八五”科技攻关成果的基础上，提出了适用于200m级高碾压混凝土重力坝的弹塑性有限元计算方法、高碾压混凝土重力坝的渐进破坏过程、破坏机理、失稳（稳定）准则和极限承载能力以及适用于200m级高碾压混凝土重力坝的稳定和强度审查公式及与之相配套的设计安全系数标准。在1992年批准的国家自然科学基金重点项目（批准号59239171）课题“碾压混凝土高重力坝的静、动力安全度分析”又将研究范围扩展到了碾压混凝土重力坝的渗流、温控、动力等方面，全面地探讨了高混凝土重力坝的结构安全设计理论。2000年以后，结合向家坝、金安桥、彭水等一批高重力坝的结构安全稳定分析，以及国家自然科学基金项目“基于自组织演化理论的重力坝坝基深层抗滑稳定理论研究”、国家自然科学基金项目“基于稳定临界准则的重力坝抗滑稳定审查方法及控制标准”、国家教委优秀年青教师基金项目“碾压混凝土重力坝安全可靠度理论及设计方法研究”、教育部骨干教师基金项目“基于随机场描述的碾压混凝土坝失效模式和可靠度分析”、湖北省自然科学基金项目“基于全有限元静、动力的拱坝体形多目标优化研究”、“混凝土重力坝设计规范（DL　5099）”专题修编课题《混凝土重力坝抗滑稳定机理和深层抗滑稳定设计表达式及分项系数专题研究》等50余项科研项目，深入研究了高混凝土坝的强度和稳定审查方法及与之相配套的设计安全系数标准、高混凝土坝分期施工和蓄水过程仿真分析方法、复杂坝基综合加固处理工程措施及其设计优化、高混凝土坝可靠度理论与设计方法、岩土与混凝土类材料力学参数分析的随机—临界理论和方法、高混凝土坝施工期至运行期全过程温度场、温度应力场仿真分析及温控措施、高混凝土坝坝体体形优化方法等理论研究，建立了高混凝土坝结构安全与优化的理论模型，构建了高混凝土坝结构安全与优化的分析方法，提出了一套符合实际的高混凝土坝结构安全分析理论与方法体系、坝基稳定评价方法和标准，研究开发了高混凝土坝施工期至运行期全过程温控仿真平台、高混凝土坝体形优化方法及程序。本书是对20多年来研究团队在这一领域系列研究成果的系统介绍和阶段总结。

本书共分为9章，第1章为绪论，介绍高混凝土坝的结构安全与优化的内涵、研究思路、研究内容及研究方法；第2章论述了高混凝土坝宏观力学参数确定的理论方法；第3、4章论述了高混凝土坝结构安全分析的非线性数值分析方法，包括概率可靠度方法和非概率可靠度方法；第5章至第7章论述了高混凝土坝结构安全分析的机理、方法以及控制标准；第8章论述了高混凝土坝温控仿真理论及温控仿真平台；第9章论述了高混凝土坝体形优化理论及程序。

笔者所在的高坝结构课题研究组全体成员为本书的编著倾注了大量心血，笔者的研究生也为本书付出了辛勤的劳动，在此谨表示衷心感谢。笔者还要向本书所引用的文献作者致谢。最后还要感谢国家自然科学基金委、中国长江三峡开发总公司、中南勘测设计研究院、长江水利委员会长江勘测规划设计研究院、昆明勘测设计研究院、华东勘测设计研究院、成都勘测设计研究院、西北勘测设计研究院、湖北宣恩洞坪水电有限责任公司和乌江水电开发公司等单位在本书的应用研究方面所给予的大力支持！

常晓林　　

2013年8月28日于武昌珞珈山