中国是个多地震的国家,水库大坝属于地震设防中的生命线工程。20世纪中叶,我国兴建了大量的水库,其中约1/3是粘土心墙砂壳坝。这些坝大都未做抗震设计或设防标准不足,已产生了大量的震害工程。因此如何对它们进行抗震安全评价和加固、修复,已成为我国目前水库大坝除险加固工作所面临的重点和难点问题。 为解决上述问题,本文以东周水库粘土心墙砂壳坝为典型,主要做了以下工作: 首先从系统的分析坝址区地震特性入手,通过坝址区地震分析,提出坝址区未来50年超越概率为63%、10%和3%的地震烈度、加速度峰值和设计地震反应谱。 其次,以动三轴试验为手段,以等效非线性粘弹性模型为动本构模型,通过对坝体材料的液化特性、动强度、动弹模和阻尼比试验,系统的研究了坝体材料的动力特性,提出了动力学指标。 第三,以等参四边形有限元法为手段,以邓肯～张模型为静力计算模型,求解土坝各单元初始状态下的静垂直应力和剪应力;采用考虑土的非线性粘弹性的总应力法,按威尔逊(wilsonn)-θ值逐步积分法,求解土坝各单元的等效水平地震剪应力;以西特法对坝体的抗液化安全度进行了分析计算,并作出了直观的抗液化安全度图,解决了不能定量、定位的确定液化程度和液化区位置,科学评价大坝抗震安全性的难题。 第四,结合当今国内外在土坝加固工程措施上的研究成果,合理的确定了除险加固的工程措施,并对加固结果进行了验证,解决了抗震加固的难题。