序

高混凝土坝结构安全与优化设计计算方法及完善理论体系，一直是坝工界的研究热点问题。随着我国西部大开发战略的实施，一批大型、特大型水电站已开工兴建或即将开工。这些工程中的高坝岩基稳定、大体积混凝土温度控制、结构体形优化等问题复杂。要解决这些重大工程问题，必须在基础理论上有所突破，在关键技术上有所创新。本书正是瞄准了这方面的理论发展要求和这些重大工程的应用需要，经过课题组多年系统科学研究的逐步积累，在反复凝练的基础上形成的系列研究成果。

高混凝土坝结构安全与优化设计计算方法及完善理论体系研究，包括了高混凝土坝工程设计和科学研究中的两大科学问题与关键技术，其一为高混凝土坝设计周期内的坝体坝基系统的结构稳定安全与坝体混凝土温控防裂安全，其二为考虑各种复杂条件下的高混凝土坝体形最优化和复杂坝基加固处理方案最优化。坝工领域的这两个科学问题虽然侧重点不同，但却是相互影响、相辅相成、共成体系的。大坝是置身于自然地质和水环境中的人工建筑物，必须遵循自然规律、适应环境条件进行塑造（如准确获得和表征地质结构、材料参数，科学合理设计大坝结构和体形优化等），同时可以依照规律与法则有限改造自然环境和创造有利条件（如复杂坝基加固处理、坝体混凝土温控、施工过程控制等）。高混凝土坝的结构安全是坝体体形优化的前提条件，而体形优化则是实现坝体结构的稳定安全与工程投资最省的必要手段，是任何一个高混凝土坝工程达到安全、经济的重要设计环节。本书从试图构建理论和方法体系入手，选择了材料宏观力学参数表征、坝基破坏失稳机理、抗滑稳定分析方法和安全标准、大体积混凝土温控防裂、坝体体形优化等一系列重要科学问题进行系统研究，并结合工程贯穿于勘测、设计、施工乃至运行管理全过程。

本书的研究成果具有重要的理论意义和广泛的应用前景。首先，有助于从变形的观点加深对高混凝土坝的失稳机制及渐进变形演化规律的认识，从而丰富了高混凝土坝的安全稳定分析理论和方法；其次，基于大体积混凝土温度控制、开裂过程的研究帮助工程技术人员从理论上加深对大体积混凝土设计、施工措施优化等方面的认识，并为大体积混凝土施工采取合理的控制措施提供理论依据和有效设计分析平台；再次，基于全有限元法和序列二次规划法（SQP）的多目标体形优化方法增强对大坝体形的优选能力。本书所形成的高混凝土坝结构安全及优化理论成果体系丰富了高混凝土坝结构安全与优化方面的学术思想，提高了理论研究水平，促进了设计理论与分析方法的发展和完善，解决了应用基础研究中的一些关键技术问题，同时在我国西南地区大型水电工程建设中也将发挥重要的作用，具有广阔的工程应用前景。

作者对水利水电工程领域的研究始于20世纪80年代，近30年来热爱教育教学，潜心科学研究，治学严谨，博学笃行，深得同事尊敬和学生爱戴。作者和研究团队为本书的编著也倾注了大量的心血。我祝贺这本专著的出版，并希望能得到同行的厚爱，同时也相信读者会从中受益，进一步促进坝工科技发展。

中国工程院院士、长江水利委员会总工程师　郑守仁　　

2014年6月