第1章緒論1
1.1研究背景1
1.2國內外研究現狀4
1.2.1聚氨酯類材料動力特性研究現狀4
1.2.2材料剪切波速壓電陶研究現狀6
1.2.3土石壩動力模型試驗研究現狀8
1.2.4土石壩動力數值分析方法研究現狀14
1.3研究內容17

第2章高聚物注漿材料動力特試驗研究19
2.1概述19
2.2高聚物注漿材料靜態力學特性20
2.3高聚物注漿材料動態剪切模量試驗24
2.3.1試驗方法25
2.3.2試件制作27
2.3.3試驗過程31
2.4準確測量高聚物注漿材料剪切波速的影響因素34
2.5高聚物注漿材料動態剪切模量試驗結果與分析37
2.5.1高聚物注漿材料剪切波傳播時間判定方法37
2.5.2高聚物注漿材測試結果38
2.5.3試驗結果分析41
2.6本章小結50

第3章基於原型材料防滲牆的土石壩動力離心試驗研究52
3.1概述52
3.2試驗設備53
3.2.1土工離心機53
3.2.2離心機振動臺53
3.3試驗原理55
3.3.1離心模型基本原理55
3.3.2離心模型試驗相似原理56
3.4防滲牆土石壩非等應力模型相似關繫設計58
3.5模型的設計與制作59
3.5.1模型箱59
3.5.2原型材料防滲牆土石壩模型的設計與制作62
3.件80
3.6.1應變片81
3.6.2加速度計86
3.6.3微型土壓計89
3.6.4微型孔壓計91
3.6.5激光位移計93
3.7傳感器布置方案95
3.8振動加載方案100
3.9試驗過程101
3.10本章小結106

第4章防滲牆土石壩動力離心試驗結果與分析108
4.1概述108
4.2高聚物防滲牆土石壩試驗結果與分析109
4.2.1靜力試驗過程109
4.2.2動力試驗結果與分析111
4.3兩組試驗結果對比分析134
4.3.1牆體動應力對比分析135
4.3.2壩體加速度對比分析139
4.3.3壩頂沉降對比分析148
4.3.4壩體超孔隙水壓力對比分析150
4.3.5壩體動土壓力增量對比分析155
4.4拆模結果與分析158
4.4.1土石壩模型拆模結果與分析158
4.4.2防滲牆模型拆模結果與分析164
4.5本章小結167

第5章基於三維動的高聚物防滲牆土石壩抗震性能研究170
5.1概述170
5.2數值計算分析步驟171
5.2.1基於黏彈性人工邊界地震動輸入方法171
5.2.2本構模型的選擇175
5.2.3防滲牆土石壩三維動數值模型的建立177
5.3模型驗證180
5.3.1高聚物防滲牆土石數值模型驗證180
5.3.2混凝土防滲牆土石數值模型驗證183
5.4高聚物防滲牆地震響應數值計算結果與分析188
5.4.1高聚物防滲牆牆體加速度188
5.4.2高聚物防滲牆牆體動應力189
5.4.3高聚物防滲牆牆體位移193
5.5混凝土防滲牆地震響應數值計算結果與分析195
5.5.1混凝土防滲牆牆體加速度195
5.5.2混凝土防滲牆牆體動應力196
5.5.3混凝土防滲牆牆體位移201
5.6高聚物防滲牆地震響應特性及機理分析204
5.6.1牆體峰值加速度響應特性及機理分析204
5.6.2牆體動應力響應特性及機理分析206
5.6.3牆體位移響應特性及機理分析210
5.7高聚物防滲牆土石壩地震響應數值計算結果與分析214
5.7.1壩體加速度214
5.7.2壩體動土壓力221
5.7.3壩頂永久沉降230
5.8本章小結230

第6章地震作用下高聚物防滲牆多目標函數優化設計233
6.1概述233
6.2多目標函數優化設計原理233
6.3高聚物防滲牆抗震性能安全繫數分析235
6.4地震作用下高聚物防滲牆優化設計方法237
6.4.1優化方法237
6.4.2分析步驟238
6.5工程實例239
6.5.1工程概況239
6.5.2三維動模型240
6.5.計算結果與分析243
6.5.4地震作用下高聚物防滲牆優化設計245
6.6本章小結251

第7章結論與展望252
7.1結論252
7.2創新點255
7.3展望255

參考文獻257

據不完全統計，截至2020年，我國已建成各類水庫9.8萬多座，江河湖海堤防28萬多千米，這些大壩及堤防在防洪、供水、灌溉、發電、航運等方面產生了巨大的作用。這些大壩及堤防有相當部分為土壩和土堤，且多數處於地震區。然而，由於年久失修，老化嚴重，我國大多數堤壩存在著一定的病害，安全隱患較大，對人民生命財產和社會穩定構成了極大的威脅，其中防滲繫統出現的問題是其主要病害之一。傳統的防滲加固技術普遍存在著施工周期長、效率低、對壩體的擾動或破壞較大等問題。因此，亟待開發抗震性能好、對壩體擾動小、施工速度快捷的新型防滲牆技術，以滿足我國病險水庫除險加固的需要。
鋻於高聚物防滲牆技術具有快捷、高效、超薄、輕質、高韌、經濟、耐久、微創、環保等優點，結合當前土石壩除險加固的需求，這種新型的防滲加固技術正逐步成為中、小型水庫及堤壩防滲加固的重要措施。本書針對高聚物防滲牆土石壩動力特性及抗震性能開展研究，主要研究內容包括高聚物注漿材料動力特性研究、基於原型材料防滲牆的土石壩動力離心試驗研究、基於三維動的高聚物防滲牆土石壩抗震性能研究、地震作用下高聚物防滲牆設計參數優化研究。
本書在新工藝、新技術上進行了大膽的探索，提出了一些新的見解，並為新技術、新工藝的脫穎而出和全面開發應用提供了有力的證據。書中的研究成果是根據我國傳統土石壩存在的實際問題，結合高聚物防滲牆技術的優點，經過試驗研究提出的，具有廣泛的實用性和推廣價值。作者也先後發表過一些論文和著作，如《高聚物防滲牆土石壩抗震性能研究》《高聚物防滲牆土石壩地震加速度響應的動力離心試驗研究》《地震荷載下高聚物防滲牆多目標函數優化設計研究》等，多次參與高聚物防滲牆相關的研究課題。為把高聚物防滲牆技術更好地運用在實際工程項目中，作者以自己多年的研究成果為基礎，並參考、搜集了國內外其他有關的技術資料，繫統地撰寫了本書。
限於編著者的水平，誠懇地歡迎讀者和有關專家對不妥之處提出批評和指正。

著者
2021年9月