本项研究工作的内容属于国家自然科学基金重大研究计划重点项目（90510017）"西部高拱坝抗震安全前沿性基础科学问题研究"中的子课题，以国家自然科学基金（50679073）"大体积混凝土骨料级配参数优化设计的三维数值模拟与动力破损机理的CT试验研究"和水利部公益性行业专项经费项目"大坝混凝土抗震动态抗力和损伤破坏机理研究"为背景，对筑坝混凝土材料的细观和宏观力学特性、筑坝混凝土的数值试验模型，以及混凝土坝渗流-温度-应力耦合理论分析在实际工程中的应用等方面进行了研究。

研究工作进行期间，与"中国水电建设集团十五工程局有限公司"、"陕西省水利电力勘测设计研究院"、"中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司"、"闽江-黄河水电工程联营体"、"中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司"和"陕西省太白黄金矿业有限责任公司"等多家企事业单位合作交流，相关研究成果为"陕西省旬阳县蜀河水电站"、"陕西省南沟门水利枢纽"、"鲁地拉水电站"、"里底水电站"、"澜沧江乌弄龙水电站"、"清原抽水蓄能电站"、"乌弄龙水电站枢纽"、"陕西省引汉济渭工程椒溪河隧洞"和"苗家坝水利枢纽"等工程项目的安全建设、运行提供了可靠的理论依据。

项目首先从细观和宏观的角度研究筑坝混凝土强度准则、大体积混凝土动强度和率效应的定量化表达方法，以及随机骨料分布、初始缺陷分布、细观界面厚度、阻尼、孔隙水压力、惯性力等参数对混凝土静、动强度变化的影响规律，并通过CT实验研究混凝土损伤演化方程和损伤动本构方程。应用界面破坏比例-界面破坏率的概念衡量复合材料整体性能的方法，并通过界面性能表征混凝土材料工作时的整体性能状态。

其次，基于混凝土、钢筋混凝土结构在工程中承受多种荷载共同作用、同一方向上材料拉压性能不同的特点，对多相双模量混凝土材料/结构在不同工况作用下的工作特点进行研究。提出适用于钢筋混凝土结构的多相材料拓扑优化方法、多相双模量材料拓扑优化病态荷载问题的分数模法，建立水力耦合效应、混凝土塑性损伤特性的混凝土面板堆石坝数值反演模型，全面揭示和解决覆盖层上面板堆石坝混凝土防渗结构的安全评价问题。

最后，阐明混凝土坝中单裂隙水流的阻力、渗流-温度-应力的耦合特性，提出混凝土坝渗流与温度场耦合的连续介质数学模型、碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合的数学模型和有限元数值解法，建立非稳定渗流与应力场耦合的三维模型，并通过实际工程，揭示200-300米级高混凝土坝坝区渗流-温度-应力场耦合作用下筑坝混凝土损伤破坏机理。