主要科研经历及贡献：

1. 科研经历

2013.09-2018.06在河海大学、西澳大学从事博士阶段的研究，2018.06-2020.08在南京水利科学研究院从事博士后研究，2020.09-至今在南京水利科学研究院工作，高工。研究内容主要围绕土石坝、堰塞坝、输水渠道等水利工程问题开展：（1）机理层面，围绕“土石材料基本性质及颗粒破碎演化规律”开展了系列试验研究和机理分析；（2）理论和方法层面，围绕“土石材料状态相关剪胀理论及本构模型”发展了水利工程变形计算的本构理论和模型构建方法；（3）应用层面，围绕“水利岩土工程数值分析及结构优化方法”，将相关理论成果落地，服务于水库大坝、输水渠道等大型水利工程的结构优化设计及运行管理。

2. 国内外学术交流

多次参加国内学术会议并作专题报告，参与组织了第28届土工测试会议、第8届水利水电岩土力学与工程学术研讨会等多个全国性学术会议。2019年随“高寒区长距离供水技术交流”团组开展了国际交流活动，赴瑞典和俄罗斯先后访问了瑞典皇家理工学院、圣彼得堡国立交通大学和莫斯科大学，针对寒区渠道冬季运行变形控制技术等进行了交流研讨，申报人共作了3场学术报告，主要交流内容包括寒区渠道变形控制、离心模型试验、应力变形有限元分析等。此外，在2017~2018年国家公派澳大利亚访学期间，也多次参加西澳大学、科廷大学组织的学术研讨。

3. 科研贡献

已在国内外高水平期刊发表SCI/EI论文50余篇，其中，第一作者或通讯作者SCI/EI论文29篇；出版学术专著2部。获得国家发明专利15项，实用新型专利3项，公布国际PCT专利3项。参与编制水利学会团体标准2部，获得省部级科技进步奖3项（中国大坝工程学会科技进步特等奖1项，河南省科技进步二等奖1项，福建省科技进步二等奖1项），河南省水利科技进步一等奖1项、钱家欢岩土工程教育基金1项；获得江苏省高等学校土木工程学科吕志涛院士优博论文。

具体科研贡献如下：

① 提出了土石材料连续级配方程，丰富了对土体典型级配曲线的数学描述，揭示了土石材料剪切全过程颗粒破碎和级配演化规律。

提出了一个简单实用的级配方程，实现了对于粗粒土典型级配曲线的数学表示。总结了土石坝工程中的各种堆石料、过渡料和反滤料等粗粒土的级配参数常用取值范围，为筑坝土石料的级配设计提供了参考。利用该级配方程对规范建议的剔除法、相似级配法、等量替代法和混合法这四种级配缩尺方法进行了统一的解释，确定了各缩尺方法的级配参数与原级配参数之间的定量关系，并揭示了土石材料剪切全过程颗粒破碎和级配演化规律，为粗粒土的级配设计和缩尺计算提供了一种新方法。

② 提出了考虑土石材料颗粒破碎影响的剪胀方程，构建了考虑颗粒破碎和剪胀特性的广义塑性本构模型，开发了相应的有限元计算程序。

基于能量守恒原理提出了颗粒破碎耗能计算方法，使得颗粒破碎耗能满足破碎能不可逆定律，进而推导的剪胀方程简单实用、且对各种粗粒土都具有广泛的适用性。在此基础上构建的广义塑性本构模型能够同时反映颗粒破碎、应力状态和密实度对粗粒土应力变形的影响，开发了相应的有限元计算程序，并成功应用于实际工程的计算分析。与同类本构模型相比，其优势在于：参数个数少、参数确定简单、对堆石料、砂砾石料等易破碎材料适用性好，为土石坝等水利工程的应力变形精细化模拟提供了可靠的本构模型，为水利工程结构优化提供了技术支撑。

③ 发展了土石坝、输水渠道等水工建筑物协调变形理论和控制技术，提出了基于协调变形控制的坝壳料密度多目标优化设计方法，参与开发了寒区渠道变形离心模拟试验设备和试验技术。

以满足心墙砂砾石坝安全性指标为边界条件，以表征函数为变量，以坝体变形特性、应力劣化以及强度指标健康度为目标，将非统一的多目标问题转化成统一的极小化问题，建立各指标的功效函数，形成了保证心墙砂砾石坝协调性最优的坝壳料相对密度优化方法。发展了协调变形理论，提出了高寒区输水渠道加高改造协调变形评价指标及控制技术，参与研制了寒区渠道变形离心模拟试验设备和试验技术。从协调变形控制出发，为水库大坝、输水渠道等大型水利工程的结构优化设计及运行管理提供了理论指导。

发表论文、专著的情况

已在国内外高水平期刊发表SCI/EI论文50余篇，其中，第一作者或通讯作者SCI/EI论文29篇。出版学术专著2部。

（1）第一或通讯作者论文

[1] Guo, W.L., Zhu, J.G.*, Yin, J.H., Wen, Y.F. Investigation into the Effects of the Thickness of a Hollow-Cylinder Soil Specimen on the Stress Distributions in Triaxial Torsional Shear Testing [J]. Geotechnical Testing Journal, 2016, 39(5), 786-794. (SCI)

[2] W.-L. GUO, J.-G. ZHU*. Particle breakage energy and stress dilatancy in drained shear of rockfill materials[J]. Géotechnique Letters, 2017, 7(4), 304-308. (SCI)

[3] Wan-Li GUO, Jun-Gao ZHU*, Wei-Cheng SHI, Ying-Li WU. Dilatancy equation for rockfill materials under three-dimensional stress conditions [J]. International Journal of Geomechanics, ASCE, 2019, 19(5): 04019027. (SCI)

[4] Wan-Li GUO, Zheng-Yin CAI, Ying-Li WU, Zhi-Zhou GENG. Estimations of the three characteristic stress ratios for rockfill material considering particle breakage [J]. Acta Mechanica Solida Sinica, 2019, 32(2):215-229. (SCI)

[5] Wan-Li GUO, Jun-Gao ZHU*, Sheng-Shui CHEN, Ting YU. Applications of a gradation equation in coarse-grained soils [J]. Proceedings of ICE, Geotechnical Engineering, 2019, 172(5):442-452. DOI: 10.1680/jgeen.18.00109. (SCI)

[6] Wanli Guo*, Li Chen. A stress-dilatancy relationship for rockfill incorporating particle breakage and intermediate principal-stress ratio [J]. KSCE Journal of Civil Engineering, 2019, 23(7):2847-2851. DOI 10.1007/s12205-019-0279-8. (SCI)

[7] GUO Wan-Li*, Huang Ying-Hao, Andy Fourie, Wu Ying-Li. Mathematical model revealing the evolution of particle breakage and particle-size distribution for rockfill during triaxial shearing [J]. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2019, 25(5): 893-908. (SCI)

[8] Wan-Li Guo*, Zheng-Yin CAI, Ying-Li WU, Chen ZHANG, Jun-Jie WANG. Dilatancy behaviour of rockfill materials and its description [J]. European Journal of Environmental and Civil Engineering, 2020.05, online. (SCI)

[9] Jun-Gao ZHU, Wan-Li GUO*, Yan-Feng WEN, Jian-Hua Yin, Cheng Zhou. New Gradation Equation and Applicability for Particle-Size Distributions of Various Soils [J]. International Journal of Geomechanics, 2018, 18(2): 04017155. (SCI)

[10]SHI Jiang-Wei, FU Zhong-Zhi, GUO Wanli*. Investigation of geometric effects on three-dimensional tunnel deformation mechanisms due to basement excavation [J]. Computers and Geotechnics, 2019, 106: 108-116. (SCI)

[11]Guo WL, Chen G*, Wu YL, Wang JJ. Modeling the wetting deformation behaviour of rockfills [J]. Geomechanics and Engineering, 2020, 22(6): 519-528. (SCI)

[12]Wanli Guo, Ge Chen*, Junjie Wang, Yueyan Zhu. Evaluation Indices and Design Method to Determine the Rolling Density of Dam Shell Sandy Gravel Material [J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 2022, 34(2): 04021458. (SCI)

[13]Guo Wanli*, Cai Zhengyin. Study on the critical state of a special silty-sandy Gobi soil material [J]. Granular matter, 2022, 24:19. (SCI)

[14]Wanli Guo, Ge Chen*, Junjie Wang, Fuxian Jian. Dilatancy equation and yield function for granular materials based on energy accumulation [J]. Journal of Testing and Evaluation, 2021, online (SCI)

[15]Wanli Guo, Ge Chen*, Junjie Wang, Fuxian Jian. Energy-Based plastic potential and yield functions for rockfills [J]. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2021.12, DOI: 10.1007/s10064-021-02545-3 (SCI)

[16]郭万里, 朱俊高, 温彦锋. 对粗粒料4种级配缩尺方法的统一解释[J]. 岩土工程学报, 2016, 38(8): 1473-1480.  (EI)

[17]郭万里, 朱俊高, 彭文明. 粗粒土的剪胀方程及广义塑性本构模型研究[J]. 岩土工程学报, 2018, 40(6), 1103-1110 (EI)

[18]郭万里, 朱俊高, 王青龙, 余挺. 基于级配方程的粗粒料级配演化预测模型[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2018, 49(8), 2076-2082. (EI)

[19]郭万里, 朱俊高, 余挺, 金伟. 土的连续级配方程在粗粒料中的应用[J]. 岩土力学, 2018, 39(10), 3661-3667. (EI)

[20]郭万里, 朱俊高*, 钱彬, 张丹. 粗粒土的颗粒破碎演化模型及其试验验证[J].岩土力学, 2019, 40(3), 1023-1029. (EI)

[21]郭万里, 蔡正银, 武颖利, 黄英豪*. 粗粒土的颗粒破碎耗能及剪胀方程研究[J] 岩土力学, 2019. 40(12): 4703-4710. (EI)

[22]郭万里, 朱俊高, 王俊杰, 鲁洋*. 粗粒土静力特性及室内测试技术研究进展[J]. 岩石力学与工程学报，2020, 39(s2): 3570-3585. (EI)

[23]郭万里, 蔡正银*, 王羿, 黄英豪, 等. 渗漏点高度对寒区加高渠道不协调变形的影响[J]. 岩土工程学报，2020, 42(S2): 100-105. (EI)

[24]朱俊高, 郭万里, 王元龙, 等. 连续级配土的级配方程及其适用性研究[J]. 岩土工程学报, 2015, 37(10): 1931–1936. (EI)

[25]武颖利, 张兆省, 郭万里*, 皇甫泽华. 考虑颗粒破碎影响的粗粒土临界状态研究[J]. 岩土工程学报, 2019, 41(S2): 25-28.（ EI)

[26]邓铭江, 蔡正银, 郭万里*, 黄英豪, 等. 北疆白砂岩特殊物理力学性质试验研究[J]. 岩土工程学报，2020, 42(S1): 1-5. (EI)

[27]邓铭江，蔡正银，郭万里*, 黄英豪, 等. 换填及排水改造对北疆输水渠道稳定性的影响[J]. 岩土工程学报, 2021, 43 (5): 789-794. (EI)

[28]邓铭江，蔡正银，郭万里*. 等.竖向排水井对北疆膨胀土渠道稳定性的作用分析[J]. 岩土工程学报, 2020, 42 (s2): 1-6. (EI)

[29]朱锐, 郭万里*. 寒区渠道粉土质砂换填料力学特性试验研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2021, online (EI)

（2）出版学术专著

[1] 郭万里, 鲁洋. 粗粒土颗粒破碎与本构模型[M].中国水利水电出版社, 2021.01, ISBN 978-7-5170-9386-2.

[2] 张兆省, 郭万里, 皇甫泽华, 武颖利. 前坪水库黏土心墙坝变形协调分析方法及应用[M]. 郑州：黄河水利出版社, 2020.12, ISBN 978-7-5509-2890-9.

获得的专利：

（1）已授权发明专利

[1] 郭万里, 高庄平, 吉恩跃, 陆阳洋, 吴兵. 一种GDS扭剪仪实心样上底座的安装与拆卸装置及方法(授权, ZL201610885763.8)

[2] 郭万里, 高庄平, 陈正, 蒋明杰, 包孟碟. 一种GDS扭剪仪实心样上底座(授权, ZL201610885764.2)

[3] 郭万里, 李威, 武颖利, 侯锐, 刘武斌, 朱玥妍, 雷银拴, 李小梅, 席月鹏, 顾行文, 杨汜, 任国峰, 李召阳. 一种基于封闭膜的高精度孔隙水压力计 (授权, ZL202010781042.9)

[4] 陆晓平, 朱俊高, 郭万里, 李翔, 孙鹏飞. 一种快速防漏三轴试样排水连接管及其连接方法(授权, ZL201510068224.0)

[5] 陈正, 严承俊, 郭万里, 朱俊高. 一种基于光敏电阻的建构筑物测斜装置和方法(授权, ZL201610885762.3)

[6] 朱俊高, 蒋明杰, 陆阳洋, 郭万里, 吉恩跃, 包梦碟, 吴兵. 一种改进的土体静止侧压力系数测定仪(授权, ZL201610560098.5) 

[7] 武颖利, 易瑞吉, 杨胜, 郭万里, 李登华, 肖立敏, 明经平, 钟启明, 等. 一种混凝土面板堆石坝面板脱空区水下修复系统. (授权, ZL201910071410.8)

[8] 武颖利, 龚丽飞, 吉恩跃, 郭万里, 张民, 王芳, 沈婷, 任强, 钟启明, 黄英豪, 祁锋, 耿之周, 胡哲, 张兆省, 皇甫泽华, 张赛, 皇甫明夏, 沈凯, 崔保玉, 马莉, 王汴歌, 李航, 吴溪. 一种污染土壤原位修复装置(授权, ZL 201711393517.1)

[9] 何芳婵, 武颖利, 冯林松, 郭万里, 雷存伟, 吴杰夫, 褚青来, 吕正勋, 高贝贝, 俞顺, 师现营, 顾行文, 任国峰, 李小梅, 适应大变形的边坡防护连锁块及其装配方法(授权, ZL201810717427.1)

[10]武颖利, 杨胜, 易瑞吉, 郭万里, 何宁, 李登华, 肖立敏, 凌华, 王芳, 张兆省, 等. 一种基于流速感应的坝体渗漏水下探测系统(授权，ZL 201910071422.0)

[11]何芳婵, 武颖利, 冯林松, 郭万里, 雷存伟, 黄英豪, 吴杰夫, 陈海波, 褚青来, 李小梅, 吕正勋, 高贝贝, 俞顺, 郭延峰, 顾行文, 任国峰, 钟启明. 一种双轴转动适应大变形的边坡防护连锁块（授权，ZL201810717505.8）

[12]黄英豪, 蔡正银, 张晨, 朱洵, 陈皓, 郭万里, 朱锐. 寒区膨胀土渠道劣化破坏成因分析方法及应用(授权, ZL201811174255.4)  

[13]吉恩跃, 朱俊高, 刁红国, 张灿虹, 陆阳洋, 郭万里, 包孟碟, 蒋明杰.一种利用直剪仪测定土体抗拉强度的装置及方法（授权, ZL201710306346.8）

[14]蔡正银, 黄英豪, 关云飞, 高长胜, 徐光明, 张晨, 曹永勇, 韩迅, 任国峰, 顾行文, 郭万里, 朱洵, 朱锐. 寒区输水渠道湿干冻融循环离心模拟系统及其模拟方法（授权, ZL201910402246.4）蔡正银, 黄英豪, 关云飞, 高长胜, 徐光明, 张晨, 曹永勇, 韩迅, 任国峰, 顾行文, 郭万里, 朱洵, 朱锐. 一种用于离心场下模拟寒区输水渠道水位升降的试验装置（授权，ZL 201910400438.1）

[15]朱洵, 蔡正银, 关云飞, 黄英豪, 韩迅, 张晨, 王羿, 郭万里, 简富献, 厉立兵, 刘锐明, 马登辉, 王硕. 一种电渗纠偏淤泥海域倾斜筒型风电基础装置及试验方法（授权，ZL 202110166812.3）

[16]韩迅, 蔡正银, 关云飞, 高长胜, 张晨, 朱洵, 唐译, 武颖利, 郭万里. 一种砂浆试件抗渗压强的计算方法（授权，ZL 202011333173.7）

（2）已申请发明专利

[17]郭万里, 蔡正银, 黄英豪, 武颖利, 吴二鲁, 关云飞, 陈鸽, 张晨, 曹永勇, 韩迅, 朱洵, 朱锐, 陈正, 张欢. 水热力耦合作用下膨胀土表面裂隙测试装置及使用方法(实质性审查, 201910395995.9)

[18]郭万里, 吴二鲁, 蔡正银, 黄英豪, 武颖利, 陈鸽, 关云飞, 张晨, 曹永勇, 韩迅, 朱洵, 朱锐, 张欢, 陈正. 一种水热力耦合作用下土体直剪试验装置及使用方法(实质性审查, 201910400439.6)  郭万里, 侯锐, 李威, 武颖利, 杨汜, 李小梅, 朱玥妍, 任国峰, 顾行文. 一种用于测量土与结构接触面特性的试验装置及使用方法, (实质性审查, 202010781143.6)

[19]郭万里, 鲁洋, 蔡正银, 武颖利, 黄英豪, 关云飞, 李威, 丛建, 张晨, 朱玥妍, 韩迅, 朱洵, 王羿, 朱锐, 简富献. 一种冻土试样饱和冻结一体化装置及其使用方法, (实质性审查, 202010779878.5)

[20]郭万里, 蔡正银, 张晨, 简富献, 李禹君, 武颖利, 钟启明, 李威. 一种测定堰塞体材料斜坡运动和谷底堆积的试验装置. （实质性审查, 202110606719.X）

[21]郭万里, 张晨, 鲁洋, 简富献, 李禹君, 黄英豪, 武颖利, 李威, 朱洵, 王弈, 韩迅, 朱锐, 一种适用于寒区消除冻胀效应的挡土结构及施工方法. （实质性审查, 202110828294.7）

（3）参编规范

[1] T/CHES 40-2020，寒冷地区渠道安全监测技术规程，中国水利学会团体标准，2021.02.01实施，排名17/27

[2] T/CHES 41-2020，寒冷地区渠道冻害评价导则，中国水利学会团体标准，2021.02.01实施，排名17/27

项目依托的科研平台、科研项目：

（一）依托的科研平台

申报人所在单位南京水利科学研究院直属于水利部、交通运输部、国家能源局，是面向国内外的国家公益性非营利研究机构，拥有水文水资源与水利工程科学国家重点实验室、水科学与水工程水利部重点实验室等10 个国家级和省部级实验室、研发中心。我院拥有40 余座大型试验厅，各类仪器设备6000 余台件，包括400gt大型离心机、大型数控双向渗透仪、大型三轴试验仪、大型三轴流变仪、GSD空心圆柱静动扭剪仪等。其中，结合申报人的研究方向，主要依托的科研平台如下：

（1）水文水资源与水利工程科学国家重点实验室

（2）水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室

（3）水利部水科学与水工程重点实验室

（4）水利部水工新材料工程技术研究中心

（5）国家能源水电工程安全与环境技术研发中心

（6）南京水利科学研究院岩土工程试验中心

（二）依托的科研项目

（1）国家重点研发计划项目（2018YFC1508500）：堰塞坝险情处置与开发利用保障技术与装备研发，技术骨干。

（2）国家自然科学基金重点项目-长江水科学研究联合基金（U2040221）：堰塞体状态相关剪胀理论与坝体溃决演化规律研究，专题主持人，技术骨干。

（3）国家自然科学基金面上项目（51879167）：遮帘式板桩结构与地基相互作用机理研究，技术骨干。

（4）国家自然科学基金面上项目（51879166）：干湿冻融耦合作用下膨胀土渠道的劣化破坏机制研究，技术骨干。

（5）国家自然科学基金青年项目（51909170）：湿干冻融耦合作用下膨胀土加高渠道不协调变形机理研究，项目主持人。

项目背景：

堰塞体是一种特殊的天然土石坝，一般由于地震和降雨引起的滑坡与泥石流阻塞山谷河道，造成上游段壅水而形成。堰塞体堵江形成堰塞湖作为重大水旱自然灾害，具有集雨面积广、蓄水量大等特点，全球范围内有文献记载的堰塞体案例有1400余处，我国有将近500处。近年来，受地形地貌、地质构造及气象水文等条件综合作用，我国长江上游地区滑坡形成的堰塞体呈多发、频发态势。

由于致灾后果的严重性，堰塞体的安全评价和灾害预测一直是国内外研究者关注的焦点，很多问题都悬而未决：1）作为自然力作用的产物，堰塞体一般瞬间形成，由天然宽级配堆石料构成，表现出显著的状态相关性，如何正确描述这种宽级配堆石料的状态相关剪胀理论与本构模型是堰塞体稳定分析的基础。2）堰塞体形成后，可能受上游堰塞湖水位抬升、持续非稳定渗流、湖区滑坡涌浪、后期地震等外荷载作用的影响，这种荷载不确定性与堰塞体失稳有什么联系？3）堰塞体一般结构松散，缺乏必要的洪水溢流设施，渗流和力学稳定性较差，容易发生溃决，且溃决水流冲蚀过程呈明显的非线性特点，溃口水力要素指标呈强非恒定流特征，如何表征宽级配堆石料的这种强非恒定流冲蚀过程？采用现有的模拟理论和计算方法难以合理解决材料随机性、结构空间变异性、荷载不确定性和非恒定流冲蚀特性等问题，涉及多学科交叉、多场耦合、多尺度模拟等关键科学技术瓶颈。

总体目标：

本项目拟通过多尺度物理模型试验、单元试验、理论分析和数值仿真等手段，揭示堰塞坝材料空间变异性的形成机理，探求级配参数、孔隙比的空间概率分布规律；提出堰塞坝材料特性尺寸效应外推法，获取堰塞坝的原位参数；提出考虑堰塞坝材料空间变异性的状态相关本构模型和流变方程，开发可视化仿真平台，合理预测堰塞坝在复杂运行环境下的性态演化规律，为我国堰塞坝应急处置、风险评估、综合整治等提供基础理论与技术支持。

拟解决的关键科学问题：

（1）宽级配堰塞体材料的剪胀规律

揭示应力水平、相对密度、颗粒级配等因素影响下宽级配堰塞体材料的变形特性及临界状态变化规律，提出堰塞体材料的状态相关剪胀方程。

（2）宽级配堰塞体材料的非恒定动态冲蚀特性

探明宽级配堰塞体材料在挟砂水流作用下的输运规律，以及强非恒定流条件下的水沙耦合作用机制，揭示堰塞体材料在非恒定流作用下的动态冲蚀机理。

（3）堰塞体漫顶溃决与渗透破坏机理

揭示堰塞体冲蚀模式的内在机制，阐明不同溃决模式作用下，材料组成、结构和形态及外在影响因子对堰塞体溃口演化机制与洪水流量过程的影响。

研究内容与技术路线：

（1）滑坡型堰塞坝材料空间分布规律及形成机理

以典型滑坡型堰塞坝为例，基于水工模型试验比尺规律，开展不同工况下的滑坡-碎屑流堵江成坝大尺度物理模型试验，研究碎屑体运动堆积过程及颗粒与流体耦合作用下的成坝特征，揭示堰塞坝材料空间变异性的形成机理；根据碎屑粒径分布特征，在三维空间尺度下将模型堰塞坝划分为若干区域，确定各区域的级配曲线与孔隙比；利用适用性良好的级配方程对各级配曲线进行参数化描述，确定模型堰塞坝级配参数和孔隙比的空间变异数学模型，并结合典型堰塞坝的实际勘探资料进行验证与优化，揭示堰塞坝材料的空间分布规律。

（2）堰塞坝材料室内试验缩尺方法及尺寸效应

基于堰塞坝材料级配宽泛的特点，按照不同缩尺方法和缩尺比例对堰塞坝材料进行级配缩尺，开展有压渗透试验和大型三轴固结排水剪试验，综合评估现有不同缩尺方法对堰塞坝材料的适用性，确定或新提出适用于堰塞坝材料宽级配特性的室内试验缩尺方法；量化堰塞坝材料的颗粒尺寸对渗透、抗冲蚀以及强度变形特性的影响规律，建立堰塞坝材料原位指标或参数与级配参数、孔隙比的定量关系，确定堰塞坝材料特性尺寸效应；提出尺寸效应外推法，根据缩尺比例，推导确定堰塞坝原位参数，为堰塞坝性态演化数值模拟提供合理的数据支撑。

（3）考虑级配影响的扩展状态相关理论及本构模型

基于新确定的缩尺方法，开展系列三轴试验和复杂应力路径试验，在经典状态相关理论（孔隙比、应力水平）的基础上，量化级配参数对临界状态线的影响，建立扩展的状态相关理论（级配、孔隙比、应力水平），提出新的状态参量来综合表征坝体不同位置的材料所处的状态；研究堰塞坝材料的剪胀特性，确定新状态参量对剪胀比的影响，揭示堰塞坝材料的剪胀规律，提出扩展状态相关的剪胀方程；基于新状态参量，建立考虑堰塞坝材料状态相关的强度准则、塑性模量方程和流变方程，在广义塑性本构理论的框架下提出适用的本构模型并进行初步验证。

（4）考虑材料空间变异性的堰塞坝性态演化仿真平台

以某未溃堰塞坝为研究对象，开展堰塞坝性态演化的离心模型试验，主要揭示堰塞湖水位抬升等复杂外荷载对堰塞坝变形性态的影响，验证并改进本构模型和流变方程在复杂应力路径下的适用性，开发优化后的本构关系数值计算模块；基于级配和孔隙比的空间分布规律，开发堰塞坝在三维空间内级配参数、孔隙比随机分布的计算模块，确定参数初始场；基于室内试验参数和尺寸效应外推法，开发参数换算模块，自动计算确定堰塞坝不同部位的原位参数，最终集成考虑材料空间变异性的堰塞坝性态演化仿真平台，并在典型的堰塞坝案例中推广应用。

技术路线图

预期成果：

（1）提出堰塞体材料的状态相关剪胀方程；

（2）建立堰塞体材料的状态相关本构模型；

（3）建立不同致灾因子作用下考虑流固耦合的堰塞体溃决过程数学模型；

（4）在国内外学术期刊或重要会议发表高质量论文10篇以上，申请国家发明专利5项，登记软件著作权1项；培养研究生2名。

科研平台及研究队伍：

项目依托单位南京水利科学研究院兼作水利部大坝安全管理中心，本单位与河海大学共建有“水文水资源与水利工程科学国家重点实验室”，并拥有“水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室”、“水利部水科学与水工程重点实验室”、“国家能源水电工程安全与环境技术研发中心”等一系列科技创新平台，以及一大批国际一流的先进试验设备。

针对本项目而言，室内单元试验方面，依托单位拥有大型三轴仪、大型渗透仪、大型劣化仪等粗颗粒土系列试验设备，可以用于揭示堰塞坝材料的力学特性；滑坡-碎屑流堵江成坝大尺度物理模型试验方面，依托单位建有大尺度水工模型试验平台，拥有可调节平面坡道，项目拟开展的试验只需预制三维坡道和河谷，即可实现不同工况下的模型试验；离心模型试验方面，依托单位拥有大（400gt）、中（60gt、50gt）、小（5gt）离心模型试验系列平台，并开发了土石坝精细化模拟试验方法、确定了比尺准则，可保证堰塞坝物理模型试验的成功开展。

项目申请团队近年来通过参与国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目，主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金特别资助项目、中国博士后基金面上一等资助项目等多个科研项目，积累了扎实的研究基础。围绕土石材料基本性质及颗粒级配演化规律、状态相关剪胀理论及本构模型、水利岩土工程数值分析开展了系列研究，提出了描述散粒材料的级配方程、考虑级配影响的状态相关理论和本构模型，以上研究基础，都能够作为本项目的理论支撑。