高坝大库安全事关国家公共安全和经济社会可持续发展，具有极端重要性。近年来，随着筑坝技术不断进步，一批200m和300m级高土石坝相继建成投入运行，但由于高土石坝变形破坏过程计算理论落后于高土石建设实践的问题一直未得到根本解决，导致其变形和渗流安全风险判断不准、应对措施不当，造成高土石坝病害时有发生。为此，本项目聚焦“建立精准预测复杂条件下高土石坝变形破坏过程计算理论和方法”这一目标，从坝体和坝基材料本构理论、复杂接触问题非连续变形计算方法、多相多场耦合计算方法、超大规模数值模拟技术等方面开展了持续攻关，破解了制约高土石坝变形破坏过程计算精度、速度和规模的多项关键科学技术难题，取得了如下创新成果。

1、首次揭示了粗粒土颗粒破碎对高土石坝变形的影响机制和规律、粗粒土加载变形和流变湿化变形服从不同流动准则的规律、坝基深厚覆盖层原位结构损伤演化规律，建立了精准预测高土石坝坝体和坝基变形发展过程和分布规律的本构理论。

2、破解了高土石坝多体接触特性描述、非协调网格处理、接触界面流固耦合模拟等难题，建立了模拟高土石坝不同材料界面复杂接触问题的非线性数值计算方法；破解了高土石坝裂缝萌生条件判别、裂缝扩展方向和扩展过程追踪等难题，建立了模拟高土石坝三维复杂裂缝萌生-扩展全过程的数值计算方法。首次实现了高土石坝各类接触界面变形破坏过程以及坝体裂缝萌生扩展过程的精细模拟。

3、提出了黏土心墙渗透特性与应力变形状态耦合的数学模型，以及模拟心墙干湿循环过程的土水特征曲线模型，发展了实用的非饱和土固结理论，实现了高心墙坝全生命期变形与渗流耦合过程的精细模拟；建立了高面板坝面板太阳热辐射温度应力场和结构破损过程模拟计算方法，首次揭示了面板在轴向挤压变形和温度应力共同作用下的破损机理。

4、突破大型劣态稀疏线性方程组高效迭代算法、大型非线性系统快速求解方法等关键算法瓶颈，自主研发了适用于高土石坝填筑、蓄水、运行等全过程模拟的高性能软件平台，计算规模突破1亿自由度，计算精度和效率大幅提升，实现了理论和方法从知识到技术的跨越。

项目成果已成功应用于我国和“一带一路”沿线国家的80余座重要高土石坝工程，包括我国几乎所有200m以上特高土石坝，大幅提高了其变形破坏过程预测预报精度，为增强高土石坝变形和渗流安全控制措施的针对性和有效性，避免或降低其病害风险提供了基础理论和方法支持，取得了十分显著的经济与社会效益。

本项目出版专著2部；主（参）编行业技术标准3部；发表高质量论文60余篇（SCI/EI收录30篇），授权软件著作权12项。主要研究成果已纳入《粗粒土试验规程》（T/CHES29-2019）、《碾压式土石坝设计规范》（NB/T10878-2021）、《混凝土面板堆石坝设计规范》（NB/T10877-2021），突破了200m以上特高土石坝设计无规范可依的困境。