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高心墙堆石坝长期安全运行关键保障技术与应用

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成果主要完成人

刘得潭、张宏伟、何传凯、戴 俊、黄章鑫、张海库、徐力群、廖 茂、沈振中、张志银、商永喜、谭晓霞、李贵吉、刘子茜、陈 磊

项目概况

本项目属于水力发电工程技术科技领域。 项目依托多项重大科研课题, 针对水力发电工程高心墙堆石坝长期运行时,经常会遇到泄洪、电力调度、旱涝、降雨等条件引起的库区水位大幅度涨落情况进而影响高心墙堆石坝大坝及库区高边坡安全的关键技术难题与科学问题,围绕复杂地质条件上的高心墙堆石坝渗流参数智能反馈、水位大幅度变化下大坝渗流性态分析、坝体岩土体力学参数智能反馈、周期性大幅度涨落大坝结构稳定性分析、大水位变幅下近坝库岸边坡流固耦合分析、坝基渗透溶蚀劣化特性、耐久性失效控制指标、长效服役性能及服役寿命评估等关键技术,提出了基于GA-ELM的非稳定-非饱和条件下高心墙堆石坝渗流参数反演分析模型、开发了基于监测资料的高心墙堆石坝饱和-非饱和非稳定渗流性态智能反馈分析技术与程序,解决了库水变动水位作用下高心墙堆石坝渗流性态难以准确评价的问题;建立了改进后的SFPA-SVR高心墙堆石坝岩土材料力学参数反演分析模型,考虑高心墙堆石坝分级加载、混凝土防渗墙与覆盖层接触、循环荷载作用等问题,提出了考虑循环荷载作用的高心墙堆石坝结构变形的智能反馈的分析方法,完善了高心墙堆石坝结构稳定分析方法体系;构建了库水位变化下近坝库岸边坡渗流场-应力场耦合计算模型,解决了高边坡岩土材料参数与工程实际预测精度不足问题,显著提高了计算效率,能够科学、准确的分析评价大水位变幅下近坝库岸边坡稳定规律;创造性的提出了坝基防渗体水泥基材料加速溶蚀进程及渗透溶蚀室内试验模拟技术、建立了基于ELM- PSO模型的渗透溶蚀下水泥基防渗体渗流参数反演分析方法、构建了水泥基材料渗流-溶蚀耦合模型、提出了坝基防渗体长效服役性能及服役寿命评价方法,有效解决了复杂水环境渗透溶蚀下水利水电工程长效服役安全评价难题。 研究成果取得国家发明专利28项、实用新型专利2项,获得软件著作权2项,出版2部技术专著,发表论文52篇,其中SCI检索25篇,具有良好科研价值和推广应用前景。国家一级查新机构查新结论为:“在国内外所检相关数据库中,未见与该查新课题重点内容具体述及”。 项目创新成果已在长河坝、黄金坪、瀑布沟、金平、碧口、狮子坪等多座水电站大坝工程上,指导电站水库在满足大坝工程安全的条件下充分优化水库运行水位实现尽可能多地增发电量取得较好的经济效益,使得长河坝、黄金坪、金平等水电站累积创造经济效益达1.25亿元,后期在已建的两河口水电站和在建的双江口水电站进行推广应用,经济效益巨大;此外,科研成果的实施,也能有效的反哺高心墙堆石坝的设计和筑坝技术水平,促进水电等清洁能源的大力发展,在对推动清洁能源高效利用,节能减排、生态效益显著、在防灾减灾、服务国家重大战略和“双碳”目标等方面,具有重要意义。