2020年12月8日,中国水力发电工程学会通报了2020年度水力发电科学技术奖获奖项目。《水电与新能源》副主编周伟教授主持的“高堆石坝全生命周期变形控制与预测关键技术及应用” 获2020年度水力发电科学技术奖一等奖。
高堆石坝全生命周期变形控制与预测关键技术及应用
该项目针对300m级高堆石坝坝体变形控制面临的细观力学机制不明确、模拟方法不完备和参数取值不准确、变形监测手段落后和变形预测方法效果差等4大挑战,紧密围绕变形机理、模拟方法、缩尺效应、监测技术、预测调控等关键技术问题,在理论、方法、技术和应用等四个层面开展了系统研究,取得了四个方面的自主创新成果:
(1)在理论层面,搭建筑坝颗粒材料宏细观力学试验平台,并建立了基于多尺度特性的宏细观力学模型,可识别复杂筑坝颗粒材料细观结构、并展示高时间分辨率下,颗粒塑性行为的时空演化过程;
(2)在方法层面,提出了堆石体数值模拟新技术和力学参数确定新方法,建立大规模真实堆石颗粒形状库,提出了数值试验和现场试验相结合的原级配堆石体力学参数确定方法,为高堆石坝材料参数选取提供依据;
(3)在技术层面,研发了分别基于InSAR技术和管道机器人的堆石坝外观、内观一体化变形监测新技术,可获得空天地多视角、多时空分辨率的变形监测信息,为高堆石坝变形控制和预测提供了可靠的全生命周期、多源数据融合的大数据基础;
(4)在应用层面,创建了基于深度学习和多源数据的堆石坝全生命周期变形智能预测的方法体系,为实际工程项目的顺利施工和竣工安全鉴定提供技术支持和科研支撑,有效保障大坝的变形安全。
该项目形成了一整套“宏细观、多尺度、全周期、智能化”的高堆石坝变形控制与预测系统,研究成果不仅得到了国内外同行的关注和高度评价,还成功应用于水布垭、瀑布沟、猴子岩、江坪河、如美等12座堆石坝,全面支撑了相关工程的设计、建设和运行。该项目成果在国内拟建的高堆石坝和“一带一路”沿线国家水电建设中具有广阔的应用前景。