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岩土力学与工程国家重点实验室在白鹤滩水电站建设中做出重要贡献

发布时间:2021-07-09 17:41:32
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  2021年6月28日,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平致信祝贺金沙江白鹤滩水电站首批机组投产发电。中共中央政治局常委、国务院总理李克强作出批示。中共中央政治局常委、国务院副总理韩正在北京主会场出席投产发电仪式。

  白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程,是当今世界在建规模最大、综合技术难度最高的水电工程。实验室科研人员长期驻守工程现场,自2008年以来全程参与了导流洞、地下厂房洞室群、调压室洞群、泄洪洞群工程岩体稳定性的研究,针对高地应力、长大错动带、柱状节理、硬脆玄武岩等复杂地质条件下建造巨型地下洞室群的技术难题,通过现场测试、理论分析、实时监控与反馈优化分析相结合的方式开展深入研究,在解决关键技术难题方面攻坚克难,支撑白鹤滩水电站顺利投产发电。

  (1)高应力地下洞室开挖强卸荷过程中玄武岩脆性破坏机制与灾害防控。通过左右岸厂房开挖过程中硬性玄武岩表层片帮的多尺度分析、内部深层破裂的钻孔摄像长期观测、围岩破坏的微震空间定位分析,揭示了玄武岩片帮破坏的拉破裂为主、拉剪混合的力学机制,提出控制玄武岩浅层开裂和深层破裂的裂化-抑制支护设计方法,为高应力下白鹤滩巨型厂房洞室系统支护设计和局部加强支护设计提供了关键支撑。

  (2)穿越大型地下厂房洞室的长大软弱错动带力学参数确定与剪切大变形控制。通过系列室内试验、原位观测和理论分析,揭示了错动带剪切变形过程中的颗粒破损规律,建立了错动带非线性力学本构模型并成功预预测了斜穿厂房高边墙错动带的非连续变形量值,在此基础上提出错动带的抗剪阻滑洞控制技术并建立错动带上盘深层锁固技术,有效保障了地下洞室安全高效施工。

  (3)含密集节理的柱状节理玄武岩开挖后卸荷松弛特性与支护控制。通过现场调查、原位测试和结构面张量分析,揭示了白鹤滩导流洞柱状节理岩体的几何结构特征、变形与强度各向异性、时效松弛特性、微破裂时空演化,建立了柱状节理岩体宏观等效变形张量描述方法和相应的力学本构模型,解决了洞室开挖后柱状节理岩体时效变形、松弛深度与程度分析难题,为地下洞室非对称性支护设计、左岸坝基防松弛开挖支护设计提供了科学依据。

  (4)超大地下洞室群地震动力响应与含不利地质结构岩体的稳定性。分析并揭示了洞群围岩特别是不利地质结构的地震动力响应特征,评估校核了洞群围岩在地震作用下的稳定性及支护效果,为洞室群设计提供了地震动力分析的科学依据。

  研究成果在地下洞群方案布置、洞室开挖支护优化、坝基保护等设计与施工决策中发挥关键作用,确保了工程的高效安全建设,并发表于Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering、Rock Mechanics and Rock Engineering、Engineering Geology、Bulletin of Engineering geology and the Environment、Computers and Geotechnics、Tunnelling and Underground Space Technology、《岩石力学与工程学报》等本领域主流期刊,应邀在国内外大型学术会议上做特邀报告10余次,写入行业标准2部,获省部级科技进步奖特等奖1项、一等奖2项。

   

  白鹤滩右岸厂房顶拱玄武岩深层破裂与支护控制的裂化-抑制法原理

   

  白鹤滩水电站

   

  武汉岩土所科研团队在工程现场调研

   

 科研人员开展岩体松弛深度与程度的超声波监测

   

  科研团队利用吊车托举进行厂房高边墙喷层表面开裂长度测量


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