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学科建设典型成果:重大水工程边坡安全评价与防控关键技术研究及应用

发布者:水电院发布时间:2021-07-04浏览次数:370


随着我国重大水工程建设持续向纵深推进,必然新增大量人工边坡,一旦失事后果不堪设想。同时,重大水工程边坡在自然灾害事件影响下若突发失稳,将不仅严重影响工程自身安全,还将直接危及公众安全与生态环境安全。边坡安全评价与防控问题已经成为制约我国水工程全生命周期长效安全运行的关键技术难题。

我院李同春教授团队致力于揭示重大水工程边坡的稳定性及其演变规律,系统认识边坡潜在的失稳机制,建立边坡在静、动力作用下安全度评价体系、增稳加固效应评价及监测预警技术,为水工程边坡稳定评价、加固效应及安全监测等提供重要的理论支撑与保障。

 

重大水工程边坡安全评价与防控关键技术总体思路

团队首次提出了边坡稳定安全系数弹塑性有限元迭代解法,攻克了传统方法无法合理模拟滑动面的力学特性、滑动面全部处于屈服状态无法求解等关键难题;提出了结合有限元强度折减法与非线性迭代解法的边坡稳定有限元混合解法,突破了常规有限元预测精度低、计算收敛性差等技术瓶颈;首创了基于分区有限元与块体界面元静力混合解法的强度折减法,提出以失效点对首次贯通为边坡失稳判据;提出了边坡动力降强分析理论,构建了分区有限元与块体界面元动力力学模型,突破了长期以来安全系数时程曲线评价标准不统一的难题;将数值分析以及大型振动台试验相结合,得到了地震加速度沿坡体的分布规律,成果写入国家规范。建立了以加固构件截面极限承载力为失稳判据的边坡稳定安全度评价方法,自主研发了高精度全自动三维变形实时监测与预警系统,大幅提高了运行单位的日常管理水平和应急响应水平。

研究成果应用于白鹤滩水电站边坡动力特性的研究,切实保障了工程建设安全;乌江索风营Dr2危岩体稳定及加固效应的研究,有效消除了危岩体失稳对电站安全运行的严重威胁;研究开发的高精度全自动三维变形实时监测与预警系统,确保了龙江水电站枢纽工程安全运行。

白鹤滩水电站                                                                    静、动力稳定数值计算

贵州乌江索风营电站                                                            复杂加固构件贡献度研究

 龙江水电站枢纽工程                                                              三维变形实时监测系统

相关成果获得2020年大禹水利科学技术奖一等奖。参编国家标准与行业规范3项,入选水利部先进技术推广名录1项。取得授权国家发明专利6项,软件著作权12项。出版学术专著6部,发表高质量论文148篇。

大禹奖获奖证书

授权发明专利及软件著作权

团队出版专著



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