混凝土重力坝全寿命周期性能演变机理与控制

The project focuses on the three key scientific problems of the life-cycle performance evolution mechanism and control in concrete gravity dam, including temperature stress performance evolution, real-time monitoring of building performance and performance comprehensive evaluation and safety control. The study of simulation analysis method of concrete gravity dam real working state is conducted, which reveals the spatial and temporal distribution of temperature and stress in life-cycle of concrete gravity dam. Meanwhile, the research on theoretical method for real-time monitoring of concrete gravity dam construction performance is made. Real-time control model and method of concrete gravity dam construction quality and schedule under complex condition is established. Rock base grouting analysis theory of concrete gravity dam under complicated geological conditions is proposed in this project. Digital dam theory and system integration model in concrete gravity dam construction is constructed. Moreover, the study on establishment of comprehensive evaluation index system of concrete gravity dam life-cycle performance is made, and the concrete gravity dam safety evaluation model based on the life-cycle evolution is established. Methodology of assessment and safety control on life-cycle performance, from design-construction-operation, is put forward to provide the theoretical basis and support for construction and long-term safe operation of concrete gravity dam and has important scientific significance and engineering application value.

本项目围绕混凝土重力坝全寿命周期性能演变机理与控制中的温度应力性能演变、建设性能实时监控以及性能综合评价与安全控制三大关键科学问题，开展混凝土重力坝真实工作性态仿真分析方法研究，揭示混凝土重力坝温度应力全寿命周期时空分布规律；开展混凝土重力坝建设性能实时监控理论方法研究，建立复杂条件下混凝土重力坝建设质量与进度实时控制模型及方法，提出复杂地质条件下混凝土重力坝岩基灌浆分析理论与技术，构建混凝土重力坝数字大坝理论与系统集成模型；研究建立混凝土重力坝全寿命周期性能综合评价指标体系，建立基于全寿命周期演变的混凝土重力坝安全评估模型，形成混凝土重力坝从设计-建设-运行的全寿命周期性能评价与安全控制理论方法，为混凝土重力坝建设与长期安全运行提供理论基础和技术支撑，具有重要的科学意义和工程应用价值。

项目围绕混凝土重力坝全寿命周期性能演变机理与控制中的关键科学问题，开展了混凝土重力坝建设性能智能监控理论方法及工程应用和混凝土重力坝运行安全控制理论方法及工程应用研究，形成了一套混凝土重力坝全寿命周期性能评估与安全控制理论体系，解决了我国混凝土重力坝基础理论研究的瓶颈问题。（1）围绕复杂条件下混凝土重力坝建设过程控制问题，提出了混凝土重力坝施工进度智能仿真与控制方法，解决了现有混凝土坝施工仿真模型难以适应现场复杂施工环境动态变化的问题；研发了混凝土重力坝建设质量智能监控技术，实现了对大坝仓面混凝土浇筑振捣质量、碾压施工质量以及基岩灌浆质量的全过程、全天候、远程、精细化的智能监控； 提出了混凝土重力坝温度应力性能演变与控制方法，揭示了混凝土重力坝全寿命期温度场演变规律；首次提出了智慧大坝概念，构建了混凝土重力坝智能建设系统平台，并成功应用于黄登、丰满重建等工程建设中，有力提升了混凝土重力坝工程建设管理水平。（2）围绕混凝土重力坝长期运行安全评估与控制问题，研发了基于精细地质模型和CFD技术的混凝土重力坝渗流精细模拟技术，实现了复杂地质条件下大坝渗流场的精细分析；建立了考虑坝基岩体、坝体混凝土材料空间变异性的非均质渗流-应力-损伤耦合模型，提出了重力坝坝基在多场耦合下的动态损伤演化分析方法，揭示了非均质坝基各力学参数的演化规律；综合考虑混凝土重力坝应力和稳定分析，提出了基于全寿命周期真实性态仿真的混凝土重力坝相对安全度评价方法，实现了大坝真实安全状况的动态评估；研发了复杂地质条件下混凝土重力坝坝基渗控安全智能化控制系统，为向家坝水电站的安全运行发挥了重要作用。研究成果发表高水平学术论文105篇，其中 SCI 收录论文36篇；授权发明专利5项。成果获国家科技进步二等奖1项、中国大坝工程学会科技进步特等奖1项、中国施工企业管理协会科技进步一等奖1项等。