考虑结构性能变化的混凝土坝服役性态分析方法研究

Under combination of multiple factors, concrete dam service behavior may deteriorate or even fault. The theory and method of concrete dam service behavior analysis has always been the frontier problem in the field of dam engineering, while the present researches mainly utilize structural and seepage numerical analysis method to carry on the simulation research, often have the difference with the actual situation. In view of the present situation, this project fully reflects dynamic variation of concrete dam service behavior. Through test, numerical simulation and in-situ monitoring data analysis, comprehensively considering the influence of structural behavior variation on concrete dam service behavior, by means of modern mathematical and mechanical methods, and combined dam engineering theory, a method of mining the main influence factors affecting concrete dam service behavior is systematically studied and put forward, and a model for determining the physical and mechanical state parameters of concrete dams in service is established. Accordingly, the analysis method of service behavior deterioration of concrete dams under combination of multiple factors is studied, and the corresponding service behavior deterioration analysis model is proposed. On the basis of this, the fault characteristic of concrete dam service behavior is studied, and the quantitative analysis method of service behavior fault of concrete dams is put forward, which forms the system of analysis method of concrete dam service behavior considering structural behavior variation. The proposed method and model are applied to the actual project, in order to provide technical support for the safety of concrete dams in service.

多因素协同作用下，混凝土坝服役性能有可能劣化甚至性态发生转异，有关混凝土坝服役性态分析理论和方法一直是坝工领域研究的前沿问题，而目前的研究主要利用结构和渗流数值分析方法进行仿真研究，往往与实际情况有出入。针对这一现状，本项目充分反映混凝土坝服役性态的动态变化特点，通过试验、数值仿真和原位监测资料分析，综合考虑结构性能变化对混凝土坝服役性态的影响，借助现代数学和力学方法，结合坝工理论，系统地研究并提出影响混凝土坝服役性态主要因素的挖掘方法，构建混凝土坝服役过程物理力学状态参数确定模型，据此研究多因素组合作用下混凝土坝服役性能劣化分析方法，提出相应的性能劣化分析模型，在此基础上，探究混凝土坝服役性态转异特征，提出混凝土坝服役性态转异量化分析方法，由此形成考虑结构性能变化的混凝土坝服役性态分析方法体系，并将提出的方法和模型应用于实际工程，以期为我国混凝土坝安全服役提供技术支撑。

在大力发展清洁可再生能源的国家战略推动下，我国相继建设和规划了一批混凝土坝工程，有力支撑了我国经济和社会发展。但对于混凝土坝工程而言，其运行条件十分复杂，多因素协同作用下，混凝土坝服役性能有可能劣化甚至性态发生转异，有关混凝土坝服役性态分析理论和方法一直是坝工领域研究的前沿问题，而目前的研究主要利用结构和渗流数值分析方法进行仿真研究，往往与实际情况有出入，面对现有理论、技术的不适应和无成熟经验可借鉴的客观现实，本项目结合混凝土坝的服役特点，利用原位监测资料，基于试验和数值仿真的成果，充分考虑结构性能变化对混凝土坝服役性态的影响，提出了挖掘混凝土坝服役性态主要影响因素的方法，构建了物理力学状态参数反演模型，提出了混凝土坝服役状态综合诊断方法，建立了混凝土坝服役性能劣化和性态转异量化分析方法，形成了综合反映结构变化的混凝土坝服役性态分析方法体系。本项目成果已整体成功应用于小湾、锦屏一级、二滩、陈村等混凝土坝工程中，并被推广于白鹤滩、大藤峡、古田溪等大坝工程以及多座水闸、泵站、船闸、引水工程中，为工程长效安全服役提供源头技术支撑和科学依据。在项目研究期间共发表学术论文12篇，其中以第一作者在国际、国内高水平期刊上发表论文8篇；第一作者出版专著1部；获得省部级一等奖1项（排名4）、二等奖1项（排名5）；在人才培养方面独立指导硕士研究生2名，协助指导博士研究生6名，入选2022年度江苏省科协青年科技人才托举工程；参与2次全国性关于大坝安全监测的研讨会，主持1次关于大坝服役性能评价国际研讨会。综上所述，本项目研究成果达到了考核指标提出的研究目标，完成了预期研究成果。