摘要：库坝安全是水电工程成败的关键,高陡边坡规模巨大、服役时间长、安全标准高,设计、施工与运行的难度世界罕见,已成为制约水利水电工程建设与运行安全的关键科学技术难题。在回顾研究现状的基础上,紧扣高陡边坡性能演化与安全控制这一主题,以全生命周期为研究主线,阐明高地应力区高陡边坡岩体工程作用机制与效应、复杂环境下高陡边坡变形与稳定性演化机制、高陡边坡全生命周期性能评估与安全控制理论等关键科学问题及其重点研究内容,论述水电工程高陡边坡全生命周期安全控制研究的学术思路与技术路线,介绍部分阶段性研究成果,对高陡边坡开挖锚固与渗流控制等工程作用效应、高陡边坡岩体时效力学特性、边坡与坝体–库水相互作用与稳定性演化机制以及高陡边坡全生命周期性能评估与安全控制等进行展望。

摘要：新一代人工智能重塑了知识的发现、推理和决策过程,推动了新一轮科技革命和产业变革,正在改变人们的生产、生活和思维方式,全社会各行业都在积极寻求AI赋能。以人工神经网络为代表的人工智能技术已在水利水电行业中得到大量应用,如大坝建造、地下洞室建造、高边坡工程安全控制、库区地质灾害防控等,取得了良好的经济社会效益和生态环境效益。然而,这些技术的应用大多局限于某些特定领域,泛化能力还有待加强,亟待进一步开发水利水电行业垂直大模型。以库坝系统为研究对象,探讨了数智技术赋能库坝系统安全管控的基本框架。该框架以通用大模型为底座,在行业大数据的基础上,建立机理和数据双驱动的多尺度多场耦合计算方法,融合感知设备和施工机器人等硬件,有望实现勘测、设计、施工和运行全过程的智能决策和控制,全面提升库坝系统全生命周期安全管控的智能化水平,充分发挥水利水电工程的综合效益。

摘要：复杂坝基弹塑性力学参数反演的计算工作量直接取决于采用何种优化方法。根据大坝在运行期的实测资料,运用有限元正交数值试验、回归分析和优化相结合的方法,反演了坝基岩体的弹塑性力学参数。实例研究表明了该方法的高效性和实用性。

摘要：由于边坡岩体的结构与物理力学性质表现出宏观和微观上的不连续性和高度的非线性等特点,其稳定性受地质因素和工程因素等的综合影响,这些因素大部分具有随机性、模糊性、可变性等不确定性特点,因此,边坡工程是不确定的、非线性的、动态开放性的复杂大系统,传统分析方法往往难以准确地描述这种复杂的非线性特征,因而对大型复杂边坡的稳定性进行准确预测预报尚存在一定的困难。提出了基于模拟退火交替迭代算法神经网络的边坡安全系数预测方法,在相同的初始条件下,用该方法和经典网络进行了比较,得出前者的优越性和有效性。在综合分析边坡岩体变形失稳破坏模式及其影响因素的基础上,采用了表征边坡岩体稳定性分析的复合指标为预测模型的影响因子。并利用该方法对收集到的水电工程边坡实例进行学习,对未学习过的边坡实例进行推广预测,取得了较好的效果,其预测精度明显优于经典算法BP神经网络。由此说明所提出的预测模型能够快速、准确地获取不同方案下的边坡安全系数,为选择经济合理的边坡设计方案提供了新的思路。

摘要：对于含反倾结构面的高坝岩基,一般认为其深层滑动模式为沿反倾结构面的楔形体滑动。通过弹性理论和有限元法分析,发现反倾结构面上存在剪应力为零的临界点,临界点下游侧反倾结构面上的剪应力指向临空面方向;临界点上游侧结构面的剪应力指向坝基内部。剪应力临界点的位置受反倾结构面的产状、坝体参数、上下游水位差等多种因素的影响。反倾结构面的倾角愈小、上下游水位差愈大,剪应力临界点的位置愈靠近坝踵铅垂线;反之,剪应力临界点的位置愈向下游偏移。初步研究表明,含反倾结构面的高坝岩基的深层滑动模式可能有两种:一是沿反倾结构面的楔形体滑动;二是表浅层与沿剪应力临界点下游段结构面的组合滑动。当反倾结构面的倾角较大时(如大于10°),沿反倾结构面的楔形体滑动的可能性很小,大坝工程设计时应当考虑组合滑动模式。关于反倾结构面剪应力临界点的解析,不仅可判断含反倾结构面的坝基深层滑动模式,而且可作为修正现行高坝岩基抗滑稳定性校核方法的理论依据。

摘要：基于三维节理网络模拟技术,应用渗流能量叠加原理,推导节理岩体渗透张量的理论计算公式,在此基础上提出裂隙岩体渗透表征单元体积的确定方法。该方法考虑空间节理的具体分布和连通情况,同时根据节理的开度变化和立方定理又可分析应力场对渗透张量的影响,可方便、有效地进行裂隙岩体渗透特性的分析。随后讨论节理迹长、间距、开度、产状和组数等结构面几何特征对岩体渗透特性及表征单元体积的影响。最后采用上述方法,以拉西瓦水电站右岸岩体为例,计算工程岩体的渗透张量,并分析渗透表征单元体积大小及地应力对其渗透特性的影响。研究结果在工程设计中具有应用价值。

摘要：向家坝水电站进水口高边坡地质条件较好,坡形较合理,设计拟采用系统锚杆对其进行加固。由于系统锚杆作用的被动性和边坡岩体变形的非均匀性,使得不同位置的锚件的应力出现较大的差别。利用有三维弹黏塑性有限单元法对向家坝进水口边坡中系统锚杆的受力状况进行了模拟和分析,从计算结果可以清晰地看出:边坡岩体不同部位的锚杆受力与被锚岩体的位移变形有一定的关系,而且设计采用的逐步开挖逐步锚固的施工步骤,使得先期锚入的锚杆受力随着后期开挖锚固的进行而逐渐加大。其计算结果为优化设计提供了依据。

摘要：由于基于点源信息的大坝安全评价方法难以得到大坝整体安全的信息,因此本文在对运行中的大坝及坝基进行系统的有限元分析的基础上,将有限元分析成果建库,并利用3DGIS平台将有限元分析成果与大坝结构的空间信息联系起来,构建了3DGIS平台下大坝数值模型信息系统。详细讨论了系统的设计思路和结构功能,重点探讨了有限元成果的组织与管理、三维空间建模等问题,并以隔河岩大坝为例,介绍了该系统的初步应用。

摘要：利用应力波理论对节理岩体的爆破松动机理进行了探讨,同时利用动力有限元数值模拟方法验证了理论分析结果。研究表明,爆破荷载的加载阶段对岩体的挤压蓄能和快速卸载阶段的弹性回复是岩体产生后续松动位移的根本原因;节理岩体的爆破松动在开挖面的法向表现为岩体的剪切错动,在平行于开挖面方向表现为结构面的张开;拉格朗日坐标下的动力有限元数值方法,如ANSYS/LS-DYNA程序,能够较好地用来模拟节理岩体的爆破松动过程。

摘要：本文在简要回顾地下工程围岩质量评价体系的基础上,建立了二种围岩质量分类的判别函数,它能使误判造成的损失最小;探讨了围岩分类与工程设计参数的预测问题。通过某地下工程的应用,表明判别函数用于围岩分类,既简便易行又准确可靠。