碧水拍云崖，“白鹤”舞金沙——国之重器中的“岩土人”
提起金沙江，我们首先想到它是中国第一大河长江的上游，亦或是它那“挟雷霆之势，奔腾于川滇的崇山峻岭之中”的滔滔江水。而现如今，我们又一次把目光聚焦在金沙江上——白鹤滩水电站。
解码白鹤滩水电站
白鹤滩水电站，位于四川省宁南县和云南省巧家县交界处金沙江干流河段，是三峡集团开发建设的金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个水电梯级电站中的第二个梯级电站。白鹤滩水电站装机总容量1600万千瓦，是仅次于三峡电站的全球第二大水电站，其一天的发电量就可满足50万人一年的生活用电；共设计安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组，是全球单机容量最大的水电机组。
白鹤滩水电站枢纽工程主要由拦河大坝、水垫塘工程和地下洞室群工程等构成。其中，白鹤滩水电站大坝为混凝土双曲拱坝，包含左右岸坝基工程和双曲拱坝工程；地下洞室群包括左右岸地下厂房洞室群（地下厂房、主变室、尾闸室、尾水调压井、引水随洞、母线洞、尾水洞等），左右岸导流洞群等。
白鹤滩水电站的地下洞室群规模世界第一，地下洞室总长217公里，相当于北京到天津距离的1.7倍。其中，地下厂房长度达到了438米，跨度34米，高度88.7米，为世界上已建的最大地下厂房。
白鹤滩水电站地下厂房
国之重器中的“岩土人”
社会主义是干出来的，新时代是奋斗出来的，建设这样一个庞然巨物，也是不容易的。
80余年前，毛泽东同志在金沙江畔写下了“金沙水拍云崖暖，大渡桥横铁索寒”的豪迈诗句，不仅形象地描绘了金沙江上浊浪滔天、拍击着高耸入云的峭壁悬崖的情形，同时也写出了中国工农红军敢于排除万难的万丈豪情。
80余年后的今天，作为和平年代新时期的建设者，在面对当今世界在建规模最大、综合技术难度最高的水电工程时，他们深知新时代赋予的责任，他们迎难而上、攻坚克难、精益求精，谱写了人定胜天的宏大篇章。
自2008年以来，在三峡集团统筹安排下，华东院、中国电建各施工局和葛洲坝等全国顶尖的施工单位以及清华、武大、河海、水科院等兄弟科研院校的共同参与下，在白鹤滩水电站工程前期可研和施工全过程阶段，冯夏庭院士带领中科院武汉岩土所智能岩石力学学科组多名师生以科研工作者的身份，长期驻守白鹤滩水电站现场，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，解决了“大埋深下高地应力、硬岩中长大软弱夹层、含密集裂隙的柱状节理玄武岩、致密玄武岩开挖后脆性破坏”等复杂地质条件下建造巨型地下洞室群的技术难题，将宏伟蓝图一点点变成了美好现实，在解决关键技术难题方面攻坚克难，发挥了“国家队”作用。
中科院武汉岩土所科研团队现场调研
中科院武汉岩土所科研人员开展坝基岩体松弛深度与程度的超声波监测
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表明薄片状玄武岩大范围开裂掉块的多尺度分析、洞室内部的钻孔摄像长期观测、围岩破坏的微破裂空间定位分析，揭示了玄武岩片状破坏的拉破裂为主、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新型裂化-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。
中科院武汉岩土所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
白鹤滩右岸厂房顶拱玄武岩深层破裂与支护控制的裂化-抑制设计原理
穿越大型地下厂房洞室的长大软弱夹层岩土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，揭示了软弱错动带夹层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测了斜穿地下厂房高边墙的软弱夹层岩土的非连续变形量值，在此基础上提出阻止软弱夹层剪切破坏的抗剪阻滑洞控制技术和软弱夹层上盘的深层锁固技术，有效保障了地下洞室安全高效施工。
错动带区域多手段动态观测布置方案及其力学特性研究
含密集裂隙的柱状节理玄武岩大深度卸荷松弛分析与优化设计。
基于现场调查研究了柱状节理岩体几何结构特征，并提出了生成不规则柱状节理岩体几何结构模型的方法；以柱状节理的时效开挖损伤和各向异性为主要研究点，同时兼顾柱状节理的其他特征，如多节理面特征、节理间距等，构建了可以考虑横观各向同性变形特性和时效弱化特征的柱状节理本构模型，并对柱状节理时效松弛变化规律和破坏模式进行了预测，该方法可以很好的为密集节理岩体的时效卸荷松弛分析和支护设计提供借鉴。
白鹤滩水电站左岸坝基出露典型柱状节理玄武岩
不规则柱状节理岩体几何结构的测量与生成
不利地质结构控制下大型地下洞室群地震动力响应特征与稳定性控制。
为了确保大跨地下洞室群在地震作用下的安全性，科研人员针对白鹤滩地下厂房洞室群，传播特性与输入机制、预测了长大不利地质结构控制下地下洞室群的位移、变形、塑性区的响应特征，全寿命服役期抗震设防水准，从防灾减灾角度为地下洞室群设计方案的最终确定提供了科学依据。
中科院武汉岩土所科研团队现场维护微震监测设备
白鹤滩右岸厂房软弱错动带控制作用下岩体内部微破裂分布规律及破裂机制特征
据悉，建成的白鹤滩水电站，将与金沙江上乌东德、溪洛渡、向家坝，以及三峡、葛洲坝等众多水电站共同构筑一条世界最大的清洁能源走廊，在实现”2030碳达峰、2060碳中和”新国策中发挥主力军作用。
来源：中国科学院武汉岩土力学研究所
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