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学会理事长-张宗亮学术贡献和工程实践

 

 

我国大坝90%以上是土石坝,带领团队围绕高土石坝科学技术难题开展了近三十年的研究、创新与实践,和团队一起创造了多项水利水电工程中国之最乃至世界第一。

1高心墙堆石坝技术创新与实践

通过16年的潜心研究,提出掺人工级配碎石对天然土料进行改性、坝体上游坝壳利用软岩堆石料理念,研发了料场开采与混合、人工掺砾料场掺和、压实标准和检测方法等成套技术;提出堆石料修正Rowe剪胀方程,改进了沈珠江双屈服面模型;提出土石料的动力量化记忆本构模型,并构筑多维量化记忆模型;系统提出特高心墙坝成套设计准则和基于信息技术控制施工质量的理念;揭示了渗水弱面是心墙水力劈裂发生的主要原因与心墙水力劈裂机理,研发了基于无单元-有限元耦合方法的坝体张拉裂缝三维仿真软件,有效模拟坝体可能裂缝;提出坝体内部钢筋与坝体表面扁钢网格焊接组合的新型抗震构造,提高了坝体抗震性能。本质保证特高心墙堆石坝渗流稳定、变形稳定、坝坡稳定和抗震安全,是我国水利水电工程建设重大技术创新。

创新成果在糯扎渡大坝成功实践,糯扎渡水电站坝高261.5m,为中国最高(世界第三)土石坝。

2)高混凝土面板堆石坝技术创新与实践

在天生桥一级面板坝的筑坝研究过程中,提出充分利用建筑物开挖料,根据当地材料特性进行坝体分区设计,节省投资;提出渗流控制设计准则,保证渗流稳定安全;提出高面板坝采用分期蓄水等措施控制变形协调,被国际著名土石坝专家库克先生称赞为“化有害变形为无害变形”。为我国面板坝里程碑工程,获全国勘察金奖、设计银奖,领跑我国200m级面板坝筑坝技术,并在洪家渡、三板溪、水布垭等高面板坝推广应用。

15年结合面板坝面板挤压破坏机理等专题研究和古水等300m面板坝研究,提出面板坝不同坝高、不同坝料堆石压实指标要求和坝体填筑施工程序;提出面板结构精细化建模方法,揭示了面板挤压破坏机理和对策措施;提出适用于300m级面板坝设计准则、安全控制标准及工程措施;研发了精细化数值模拟分析技术、变形协调控制技术,使面板坝基本实现由经验坝型半经验半理论坝型转变,主要成果纳入主编的行业标准《混凝土面板堆石坝设计规范》。

3)堰塞坝技术创新与实践

云南鲁甸“8•03”地震造成红石岩堰塞湖,第一时间全程参与堰塞湖应急抢险。作为应急抢险指挥部专家组长,首次运用乏信息勘察设计技术在紧急及极端恶劣情况下开展堰塞湖应急抢险并成功实施。

作为设计总工程师主持红石岩堰塞湖综合整治工程设计研究,提出基于连续离散耦合分析方法的堰塞体地震诱发形成机理,利用综合探测技术查明堰塞体堆积成分三维空间变异规律,分析了堰塞体堆积组成分布规律及物理力学特性,研究解决了强震后800m级强震碎裂高陡边坡和高堰塞坝综合治理关键技术,研发了全生命周期堰塞坝智能安全运行平台。创新性的提出了“除害兴利”的堰塞体综合整治方案,将红石岩堰塞体整治成为集应急抢险、后续处置和永久综合治理一体化的世界首例水利枢纽工程。

作为项目负责人承担了国家重点研发计划项目堰塞坝险情处置与开发利用保障技术与装备研发,带领团队继续深入研究堰塞坝科学技术关键问题。

4)高混合坝技术创新与实践

提出溶蚀碎屑岩建坝基础处理成套技术、高混合坝新型连接结构,并首次将灰渣粉作为大坝混凝土掺合料,在观音岩水电站(装机容量300kW,库容21亿m3)中成功实践,为碾压混凝土坝(坝高159m)和心墙堆石坝混合坝型,软接头高75m,为中国最高软接头。2016年工程完建并安全运行,节约工程投资18亿元,推广应用于尼日利亚宗格鲁水电站。溶蚀碎屑岩坝基高混合坝筑坝关键技术及应用获中国水利科技大禹奖二等奖。

5)高水头大流量泄水建筑物技术创新与实践

提出高水头、大流量堆石坝枢纽布置原则和先进的消能防冲设计准则,提出大型泄洪隧洞有压流到无压流水力过渡设计准则,在天生桥一级、糯扎渡等国内同期泄量和功率最大的溢洪道和泄洪隧洞中成功实践。主编行业标准《水电工程泄水建筑物消能防冲设计导则》。“高坝泄洪消能防护和雾化安全技术与应用”获国家科技进步二等奖。

6)高土石坝工程安全技术创新与实践

提出高土石坝安全监测信息管理与评价理论和方法,建立了特高心墙堆石坝设计、施工、运行全阶段安全综合评价准则及应急预案,研发了“水利水电工程全生命周期智能安全运行管控平台”。研制了适应于300m级土石坝的管道机器人、1000m级长距离柔性固定式测斜仪等新型安全监测仪器设备。超高心墙堆石坝安全监测技术及评价预警系统研究与应用”获云南省科技进步二等奖。

(7)信息技术与水利水电工程深度融合与实践

遵循工程建设本质规律,带领团队开展十余年研发,提出HydroBIM完整的理论基础和技术体系,实现信息技术与工程建设深度融合。主持完成HydroBIM技术标准体系建设和一体化综合平台研发,并经数十个项目实践,本质提高了工程建设效率,保证了工程安全、质量和效益。主编水利水电工程信息化BIM丛书,入选十三五国家重点图书出版规划项目。成果两次获欧特克全球基础设施卓越奖,多次获得国家一级协会、学会BIM大赛一等奖。
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