长江科学院-获奖成果详情中国岩石力学与工程学会自然科学奖

获奖名称: 水工裂隙岩体稳定性分析方法及应用

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 中国岩石力学与工程学会自然科学奖

授奖单位: 中国岩石力学与工程学会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院、武汉大学、河海大学

获奖年度: 2014

获奖人员: 邬爱清、陈胜宏、王媛、丁秀丽、张奇华、卢波、汪卫明、徐青、何吉、金华、黄书岭、崔皓东、黄正加、杨庆刚、董志宏、冯迪

成果简介:项目背景情况自上世纪80年代以来，围绕水工裂隙岩体稳定性分析核心课题，在岩体结构的描述与概化、块体理论与稳定性、基于连续介质力学的等效分析方法、裂隙岩体块体单元法、复合单元法、非连续变形分析以及裂隙岩体渗流分析与控制等方面，开展了理论和应用基础性研究，解决了系列的计算技术问题，并在工程上得到应用，形成了一套研究裂隙岩体稳定性的分析方法。主要技术创新主要的技术创新包括以下5个方面：（1）在岩体结构的描述与表征方面，提出了结构面间距统计的正交测线网法、岩体结构面分组Pareto多目标优化数学求解方法、岩体迹线半平面与相应结构面半空间的判别准则，实现了三维裂隙岩体块体拓扑搜索，提出了岩体三维结构特征的模拟与结构特征定量评价方法。（2）基于以结构面的弹粘塑性变形与屈服控制裂隙岩体在连续变形条件下的力学行为的核心思想，建立了裂隙岩体的弹粘塑性块体单元法。相继提出岩坡楔形体块体-夹层弹粘塑性分析模型、三维弹粘塑性块体单元法、三维弹粘塑性阶谱块体单元法。（3）建立了基于广义结点位移、传统单元形函数、子单元区域平衡与积分的复合单元分析方法，提出了裂隙岩体复合单元法，解决了裂隙岩体力学分析中有关岩体结构面、锚杆及排水孔等复杂特殊单元应用离散模型进行分析的瓶颈问题。（4）建立了基于DDA的复杂条件岩土体变形破坏与稳定性评价的新方法，包括提出了定量反映结构面切割和结构面强度特性对围岩变形破坏作用规律的分析方法，滑坡启动至停止的全过程数值模拟方法和反映滑面强度非等比例调用条件下的边坡安全系数计算方法等。（5）在裂隙岩体渗流分析与控制方面，建立了裂隙岩体渗流自由面与排水孔精细模拟法、基于三维裂隙切割控制的岩体裂隙网络渗流分析方法、裂隙岩体渗流与应力耦合分析的四自由度全耦合法，实现了裂隙岩体恒定、非恒定渗流与应力的弹塑性全耦合分析。推广应用情况本项目研究成果已在三峡工程永久船闸及右岸地下厂房、小湾坝基及坝肩边坡、雅砻江官地地下厂房、乌东德坝肩及地下厂房、水布垭地下厂房、三峡库区千将坪滑坡以及汶川地震唐家山滑坡等水电工程中得到应用，取得了显著的经济与社会效益。在重要刊物上发表论文118篇，其中SCI 收录20篇，EI收录77篇。撰写专著3部。