主要完成单位：河南省石漫滩水库运行中心、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、河海大学

项目简介：　　

       混凝土大坝运行环境复杂，不仅承受各种动、静循环荷载及突发性灾害的作用，还承受着来自环境侵蚀、材料性能劣化的多方面影响，其渗透溶蚀和损伤开裂等老化病害问题难以避免。此外，服役过程中的除险加固措施也会改变大坝原有工作性态。大坝安全监测可有效监控大坝在建设和运行期的安全，原型监测数据作为大坝安全监控的宝贵资料，蕴含着大坝实际运行工作状况的各类信息。本项目聚焦碾压混凝土坝损伤开裂、渗透溶蚀与除险加固后的性态转异分析方法构建与安全监控预警技术创新，结合石漫滩碾压混凝土重力坝的裂缝问题、渗透溶蚀问题与除险加固实际，充分利用原位监测资源，融合理论分析、数值计算、人工智能算法等多学科理论系统开展了碾压混凝土坝性态转异分析及安全监控方法研究，研究成果所属领域为水利工程建设与运行以及水利行业监管。取得创新成果如下：

　　（1）建立了考虑材料孔隙结构演变规律和多相胶凝物质分解的混凝土坝渗透-溶蚀模型，研究了溶蚀过程大坝渗流特性的时空变异和防渗帷幕的耐久性能演变规律，明晰了渗透系数、固相钙成分对混凝土坝渗透溶蚀耐久性影响。

　　（2）将多尺度分析方法与有限元撕裂对接法结合，采用隐式梯度损伤模型和内聚力模型，以非局部等效应变最大值触发非线性子区域自适应更新，综合构建了大坝混凝土非连续变形的并发多尺度区域分解模型，数值重现了大坝混凝土的损伤断裂全过程，实现了大坝混凝土损伤断裂的转异特征实时诊断。

　　（3）提出了混凝土坝监测效应量关联分析的主成分-系统聚类分析方法，结合统计模型、结构分析法建立了大坝空间融合监控模型，并基于机器学习进行混凝土坝表面裂缝快速识别，可实现坝体重点监控部位和薄弱区域的智能辨识。

　　（4）提出了统计-结构联合分析的分层递进反演分析方法，联合反演了坝体综合弹性模量和坝基变形模量；提出了考虑极端温变的概率-结构融合的变形预警阈值的拟定方法，以强度为约束条件，拟定典型坝段坝顶水平位移监测预警阈值。

　　项目研究成果为混凝土大坝性态转异分析，安全监控预警工作提供关键技术，也为工程维修养护和调度运行决策提供了重要参考。成果已在石漫滩水库工程中得到成功应用，同时有效支撑了河南省板桥水库、山西省龙口水利枢纽工程、重庆市卧龙沟水库等类似项目的除险加固实施或安全监控预警工作，节省了加固工程与安全监控工作的资金投入，提高了大坝安全管理水平，应用前景广阔，效益明显。