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行业动态

国家需求及科技前沿问题
发布时间:2022年06月05日

(一)为了应对气候的变化,中国政府承诺,到 2020年,非化石能源占一次能 源消费比重要达到 15%,常规水电占 9% 到目前为止,我国水电装机容量达 22亿 kW,占技术可开发量 40%,而经济 发达国家达到 70%以上,因此,必须发挥水电在优化能源结构,减少二氧化碳排 放中的主力作用。初步规划到 2020年水电装机容量将达到 38亿 kW,其中抽水 蓄能电站 5000万 kW,新一轮水电开发高潮即将来临。随着经济社会的进一步发 展,城市化进程的加快,将面临资源短缺、环境恶化和土地衰退的严峻挑战。有识 之士提出“ThinkDeep”的号召,把地下空间当成新型的国土资源加以开发利用, 从地下油气库、地下变电站、地下仓库、采矿工程,发展到城市地下空间的开发与 利用,地下工程需求潜力巨大。 (二)创新前沿研究 根据我长期工程的实践,对于我们应该进一步研究的一些问题提 出 一 些 思考。 1.基础理论 三维非线性有限元分析成果与实际监测数据差别较大,数值模型很难概化复 杂的地质构造,尚需根据反演分析成果改进数学模型,提高数值计算分析精度,使 地下工程支护设计从经验为主向理论与实践相结合转变。如溪洛渡电站地下厂 房为厚层玄武岩,地应力中等,实测松弛圈仅 04~08m,高边墙最大位移为 462mm;锦屏一级电站地下厂房为大理岩,地应力达 35MPa,围岩强度应力比小 于 2,实测松弛圈 8m,高边墙最大位移为 2383mm,均与数值分析有较大差别。 岩爆机理的试验研究,限于试验手段、试验设备和理论模型的局限性,尚处于探索 阶段。现有的水工隧洞设计理念和规范,未充分利用围岩的承载能力,致使混凝土衬砌厚度和钢筋用量偏大,需加以改进。 2.技术创新 地应力测试技术:目前地应力测试技术误差较大,需进行深入研究。工程物 探技术:目前主要采用地球物理法和电场类法,应开展相应的理论和分析方法研 究,提高准确性。计算机仿真技术:依据地质勘探资料,采用仿真技术,构建三维 地质模型及数字工程信息,可预测传统的地勘工作未发现的不良地质构造,提前 研究相应的对策措施。地质灾害防治技术:主要是指岩爆防治技术、大流量高水 压突水、突泥防治技术及不良地质体的塌方预警预报和治理技术。工程安全监测 技术:现行的地下工程安全监测,都是在开挖过程中定期采集应力、变形、渗流、渗 压等数据,评价地下结构工作性态,采取相应措施。小湾水电站地下厂房开挖中, 采用计算机信息技术和数码摄像监测技术,可动态演示地下厂房岩壁变形情况。 此项技术尚存缺陷,需继续深入研究。 3.新材料研发,包括:喷混凝土材料以及锚固技术和爆破器材等都跟地下工 程现状是不相符的 总体而言,中国的地下工程需求潜力巨大,但是面临众多的挑战,主要是重大 的基础研究不够超前,技术创新能力不强,新技术的采用动力不足,新材料研发能 力薄弱,科研成果快速转化困难。但是,随着中国技术创新体系的不断完善,满足 地下工程发展的国家需求,经过各种复杂工程经验的积累,中国地下工程基础科 学研究和关键技术攻关将取得新的突破。