碧水拍雲崖，“白鶴”舞金沙——國之重器中的“岩土人”_風聞

提起金沙江，我們首先想到它是中國第一大河長江的上游，亦或是它那“挾雷霆之勢，奔騰於川滇的崇山峻嶺之中”的滔滔江水。而現如今，我們又一次把目光聚焦在金沙江上——白鶴灘水電站。

解碼白鶴灘水電站

白鶴灘水電站，位於四川省寧南縣和雲南省巧家縣交界處金沙江干流河段，是三峽集團開發建設的金沙江下游烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4個水電梯級電站中的第二個梯級電站。白鶴灘水電站裝機總容量1600萬千瓦，是僅次於三峽電站的全球第二大水電站，其一天的發電量就可滿足50萬人一年的生活用電；共設計安裝16台單機容量為100萬千瓦的水輪發電機組，是全球單機容量最大的水電機組。

白鶴灘水電站樞紐工程主要由攔河大壩、水墊塘工程和地下洞室羣工程等構成。其中，白鶴灘水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，包含左右岸壩基工程和雙曲拱壩工程；地下洞室羣包括左右岸地下廠房洞室羣（地下廠房、主變室、尾閘室、尾水調壓井、引水隨洞、母線洞、尾水洞等），左右岸導流洞羣等。

白鶴灘水電站的地下洞室羣規模世界第一，地下洞室總長217公里，相當於北京到天津距離的1.7倍。其中，地下廠房長度達到了438米，跨度34米，高度88.7米，為世界上已建的最大地下廠房。

白鶴灘水電站地下廠房

國之重器中的“岩土人”

社會主義是幹出來的，新時代是奮鬥出來的，建設這樣一個龐然巨物，也是不容易的。

80餘年前，毛澤東同志在金沙江畔寫下了“金沙水拍雲崖暖，大渡橋橫鐵索寒”的豪邁詩句，不僅形象地描繪了金沙江上濁浪滔天、拍擊着高聳入雲的峭壁懸崖的情形，同時也寫出了中國工農紅軍敢於排除萬難的萬丈豪情。

80餘年後的今天，作為和平年代新時期的建設者，在面對當今世界在建規模最大、綜合技術難度最高的水電工程時，他們深知新時代賦予的責任，他們迎難而上、攻堅克難、精益求精，譜寫了人定勝天的宏大篇章。

自2008年以來，在三峽集團統籌安排下，華東院、中國電建各施工局和葛洲壩等全國頂尖的施工單位以及清華、武大、河海、水科院等兄弟科研院校的共同參與下，在白鶴灘水電站工程前期可研和施工全過程階段，馮夏庭院士帶領中科院武漢岩土所智能岩石力學學科組多名師生以科研工作者的身份，長期駐守白鶴灘水電站現場，通過現場測試、理論分析、實時監控與反饋優化分析相結合的方式開展深入研究，解決了“大埋深下高地應力、硬巖中長大軟弱夾層、含密集裂隙的柱狀節理玄武岩、緻密玄武岩開挖後脆性破壞”等複雜地質條件下建造巨型地下洞室羣的技術難題，將宏偉藍圖一點點變成了美好現實，在解決關鍵技術難題方面攻堅克難，發揮了“國家隊”作用。

中科院武漢岩土所科研團隊現場調研

中科院武漢岩土所科研人員開展壩基岩體鬆弛深度與程度的超聲波監測

高應力地下洞室開挖強卸荷過程中玄武岩脆性破壞機制與災害防控。

通過左右岸廠房開挖過程中表明薄片狀玄武岩大範圍開裂掉塊的多尺度分析、洞室內部的鑽孔攝像長期觀測、圍巖破壞的微破裂空間定位分析，揭示了玄武岩片狀破壞的拉破裂為主、拉剪混合的力學機制，提出控制玄武岩淺層開裂和深層破裂的新型裂化-抑制支護設計方法，為高應力下白鶴灘巨型廠房洞室系統支護設計和局部加強支護設計提供了關鍵支撐。

中科院武漢岩土所科研團隊利用吊車託舉進行廠房高邊牆噴層表面開裂長度測量

白鶴灘右岸廠房頂拱玄武岩深層破裂與支護控制的裂化-抑制設計原理

穿越大型地下廠房洞室的長大軟弱夾層岩土力學參數確定與剪切大變形控制。

通過系列室內試驗、原位觀測和理論分析，揭示了軟弱錯動帶夾層剪切變形過程中的顆粒破損規律，建立了錯動帶非線性力學本構模型併成功預測了斜穿地下廠房高邊牆的軟弱夾層岩土的非連續變形量值，在此基礎上提出阻止軟弱夾層剪切破壞的抗剪阻滑洞控制技術和軟弱夾層上盤的深層鎖固技術，有效保障了地下洞室安全高效施工。

錯動帶區域多手段動態觀測佈置方案及其力學特性研究

含密集裂隙的柱狀節理玄武岩大深度卸荷鬆弛分析與優化設計。

基於現場調查研究了柱狀節理巖體幾何結構特徵，並提出了生成不規則柱狀節理巖體幾何結構模型的方法；以柱狀節理的時效開挖損傷和各向異性為主要研究點，同時兼顧柱狀節理的其他特徵，如多節理面特徵、節理間距等，構建了可以考慮橫觀各向同性變形特性和時效弱化特徵的柱狀節理本構模型，並對柱狀節理時效鬆弛變化規律和破壞模式進行了預測，該方法可以很好的為密集節理巖體的時效卸荷鬆弛分析和支護設計提供借鑑。

白鶴灘水電站左岸壩基出露典型柱狀節理玄武岩

不規則柱狀節理巖體幾何結構的測量與生成

不利地質結構控制下大型地下洞室羣地震動力響應特徵與穩定性控制。

為了確保大跨地下洞室羣在地震作用下的安全性，科研人員針對白鶴灘地下廠房洞室羣，傳播特性與輸入機制、預測了長大不利地質結構控制下地下洞室羣的位移、變形、塑性區的響應特徵，全壽命服役期抗震設防水準，從防災減災角度為地下洞室羣設計方案的最終確定提供了科學依據。

中科院武漢岩土所科研團隊現場維護微震監測設備

白鶴灘右岸廠房軟弱錯動帶控制作用下巖體內部微破裂分佈規律及破裂機制特徵

據悉，建成的白鶴灘水電站，將與金沙江上烏東德、溪洛渡、向家壩，以及三峽、葛洲壩等眾多水電站共同構築一條世界最大的清潔能源走廊，在實現”2030碳達峯、2060碳中和”新國策中發揮主力軍作用。

來源：中國科學院武漢岩土力學研究所