4 三大骨干梯級電站設(shè)計中的技術(shù)進步
4.1 二灘水電站
4.1.1 工程概況
二灘水電站是我國二十世紀建成的的以發(fā)電為主的水電樞紐工程，系雅礱江梯級開發(fā)的第一座水電站。控制流域面積116400km2，占全流域面積的90%，水庫正常蓄水位1200m，總庫容58億m3，調(diào)節(jié)庫容33.7億m3，屬季調(diào)節(jié)水庫，電站總裝機容量330萬kW，（6臺55萬kW混流式水輪機組），多年平均年發(fā)電量170億kW.h，保證出力100萬kW.樞紐工程由攔河壩、泄洪消能建筑物、地下廠房、引水和尾水建筑物組成?；炷岭p曲拱壩壩高240m，是我國建成的第一座超過200m的高壩，居同類壩型世界第三位，亞洲第一位。拱壩壩體泄洪水量16300m3/s，居世界之首，地下廠房裝機規(guī)模居世界同類型廠房第四位。
4.1.2 堅持科技創(chuàng)新，創(chuàng)一流工程設(shè)計
二灘水電站自1972年進行規(guī)劃選點，到1985年完成初步設(shè)計報告，前后經(jīng)歷13年的時間，雖然已做了大量的勘測設(shè)計工作，但限于當(dāng)時的勘測、試驗、設(shè)計水平和手段，在復(fù)雜的區(qū)域地質(zhì)及工程地質(zhì)條件下，修建高240m的薄型雙曲拱壩；巖石初始高應(yīng)力條件，開挖大型地下廠房洞室群等問題，不僅是國內(nèi)、也是國際筑壩技術(shù)和地下工程遇到的難題。這使當(dāng)時我院的設(shè)計工作面臨巨大的挑戰(zhàn)。
為此我院在二灘工程招標設(shè)計前的優(yōu)化設(shè)計過程中，針對重大（關(guān)鍵）技術(shù)問題進行了大量的科技攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新工作，為二灘創(chuàng)一流設(shè)計提供了強有力的支撐和保證。
查明工程地質(zhì)條件是做好設(shè)計工作的關(guān)鍵，而做好勘測工作是必要的基礎(chǔ)條件。在二灘工程的勘測過程中，我院不斷總結(jié)已有經(jīng)驗，針對以往勘測技術(shù)中存在的困難和問題，在工程鉆探、工程物探、水文地質(zhì)測試等方面，結(jié)合生產(chǎn)及工程重點技術(shù)難題開展了科研攻關(guān)，研制和開發(fā)了一整套勘測關(guān)鍵新技術(shù)體系，如巖芯定向技術(shù)、沙卵石層取芯配套技術(shù)、3000系列測井改造、高分辨工程地震勘察技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等，這些技術(shù)在二灘工程中廣泛應(yīng)用，不僅提高了勘測工作的質(zhì)量，也提高了工作效率。這套勘測關(guān)鍵新技術(shù)體系經(jīng)國家有關(guān)部門組織鑒定，總體上達到國際先進水平。
正確認識和合理評價壩基工程地質(zhì)條件，不僅關(guān)系到壩基巖體利用是否合理、相應(yīng)的基礎(chǔ)處理措施是否適宜，而且對工程的安全、降低工程造價、縮短建設(shè)周期也有十分重要的意義。為此，我院結(jié)合二灘工程開展"七五"重點科技攻關(guān)專題 "高壩壩基巖體穩(wěn)定性評價及可利用巖體質(zhì)量標準的研究"工作，通過實踐總結(jié)和大量的試驗研究、地質(zhì)專題研究工作，建立了壩基巖體工程的"分層多元系統(tǒng)分析法"，形成與發(fā)展成為一個比較完整的高壩壩基巖體工程研究體系，該項研究成果應(yīng)用到二灘拱壩建基面優(yōu)化研究論證中，不僅使開挖量減少，基礎(chǔ)處理方案得到改進，而且使樞紐工程布置更為合理。專題科研成果總報告經(jīng)部級鑒定，整體水平已達到國際水平，這套巖體力學(xué)參數(shù)取值的分析體系和取值方法，已納入新編國標《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-99）中，產(chǎn)生了巨大的社會效益。
拱壩結(jié)構(gòu)設(shè)計是二灘工程的設(shè)計難點，我院通過組織進行"七五"國家重點科技攻關(guān)"高混凝土壩設(shè)計計算方法與設(shè)計準則專題"研究工作，結(jié)合二灘高拱壩合理體形及優(yōu)化設(shè)計；高拱壩應(yīng)力和分析計算方法；高壩抗震設(shè)計；混凝土材料特性；拱壩可靠分析及高拱壩的設(shè)計準則等重大技術(shù)問題進行科研攻關(guān)，研制了一批具有國際先進水平的應(yīng)用軟件，完善和豐富了拱壩計算分析方法，形成多種配套的拱壩計算系統(tǒng)。它反映了拱壩設(shè)計在國際上的發(fā)展趨勢，達到了國內(nèi)外先進水平，為二灘拱壩設(shè)計提供了新的理論基礎(chǔ)，為拱壩設(shè)計規(guī)范修訂提供了重要參考依據(jù)。
在大江大河的狹窄河谷上修建高雙曲拱壩，并利用壩身宣泄大流量洪水，一直是引起國際水電界爭論且沒有攻克的技術(shù)難題。我院結(jié)合二灘泄洪消能工程設(shè)計優(yōu)化，開展了國家"七五"科技攻關(guān)"高混凝土壩泄洪和消能的研究"工作，針對河床窄、泄量大的特點，提出了"分散水流、分區(qū)消能與穩(wěn)固岸坡和河床、提高抗沖能力相結(jié)合"的設(shè)計原則，運用模型試驗和數(shù)值分析等多種手段，全面研究了二灘水電站的泄洪消能布置。通過壩頂表孔溢洪道和壩身泄水中孔的體形優(yōu)化、泄洪對坡岸穩(wěn)定的影響及防沖保護措施、泄水建筑物摻氣減蝕措施、泄洪時的動水荷載對壩體振動影響、泄洪消能布置方案可靠度和洪水標準論證、泄洪隧洞的體形優(yōu)化、防止高速水流氣蝕破壞等重大問題的研究，優(yōu)化了各泄水建筑物的體形設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計成果與初步設(shè)計相比，縮短了水墊塘和導(dǎo)流洞的長度，同時為縮短工期提供了有利條件。工程運行實踐表明，優(yōu)化方案是安全、可靠并且經(jīng)濟的，也為其它高拱壩設(shè)計所參照，
二灘地下廠房的設(shè)計難點是在高地應(yīng)力區(qū)開挖大型洞室群。我院通過大量的地應(yīng)力測試與反饋分析工作，掌握了原始的地應(yīng)力分布情況，按照新奧法原理對大型地下洞室群設(shè)計和地下洞群圍巖穩(wěn)定采用地質(zhì)分析、數(shù)值分析以及模型試驗等多種手段進行研究，給出了圍巖安全度定性與定量的評價；支護設(shè)計參數(shù)采用工程類比法及Q系統(tǒng)法初步確定，并通過計算分析與模型試驗進行調(diào)整，提出了以錨噴支護為主的方案，減小了地下洞室混凝土支護量；施工過程中，根據(jù)開挖地質(zhì)情況及安全監(jiān)測成果，進行大量的反饋分析計算，并及時調(diào)整支護設(shè)計，對拱座、巖柱、洞室交叉部位等進行了錨桿、錨索補強加固處理。運行實踐證明，二灘地下洞室支護設(shè)計方案是經(jīng)濟合理和安全可靠的。
我院在二灘工程進行"七五"國家重點科技攻關(guān)的同時，還進行了導(dǎo)流洞、地下廠房洞室群、建筑材料、機電設(shè)備等諸多項重要技術(shù)問題的試驗研究。據(jù)統(tǒng)計，招標階段前進行了197項科研工作，這些科技攻關(guān)成果應(yīng)用到工程設(shè)計中，取得了顯著的經(jīng)濟效益，其中僅雙曲拱壩經(jīng)體型優(yōu)化，建基面外移，厚度由70.34m減小至55.74m，壩體混凝土量從474.23萬m3減小至409萬m3.按1993年的物價計算，各項優(yōu)化設(shè)計成果與初步設(shè)計相比，節(jié)省了工程投資15億人民幣，縮短了一年工期。
優(yōu)化設(shè)計也有效地控制了施工階段工程量，二灘工程的最終土石方明挖、石方明挖、石方洞挖與混凝土工程量分別為設(shè)計值的99.49%、92.98%、98.03%、98％。施工中普遍關(guān)心的大壩基礎(chǔ)開挖、電站進水口開挖以及地下廠房開挖的地質(zhì)條件與前期地質(zhì)勘探工作所揭露的地質(zhì)情況符合較好，沒有發(fā)生大的方案性改變。這些也減少了在國際合同條件下發(fā)生大的索賠風(fēng)險。
1999年1月，中國科學(xué)院院士和中國工程院院士參加投票評選的一九九八中國和世界十大科技進展新聞寫到："我國本世紀建成投產(chǎn)的水電工程二灘水電站頭兩臺機組發(fā)電，標志著我國水電建設(shè)已進入國際先進行列".二灘水電站的地質(zhì)勘測與工程設(shè)計均獲得了國家設(shè)計金獎。
4.2 錦屏一級水電站
4.2.1 工程概況
錦屏一級水電站位于四川省涼山州鹽源縣和木里縣境內(nèi)，是雅礱江干流中游控制性工程。水庫正常蓄水位1880m，總庫容77.6億m3，調(diào)節(jié)庫容49.1億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫。電站裝機容量360萬kW，多年平均年發(fā)電量166.2億kW.h.工程總投資232.7億元。
4.2.2 主要技術(shù)難題和解決方案
◆工程地質(zhì)問題
錦屏一級水電站的地質(zhì)條件復(fù)雜程度是大型項目中非常突出的，工程區(qū)存在的主要地質(zhì)問題是"兩高一深"，即高地應(yīng)力環(huán)境、高邊坡問題和左岸山體內(nèi)存在的深部裂縫。這些問題直接決定樞紐工程的設(shè)計方案，對工程安全和投資起控制作用。
為了查明工程區(qū)主要工程地質(zhì)條件，我院進行了大量的勘探試驗和科學(xué)研究，采用國內(nèi)外先進和成熟的勘探技術(shù)和分析方法，如地震層析成像技術(shù)，SM植物膠鉆探，架空層巖石鉆探取芯，孔內(nèi)聲波和彈模測試，多種方法的地應(yīng)力測試等。這些先進技術(shù)的應(yīng)用，為全面準確地獲取深部裂縫等工程地質(zhì)信息提供了保障。
在充分查明工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，有針對性地開展專題科研，分析各種地質(zhì)現(xiàn)象的成因機理，評價其對工程的影響。從巖石及構(gòu)造基礎(chǔ)地質(zhì)研究出發(fā)，結(jié)合高拱壩的結(jié)構(gòu)特性，對工程地質(zhì)問題的分析與評價進行了深入廣泛的研究，重點研究壩址左岸深部裂縫的成因機理及工程適應(yīng)性評價，分析對拱壩變形和壩肩抗滑穩(wěn)定的影響。
為了適應(yīng)加快工程建設(shè)的需要，對現(xiàn)代信息技術(shù)在工程地質(zhì)上的應(yīng)用也進行了初步研究，研制開發(fā)了《錦屏一級三維地質(zhì)可視化計算機系統(tǒng)》。該系統(tǒng)利用GIS技術(shù)、地質(zhì)統(tǒng)計方法、智能方法、計算機圖形學(xué)等先進技術(shù)進行錦屏一級水電站的工程地質(zhì)信息的三維可視化研究，實現(xiàn)工程地質(zhì)信息的三維可視化管理與查詢；實現(xiàn)地質(zhì)任意剖切、地質(zhì)可視化分析；并實現(xiàn)三維地質(zhì)構(gòu)造圖、剖面圖的多形式輸出。目前已經(jīng)在實際工作中得到成功應(yīng)用，在水利水電行業(yè)內(nèi)處于地位。
◆高拱壩設(shè)計
錦屏一級拱壩是雙曲薄拱壩，壩高305m，是目前已建、在建和設(shè)計中的的大壩，加之地質(zhì)條件復(fù)雜，其設(shè)計難度處于世界水平。
對于世界第一高拱壩的設(shè)計，在充分吸取國內(nèi)外高拱壩的成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，采用目前最先進的壩工設(shè)計理論和方法，進行了大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震設(shè)計、泄洪消能設(shè)計、混凝土骨料特性及溫度控制、拱壩基礎(chǔ)處理設(shè)計等專題研究分析和科研試驗工作。
◆施工布置及規(guī)劃
工程區(qū)兩岸山體雄厚，谷坡陡峻，基巖*露，相對高差千余米，為典型的深切"V"型谷，可以利用的施工布置場地極為有限，場內(nèi)的布置與規(guī)劃難度很大。
針對施工布置極為困難的情況，我院開展了廣泛的調(diào)查研究和多方案的分析比較，對大壩混凝土澆筑、大型地下洞室群施工和施工導(dǎo)流等進行專題研究，選擇合理的布置方案和施工方法。研究基于GIS的施工導(dǎo)流三維動態(tài)可視化仿真與方案設(shè)計優(yōu)化，實現(xiàn)施工導(dǎo)流過程的動態(tài)可視化，給施工導(dǎo)流方案的設(shè)計、優(yōu)化和決策提供科學(xué)、方便的手段。利用GIS強大的空間數(shù)據(jù)分析與處理功能，建立錦屏一級水電站施工總布置三維數(shù)字模型，并結(jié)合二次開發(fā)，實現(xiàn)施工全過程的三維動態(tài)演示和可視化信息查詢，以及施工總布置的優(yōu)化分析。
采用先進的理論方法和技術(shù)手段，緊密配合錦屏一級水電站地下洞室群施工組織設(shè)計工作，進行地下洞室群施工全過程三維動態(tài)可視化仿真與優(yōu)化計算研究。在錦屏拱壩的混凝土澆筑方案設(shè)計時，應(yīng)用了大壩混凝土澆筑適時分析系統(tǒng)，提出科學(xué)合理的施工組織方案和目標工期。
這些研究的成果水平位于行業(yè)地位，并在實際工作中得到應(yīng)用。
4.1 二灘水電站
4.1.1 工程概況
二灘水電站是我國二十世紀建成的的以發(fā)電為主的水電樞紐工程，系雅礱江梯級開發(fā)的第一座水電站。控制流域面積116400km2，占全流域面積的90%，水庫正常蓄水位1200m，總庫容58億m3，調(diào)節(jié)庫容33.7億m3，屬季調(diào)節(jié)水庫，電站總裝機容量330萬kW，（6臺55萬kW混流式水輪機組），多年平均年發(fā)電量170億kW.h，保證出力100萬kW.樞紐工程由攔河壩、泄洪消能建筑物、地下廠房、引水和尾水建筑物組成?；炷岭p曲拱壩壩高240m，是我國建成的第一座超過200m的高壩，居同類壩型世界第三位，亞洲第一位。拱壩壩體泄洪水量16300m3/s，居世界之首，地下廠房裝機規(guī)模居世界同類型廠房第四位。
4.1.2 堅持科技創(chuàng)新，創(chuàng)一流工程設(shè)計
二灘水電站自1972年進行規(guī)劃選點，到1985年完成初步設(shè)計報告，前后經(jīng)歷13年的時間，雖然已做了大量的勘測設(shè)計工作，但限于當(dāng)時的勘測、試驗、設(shè)計水平和手段，在復(fù)雜的區(qū)域地質(zhì)及工程地質(zhì)條件下，修建高240m的薄型雙曲拱壩；巖石初始高應(yīng)力條件，開挖大型地下廠房洞室群等問題，不僅是國內(nèi)、也是國際筑壩技術(shù)和地下工程遇到的難題。這使當(dāng)時我院的設(shè)計工作面臨巨大的挑戰(zhàn)。
為此我院在二灘工程招標設(shè)計前的優(yōu)化設(shè)計過程中，針對重大（關(guān)鍵）技術(shù)問題進行了大量的科技攻關(guān)與技術(shù)創(chuàng)新工作，為二灘創(chuàng)一流設(shè)計提供了強有力的支撐和保證。
查明工程地質(zhì)條件是做好設(shè)計工作的關(guān)鍵，而做好勘測工作是必要的基礎(chǔ)條件。在二灘工程的勘測過程中，我院不斷總結(jié)已有經(jīng)驗，針對以往勘測技術(shù)中存在的困難和問題，在工程鉆探、工程物探、水文地質(zhì)測試等方面，結(jié)合生產(chǎn)及工程重點技術(shù)難題開展了科研攻關(guān)，研制和開發(fā)了一整套勘測關(guān)鍵新技術(shù)體系，如巖芯定向技術(shù)、沙卵石層取芯配套技術(shù)、3000系列測井改造、高分辨工程地震勘察技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等，這些技術(shù)在二灘工程中廣泛應(yīng)用，不僅提高了勘測工作的質(zhì)量，也提高了工作效率。這套勘測關(guān)鍵新技術(shù)體系經(jīng)國家有關(guān)部門組織鑒定，總體上達到國際先進水平。
正確認識和合理評價壩基工程地質(zhì)條件，不僅關(guān)系到壩基巖體利用是否合理、相應(yīng)的基礎(chǔ)處理措施是否適宜，而且對工程的安全、降低工程造價、縮短建設(shè)周期也有十分重要的意義。為此，我院結(jié)合二灘工程開展"七五"重點科技攻關(guān)專題 "高壩壩基巖體穩(wěn)定性評價及可利用巖體質(zhì)量標準的研究"工作，通過實踐總結(jié)和大量的試驗研究、地質(zhì)專題研究工作，建立了壩基巖體工程的"分層多元系統(tǒng)分析法"，形成與發(fā)展成為一個比較完整的高壩壩基巖體工程研究體系，該項研究成果應(yīng)用到二灘拱壩建基面優(yōu)化研究論證中，不僅使開挖量減少，基礎(chǔ)處理方案得到改進，而且使樞紐工程布置更為合理。專題科研成果總報告經(jīng)部級鑒定，整體水平已達到國際水平，這套巖體力學(xué)參數(shù)取值的分析體系和取值方法，已納入新編國標《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-99）中，產(chǎn)生了巨大的社會效益。
拱壩結(jié)構(gòu)設(shè)計是二灘工程的設(shè)計難點，我院通過組織進行"七五"國家重點科技攻關(guān)"高混凝土壩設(shè)計計算方法與設(shè)計準則專題"研究工作，結(jié)合二灘高拱壩合理體形及優(yōu)化設(shè)計；高拱壩應(yīng)力和分析計算方法；高壩抗震設(shè)計；混凝土材料特性；拱壩可靠分析及高拱壩的設(shè)計準則等重大技術(shù)問題進行科研攻關(guān)，研制了一批具有國際先進水平的應(yīng)用軟件，完善和豐富了拱壩計算分析方法，形成多種配套的拱壩計算系統(tǒng)。它反映了拱壩設(shè)計在國際上的發(fā)展趨勢，達到了國內(nèi)外先進水平，為二灘拱壩設(shè)計提供了新的理論基礎(chǔ)，為拱壩設(shè)計規(guī)范修訂提供了重要參考依據(jù)。
在大江大河的狹窄河谷上修建高雙曲拱壩，并利用壩身宣泄大流量洪水，一直是引起國際水電界爭論且沒有攻克的技術(shù)難題。我院結(jié)合二灘泄洪消能工程設(shè)計優(yōu)化，開展了國家"七五"科技攻關(guān)"高混凝土壩泄洪和消能的研究"工作，針對河床窄、泄量大的特點，提出了"分散水流、分區(qū)消能與穩(wěn)固岸坡和河床、提高抗沖能力相結(jié)合"的設(shè)計原則，運用模型試驗和數(shù)值分析等多種手段，全面研究了二灘水電站的泄洪消能布置。通過壩頂表孔溢洪道和壩身泄水中孔的體形優(yōu)化、泄洪對坡岸穩(wěn)定的影響及防沖保護措施、泄水建筑物摻氣減蝕措施、泄洪時的動水荷載對壩體振動影響、泄洪消能布置方案可靠度和洪水標準論證、泄洪隧洞的體形優(yōu)化、防止高速水流氣蝕破壞等重大問題的研究，優(yōu)化了各泄水建筑物的體形設(shè)計。優(yōu)化設(shè)計成果與初步設(shè)計相比，縮短了水墊塘和導(dǎo)流洞的長度，同時為縮短工期提供了有利條件。工程運行實踐表明，優(yōu)化方案是安全、可靠并且經(jīng)濟的，也為其它高拱壩設(shè)計所參照，
二灘地下廠房的設(shè)計難點是在高地應(yīng)力區(qū)開挖大型洞室群。我院通過大量的地應(yīng)力測試與反饋分析工作，掌握了原始的地應(yīng)力分布情況，按照新奧法原理對大型地下洞室群設(shè)計和地下洞群圍巖穩(wěn)定采用地質(zhì)分析、數(shù)值分析以及模型試驗等多種手段進行研究，給出了圍巖安全度定性與定量的評價；支護設(shè)計參數(shù)采用工程類比法及Q系統(tǒng)法初步確定，并通過計算分析與模型試驗進行調(diào)整，提出了以錨噴支護為主的方案，減小了地下洞室混凝土支護量；施工過程中，根據(jù)開挖地質(zhì)情況及安全監(jiān)測成果，進行大量的反饋分析計算，并及時調(diào)整支護設(shè)計，對拱座、巖柱、洞室交叉部位等進行了錨桿、錨索補強加固處理。運行實踐證明，二灘地下洞室支護設(shè)計方案是經(jīng)濟合理和安全可靠的。
我院在二灘工程進行"七五"國家重點科技攻關(guān)的同時，還進行了導(dǎo)流洞、地下廠房洞室群、建筑材料、機電設(shè)備等諸多項重要技術(shù)問題的試驗研究。據(jù)統(tǒng)計，招標階段前進行了197項科研工作，這些科技攻關(guān)成果應(yīng)用到工程設(shè)計中，取得了顯著的經(jīng)濟效益，其中僅雙曲拱壩經(jīng)體型優(yōu)化，建基面外移，厚度由70.34m減小至55.74m，壩體混凝土量從474.23萬m3減小至409萬m3.按1993年的物價計算，各項優(yōu)化設(shè)計成果與初步設(shè)計相比，節(jié)省了工程投資15億人民幣，縮短了一年工期。
優(yōu)化設(shè)計也有效地控制了施工階段工程量，二灘工程的最終土石方明挖、石方明挖、石方洞挖與混凝土工程量分別為設(shè)計值的99.49%、92.98%、98.03%、98％。施工中普遍關(guān)心的大壩基礎(chǔ)開挖、電站進水口開挖以及地下廠房開挖的地質(zhì)條件與前期地質(zhì)勘探工作所揭露的地質(zhì)情況符合較好，沒有發(fā)生大的方案性改變。這些也減少了在國際合同條件下發(fā)生大的索賠風(fēng)險。
1999年1月，中國科學(xué)院院士和中國工程院院士參加投票評選的一九九八中國和世界十大科技進展新聞寫到："我國本世紀建成投產(chǎn)的水電工程二灘水電站頭兩臺機組發(fā)電，標志著我國水電建設(shè)已進入國際先進行列".二灘水電站的地質(zhì)勘測與工程設(shè)計均獲得了國家設(shè)計金獎。
4.2 錦屏一級水電站
4.2.1 工程概況
錦屏一級水電站位于四川省涼山州鹽源縣和木里縣境內(nèi)，是雅礱江干流中游控制性工程。水庫正常蓄水位1880m，總庫容77.6億m3，調(diào)節(jié)庫容49.1億m3，屬年調(diào)節(jié)水庫。電站裝機容量360萬kW，多年平均年發(fā)電量166.2億kW.h.工程總投資232.7億元。
4.2.2 主要技術(shù)難題和解決方案
◆工程地質(zhì)問題
錦屏一級水電站的地質(zhì)條件復(fù)雜程度是大型項目中非常突出的，工程區(qū)存在的主要地質(zhì)問題是"兩高一深"，即高地應(yīng)力環(huán)境、高邊坡問題和左岸山體內(nèi)存在的深部裂縫。這些問題直接決定樞紐工程的設(shè)計方案，對工程安全和投資起控制作用。
為了查明工程區(qū)主要工程地質(zhì)條件，我院進行了大量的勘探試驗和科學(xué)研究，采用國內(nèi)外先進和成熟的勘探技術(shù)和分析方法，如地震層析成像技術(shù)，SM植物膠鉆探，架空層巖石鉆探取芯，孔內(nèi)聲波和彈模測試，多種方法的地應(yīng)力測試等。這些先進技術(shù)的應(yīng)用，為全面準確地獲取深部裂縫等工程地質(zhì)信息提供了保障。
在充分查明工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，有針對性地開展專題科研，分析各種地質(zhì)現(xiàn)象的成因機理，評價其對工程的影響。從巖石及構(gòu)造基礎(chǔ)地質(zhì)研究出發(fā)，結(jié)合高拱壩的結(jié)構(gòu)特性，對工程地質(zhì)問題的分析與評價進行了深入廣泛的研究，重點研究壩址左岸深部裂縫的成因機理及工程適應(yīng)性評價，分析對拱壩變形和壩肩抗滑穩(wěn)定的影響。
為了適應(yīng)加快工程建設(shè)的需要，對現(xiàn)代信息技術(shù)在工程地質(zhì)上的應(yīng)用也進行了初步研究，研制開發(fā)了《錦屏一級三維地質(zhì)可視化計算機系統(tǒng)》。該系統(tǒng)利用GIS技術(shù)、地質(zhì)統(tǒng)計方法、智能方法、計算機圖形學(xué)等先進技術(shù)進行錦屏一級水電站的工程地質(zhì)信息的三維可視化研究，實現(xiàn)工程地質(zhì)信息的三維可視化管理與查詢；實現(xiàn)地質(zhì)任意剖切、地質(zhì)可視化分析；并實現(xiàn)三維地質(zhì)構(gòu)造圖、剖面圖的多形式輸出。目前已經(jīng)在實際工作中得到成功應(yīng)用，在水利水電行業(yè)內(nèi)處于地位。
◆高拱壩設(shè)計
錦屏一級拱壩是雙曲薄拱壩，壩高305m，是目前已建、在建和設(shè)計中的的大壩，加之地質(zhì)條件復(fù)雜，其設(shè)計難度處于世界水平。
對于世界第一高拱壩的設(shè)計，在充分吸取國內(nèi)外高拱壩的成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，采用目前最先進的壩工設(shè)計理論和方法，進行了大壩結(jié)構(gòu)設(shè)計、抗震設(shè)計、泄洪消能設(shè)計、混凝土骨料特性及溫度控制、拱壩基礎(chǔ)處理設(shè)計等專題研究分析和科研試驗工作。
◆施工布置及規(guī)劃
工程區(qū)兩岸山體雄厚，谷坡陡峻，基巖*露，相對高差千余米，為典型的深切"V"型谷，可以利用的施工布置場地極為有限，場內(nèi)的布置與規(guī)劃難度很大。
針對施工布置極為困難的情況，我院開展了廣泛的調(diào)查研究和多方案的分析比較，對大壩混凝土澆筑、大型地下洞室群施工和施工導(dǎo)流等進行專題研究，選擇合理的布置方案和施工方法。研究基于GIS的施工導(dǎo)流三維動態(tài)可視化仿真與方案設(shè)計優(yōu)化，實現(xiàn)施工導(dǎo)流過程的動態(tài)可視化，給施工導(dǎo)流方案的設(shè)計、優(yōu)化和決策提供科學(xué)、方便的手段。利用GIS強大的空間數(shù)據(jù)分析與處理功能，建立錦屏一級水電站施工總布置三維數(shù)字模型，并結(jié)合二次開發(fā)，實現(xiàn)施工全過程的三維動態(tài)演示和可視化信息查詢，以及施工總布置的優(yōu)化分析。
采用先進的理論方法和技術(shù)手段，緊密配合錦屏一級水電站地下洞室群施工組織設(shè)計工作，進行地下洞室群施工全過程三維動態(tài)可視化仿真與優(yōu)化計算研究。在錦屏拱壩的混凝土澆筑方案設(shè)計時，應(yīng)用了大壩混凝土澆筑適時分析系統(tǒng)，提出科學(xué)合理的施工組織方案和目標工期。
這些研究的成果水平位于行業(yè)地位，并在實際工作中得到應(yīng)用。