清華水利系參與完成的銅頭拱壩創(chuàng)新工程經受雅安地震考驗
清華新聞網4月27日電（記者 高 原）由清華水利系教授周維垣、楊強、楊若瓊、劉耀儒以及多名研究生組成的研究團隊參與完成的銅頭拱壩創(chuàng)新工程，在雅安7.0級地震中經受住考驗，避免了垮壩可能產生的巨大次生災害。經成都水電勘測設計研究院專家查勘，專家組一致認為：銅頭水電站壩體、壩肩、滲流、邊坡、排架等皆無明顯破壞跡象，總體分析后認為是安全的。
銅頭拱壩創(chuàng)新工程位于四川雅安蘆山縣境內寶興河中游，直接為雅安市蘆山縣供電。此次雅安地震，銅頭拱壩距離震中僅16.5公里，是寶興河流域5個梯級水電站中距離震中最近的一個。
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以壩肩錨固為主的加固方案解決了銅頭拱壩壩基軟弱的難題。
銅頭拱壩是我國壩工界頗受關注的工程。水電站地處寶興河中游段，是典型的窄“U”型峽谷，兩岸地勢高，邊坡陡，地形條件適宜建設雙曲薄拱壩。拱壩最大壩高75米，平均壩厚不足10米，相較其他壩型如重力壩或混凝土面板堆石壩，工程量大幅降低，但地質條件卻非常惡劣。壩區(qū)基礎巖石主要為鈣質礫巖、泥鈣質礫巖等，巖石開挖后大塊石較少，塊體遇濕后易風化崩解；壩肩及河床分布較多的泥質泥化、溶蝕軟弱夾層。壩區(qū)基巖巖性軟弱，壩基巖體變形模量只有大壩混凝土的1/6。在如此軟弱的地基上建雙曲薄拱壩，除伊朗有一個小規(guī)模的類似工程外，國際上尚無其他成功先例。因此，銅頭拱壩在設計之初就飽受關注和爭議，周維垣曾形象地評價銅頭拱壩工程是“鋼刀插在豆腐上。”
面對這一壩工難題，清華團隊完成了包括3個三維地質力學模型試驗以及大量數值分析工作，為拱壩體型調整、加固方案優(yōu)化提供了有力的科技支撐。針對超軟弱壩基，他們提出的以壩肩錨固為主的加固方案被采納實施。這一設計方案在當時國內對錨固機理認識和設計方法都尚不成熟的情況下，具有很大的創(chuàng)新性和前瞻性。
1989年銅頭水電站大壩正式開工，1990年成功截流，1995年正式發(fā)電，1996年正式完工投入運行。由于拱壩的復雜性，相關部門對其穩(wěn)定安全性一直沒有明確結論，直到2006年國家大壩安全中心才將其定為正常壩。20多年來，清華水利系科研團隊不僅為大壩的設計施工提供了過硬的技術保證，而且在大壩運營期間始終保持技術跟蹤，解決了多個技術難題，確保了銅頭拱壩創(chuàng)新工程實踐的成功。
清華水利系科研團隊發(fā)展的研究方法和理論也在全國主要高拱壩上得到了全面應用，并進入我國拱壩設計規(guī)范。周維垣、楊強曾分獲國家科技進步一等獎和二等獎。
目前，雅安震區(qū)蘆山縣已實現通電，基本保證了應急搶險救援用電和居民生活用電，銅頭水電站大壩設施正常運行。
來源：新清華 第1915期 2013-04-26
