水布垭面板堆石坝工程施工综述

水布垭面板堆石坝是世界上已建和在建最高的面板堆石坝,设计、施工难度大,质量要求高。水布垭面板坝已成功建成,并经历了202 m高水头的考验,坝体沉降变形、坝体渗流、渗压等均控制在设计和规范范围内。水布垭面板坝施工的经验可供高面板坝建设参考。     

水布垭高面板堆石坝堆石体压实密度的研究

 水布垭砼面板堆石坝，坝高233m，系当今世界同类坝型中最高的坝。面板堆石坝的设计以坝体和面板所产生的变形量为控制条件；堆石体高密实度和低孔隙率是减小坝体和面板变形的关键。通过水布垭面板堆石坝的现场填筑碾压试验，获得了合适的施工碾压参数，从而确保堆石体的高密实度。     

水布垭高面板堆石坝变形控制

介绍了水布垭面板堆石坝在坝体分区、坝料选择方面进行精细处理的经验.指出大坝变形控制的关键是确定合理的坝料参数和选择恰当的面板浇筑时机;提出浇筑面板时应保证面板顶部高程对应部位坝体大变形过程已经完成,该结论已在水布垭面板堆石坝建设中得到检验,相信对今后面板堆石坝的建设将起到有益的作用.     

水布垭面板堆石坝变形性态分析

利用原型观测资料对水布垭面板堆石坝的工作性态进行统计分析,分析成果表明水布垭面板堆石坝的沉降和水平位移符合一般规律;左岸陡坡坝段与坝主体不均匀沉陷现象明显,面板出现裂缝的可能性较大;坝体填筑施工质量良好,坝体变形控制在合理范围内。     

水布垭大坝安全监测设计与新型仪器应用

水布垭混凝土面板堆石坝最大坝高233 m,在设计、施工等方面均存在超常规的技术问题,无先例和经验可借鉴.为此,针对水布垭地形、地质条件和建坝材料的特点,将水布垭堆石坝混凝土面板应力变形分析作为专题,列入了国家"九五"科技攻关项目.研究表明,高面板坝可能存在的主要问题是:坝体变形大导致接缝张开、止水失效或面板断裂而造成大量漏水,影响大坝及水库的正常运行.     

水布垭面板堆石坝坝体沉降变形规律分析

为研究水布垭面板堆石坝坝体沉降变形规律,在坝体内按监测断面分层布置水管式沉降仪和引张线式水平位移计,监测坝体内部垂直、水平位移。以坝左0＋22监测断面实测资料为例,对坝体沉降变化过程、沉降分布进行了分析,监测成果为大坝安全运行提供了依据。     

水布垭面板堆石坝坝体后期变形时空分布规律研究

通过分析水布垭面板堆石坝的长期实测变形资料,对最大坝高断面和下游坝面的后期变形情况进行研究,揭示了坝体后期变形的时空分布规律。研究表明:沉降是坝体后期变形的主要形式;后期沉降增量基本随高程升高而增大,但后期水平位移增量的分布未表现出与高程的相关性;下游坝面后期变形阶段的三向变形增量的分布规律与面板堆石坝一般变形规律类似;最大坝高断面和下游坝面的变形发生时序存在差异,下游坝面的变形大多在后期变形阶段发生,而最大坝高断面的沉降主要发生在后期变形阶段之前;此外,坝内各测点的年沉降增量演化均呈现出一定的波动性;下游坝面测点的历年沉降增量有明显分布规律,且各测点的年沉降增量基本呈逐年减小趋势。根据坝体后期变形时空分布规律,适当提高坝体中上部,特别是中上部下游侧筑坝料的填筑标准,对降低坝体后期变形能起到良好效果。     

水布垭面板堆石坝施工期实测沉降性态分析

坝体沉降量的大小直接反映面板堆石坝的施工质量，它影响混凝土面板的变形，从而关系到大坝的安全，所以是一个重要的控制指标。文中分析认为，建设中的水布垭面板堆石坝自施工以来，坝体实测沉降符合一般规律，表明施工质量较好，沉降性态正常。     

水布垭面板堆石坝坝体分区优化有限元分析

采用三维弹塑性数值分析的方法，对水布垭面板堆石坝坝体主堆石和次堆石分区进行方案比较和优化分析。三维弹塑性有限元计算分析表明：将主次堆石区分界线移到上游侧，坝体应力、变形、面板应力、变形以及接缝的位移并不产生显的增加，面板坝处于安全状态。水布垭面板堆石坝主次堆石分界线偏向上游的优化方案在技术上是可行的。     

坝料密度对坝体变形影响研究

坝料的干密度对坝体的变形有较大影响。结合积石峡水电站面板堆石坝,采用三种不同干密度的坝料进行了大型三轴试验和坝体三维有限元计算。试验和计算结果表明,干密度对坝料的应力变形特性有一定影响,即随着干密度的增加坝料的强度有所增加,坝体的沉降和变形随着干密度的增大而减小。研究结果为合理确定积石峡水电站面板堆石坝的施工参数提供了依据。     

分期施工对面板堆石坝沉降变形的影响

随着坝高的增加,面板坝的填筑方量也随着增大,施工工期也将延长.为了缩短工期以及提高坝体填筑施工的经济性,高面板堆石坝越来越多采用分期施工的方式进行坝体的填筑.坝体的分期填筑相对于全断面填筑使得高面板坝的受力状态更趋于复杂.本文采用数值分析方法,分析坝体分期填筑对面板坝沉降变形的影响.分析表明：坝体分期筑坝,可以缩短工期,使工程尽早投入发电.小断面筑坝对大坝沉降变形的分布有一定影响,特别是断面接触部位可能会有一些突变,但随着大坝的逐步沉降,突变逐步消失.采用分期工时,应注意各时期大坝的预留沉降时间,以进行下一步施工.     

江坪河高面板堆石坝三维非线性结构有限元分析

采用三维非线性有限单元法对江坪河面板堆石坝施工填筑期和水库蓄水运行期的应力变形进行模拟计算，研究引用不同的堆石料参数（水布垭面板坝和天生桥一级电站面板坝材料参数）和不同的接触单元模型，分析不同时期产生的坝体应力和变形，且对江坪河面板坝与水布垭和天生桥面板的应力变形特性做了对比分析，为该坝的进一步优化设计提供了有益的建议。     

水布垭高面板堆石坝设计与变形控制

水布垭混凝土面板堆石坝坝高233m,为目前世界上已建同类坝型之最。水布垭大坝在坝体分区、坝料选择方面进行了精细处理,对防渗结构、监测设施和施工导流方面都做了精心设计;提出大坝变形控制的关键是确定合理的坝料参数和选择恰当的面板浇筑时机,浇筑面板时应保证面板顶部高程对应部位坝体大变形过程已经完成的论断,这一结论已经实践检验。     

天生桥一级水电站面板坝坝体变形特征

天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝施工期和初蓄期坝体的沉降、水平位移、坝体与面板的脱空、上游坝坡裂缝、混凝土面板的变形和变位、坝体表面变形等变形特征 ,既有堆石坝的共同特征 ,也有其自身的特征。对其进行观测、分析研究 ,对混凝土面板堆石坝的设计和施工有一定的参考价值。     

面板设置永久水平缝对其应力变形的影响分析

水布垭面板堆石坝为世界最高面板堆石坝,受堆石体变形影响,其1期面板顶部产生脱空,出现较多沿坝轴线方向的结构裂缝.为减少2期面板裂缝,在2期面板顶部区域(高程332.0 m)设置一务永久水平缝,这在面板堆石坝工程中尚属首次应用.为研究永久水平缝对面板应力变形的影响,以便评价其设置的合理性,采用三维非线性有限元法和三维子模型法,模拟大坝实际的填筑和蓄退水过程及相应面板的应力变形.结果表明,坝体和面板应力变形结果符合面板堆石坝的一般规律,设置永久水平缝可有效减少2期面板顶部的水平裂缝,设置位置合理.     

水布垭面板堆石坝筑坝材料工程特性研究

水布垭水电站在坝型选择段推荐对混凝土面板石坝和心墙堆石坝方案进行比较。面板堆石坝坝高233m是目前世界上在建同类坝型的最高坝。高面板坝的主要技术问题是坝体堆石变形。以该工程为依托进行了以下研究：面板坝主堆石材料特性室内研究;心墙坝心墙料特性研究;面板坝垫层料工程特性的防渗自愈措施研究,以及坝料现场爆破,碾压试验研究。研究成果已用于水布垭水电站工程两种坝型的比选和工程设计,为最终在水布垭水电站选定面板坝方案提供了依据。与心墙坝方案相比较,采用面板坝使工程静态投资节省5．6亿元,并可提前一年发电。     

深厚覆盖层面板堆石坝施工期应力变形分析

新疆阿尔塔什水利枢纽工程面板堆石坝坝高164.8 m,地基覆盖层最大厚度94 m,坝体和面板协调变形问题对大坝安全有重要影响。采用三维有限差分软件FLAC~(3D),对阿尔塔什水利枢纽工程深厚覆盖层面板堆石坝在施工期的应力变形进行了分析,结果表明:坝体最大沉降变形发生在1/3坝高位置;坝0+475剖面最大沉降量为0.55 m,覆盖层的变形量为0.32 m,覆盖层变形占坝体最大沉降变形的58%,河床深厚覆盖层产生的压缩变形对坝体的沉降变形影响较大;靠近坝轴线坝体沉降变形随填筑过程发展较快,高程1 680.0～1 736.0 m和高程1 736.0～1 752.0 m坝体填筑过程中沉降速度分别为2～3 cm/8 m和5～6 cm/8 m;数值计算结果与施工期实测沉降变形和变形特征较为吻合。后期施工和大坝运行过程中应对深厚覆盖层的变形加以关注,适当放慢施工进度,对于分期面板浇筑应适当预留一定沉降期。     

水布垭混凝土面板堆石坝主要技术创新及应用

水布垭面板堆石坝最大坝高233.0 m,为当前世界已建最高面板堆石坝。为确保大坝长期稳定运行,通过包括国家"九五"国家科技攻关等一系列的研究与实践,在筑坝材料性能及试验方法、坝体变形控制、防渗系统结构和材料、施工与质量控制、原型观测等方面取得了多项创新成果,并成功应用。水布垭工程形成的系统性超高面板坝筑坝技术,改变了面板坝仅靠经验和类比设计的模式。逾13 a的运行监测表明,大坝最大沉降仅2.65 m,最大渗漏量仅66 L/s,大坝结构安全,运行状态良好。     

软岩填筑高面板堆石坝分区及材料设计

通过分析软岩不同利用方案及分区形式对高面板堆石坝力学性状的影响,获取了坝体应力和变形的变化规律。高面板堆石坝下游次堆石区中软岩含量及堆石区几何特征、主堆石体分区形式均影响面板堆石坝的力学性状。提高坝体下游堆石区的强度及刚度,可以提高各堆石区之间的协调变形能力、降低面板变形及应力。提高位于坝轴线处的堆石体承载力,可以有效降低坝体变形及面板应力。为控制高面板堆石坝的坝体变形及应力,坝轴线处坝体下部堆石区宜填筑承载力高的堆石体,下游堆石区中软岩比例不宜超过30%。     

基于径向基网络模型的面板堆石坝坝顶沉降量预测

随着国家在水利基础建设方面的大力投入以及面板堆石坝自身的优越性,近几年该坝型逐步向超高坝型发展,同时坝体变形的预测也面临着诸多困难。本文提出了一种基于径向基(RBF)网络的面板堆石坝的变形预测模型。该模型充分利用了径向基网络的非线性映射能力,利用收集的历史样本信息,即可预测出面板堆石坝沉降。以水布垭面板堆石坝为例,预测得到的竣工期和满蓄5年后的沉降位移分别为2.156m和2.491m,与实测位移基本一致,相对误差分别为0.748%和0.400%。结果表明预测位移在设计允许范围之内,RBF网络模型具有建模速度快、预测精度高的特点。