混凝土面板堆石坝关键技术与研究进展

简要回顾了中国混凝土面板堆石坝30多年的发展历程。从材料的级配特性、强度特性、变形特性、流变特性,以及接触面模拟、流变分析、精细化仿真计算等方面综合论述了混凝土面板堆石坝筑坝材料工程特性研究及大坝应力变形数值计算分析技术的研究进展。针对混凝土面板堆石坝的安全建设问题,从坝体渗流安全、大坝变形控制和混凝土面板挤压破坏的角度论述了混凝土面板堆石坝的筑坝关键技术。     

不同试验方法对混凝土面板堆石坝筑坝粗粒料力学特性的影响分析

结合某混凝土面板堆石坝工程,对筑坝材料各区进行现场大型压缩试验,通过反演计算得到堆石料的邓肯-张E-B模型参数,同时还进行室内三轴压缩试验得到堆石料力学参数。基于上述两种试验方法得到的粗粒料力学参数,采用三维非线性有限元法分别对大坝进行数值模拟计算,结果可知,现场大型压缩试验的试样料颗粒组成与分形特性更接近筑坝粗粒料原级配及分形特性,其加载应力路径也更接近大坝实际填筑及蓄水过程中的应力路径情况。     

不同模型参数对面板堆石坝应力变形的影响研究

为探讨室内三轴压缩试验及大型现场压缩模量试验在研究面板堆石坝坝筑坝材料实际力学特性的科学合理性,结合某100 m级混凝土面板堆石坝工程,分别对各区筑坝材料进行上述两种试验研究,其中对现场压缩试验成果采用基于免疫遗传算法的反演方法计算得到材料的邓肯E-B模型参数,同时整理室内压缩试验成果得到另一组参数。基于以上两组参数,运用三维非线性有限元法进行数值计算。计算结果显示,室内三轴试验过程因为缩尺试验料与实际筑坝料之间较大的颗粒粒径差异,计算得到的坝体及面板变形协调性较差,试验成果难以客观反映材料实际的力学性质,建议加强对缩尺效应及颗粒破碎机理的进一步研究以及直接对原级配筑坝材料试验方法的探索。     

基于软岩料填筑的面板堆石坝应力变形分析研究

随着国内外面板堆石坝筑坝技术的不断成熟,在面对各种复杂的地质条件及筑坝材料的多样性上的不断发展。目前,基于软岩料的筑坝技术也不断在走向成熟,渐已成为更多坝型的选取材料。我国幅员辽阔,地震带诸多,使得许多大坝不得不建在强震高发区,故基于软岩料填筑的面板堆石坝的控制设计中的抗震版块显得极为重要。文章采用三维有限元数值模拟,结合面板堆石坝筑坝材料的静力计算本构模型,在实际水利枢纽工程的基础上对基于软岩料填筑的面板堆石坝进行三维有限元分析,并将所得结论与工程实测数据进行对比验证数值模拟分析的可行性,计算得出的结论及成果对类似工程的控制设计具有一定的指导意义。     

水布垭水利枢纽若干土力学问题研究

水布垭心墙堆石坝约需填筑350万m3防渗料,经勘察分析,决定采用坝下游庙王沟碎石土和龙王冲风化页岩,为论证这种材料能否作为心墙防渗料,曾进行了专门的室内试验和现场碾压试验.重点介绍了水布垭大坝筑坝材料的工程特性、河床覆盖层利用、200 m级面板堆石坝应力应变分析和防渗系统等关键技术问题的研究成果.这些研究成果对水布垭大坝顺利建成蓄水和可靠运行十分重要.     

湿化及流变对不同软岩料利用范围面板坝应力变形的影响

为研究不同软岩料分区范围下湿化及流变特性对面板堆石坝的应力及变形影响。查找、对比软岩料的湿化及流变模型,分析和研究已有的软岩料湿化及流变特性的有限元实现方法。以某面板堆石坝为例,按软岩料的不同填筑范围制定两种计算方案,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算,然后通过对比分析两种计算方案的计算结果,系统总结软岩料不同填筑范围对面板堆石坝应力变形的影响规律。结果表明:随着软岩料利用范围的扩大,坝体的流变范围也随之扩大,相应的垂直位移、水平位移位移及面板的挠度也随之增大。因此,在实际面板砂砾石坝工程设计中,进行软岩料的扩大利用时需要合理的制定软岩料填筑范围。     

泗南江水电站面板堆石坝筑坝材料性能分析

对泗南江电站混凝土面板堆石坝筑坝材料进行渗透、渗透变形、饱和及非饱和压缩、三轴排水固结压缩试验,并对不同高程试验结果及其与相近混凝土面板堆石坝筑坝材料进行了对比分析,通过对比分析得到泗南江电站面板堆石坝填筑材料的强度、变形和防渗性能都较好,能满足大坝整体的稳定性、抗变形和防渗的要求。     

狭窄河谷高面板堆石坝变形控制与结构安全

以我国拟建的狭窄河谷区230m级面板堆石坝为例,系统介绍了狭窄河谷区面板堆石坝变形控制理念和相应的工程措施,通过全面的坝料瞬变、流变和界面特性试验,确定了筑坝料的力学特性参数,对大坝施工填筑、蓄水、运行等状态进行数值模拟,重点评价了长期运行过程中混凝土面板、周边缝等关键部位的应力变形。结果表明,采用设置高趾墩、岸坡增模区、面板分缝优化、合理的预沉降期等措施后,保障了该坝的结构安全。     

吉勒布拉克面板堆石坝碾压试验

碾压是混凝土面板堆石坝控制施工质量的关键工序,在进行大坝大规模填筑前必须进行碾压试验。吉勒布拉克面板堆石坝地处我国北方高寒地区,坝高140.60 m,为了研究大坝填筑料在不同加水量下的碾压效果,确定经济合理的施工压实参数;验证并核实填筑料的碾压施工参数、设计填筑质量控制标准;检验所选用的碾压机械的适应性和可靠性等,在坝体填筑前对几种筑坝材料进行了现场碾压试验。     

小井沟水库软岩筑混凝土面板堆石坝设计

小井沟水库混凝土面板堆石坝将软岩作为大坝主体填筑材料,最大坝高87.6m。料场砂岩料饱和抗压强度为30MPa左右,沉积层理发育,呈明显软岩特征。针对坝料软岩特性对大坝坝坡、坝体分区进行设计,通过计算分析,论证了软岩筑坝材料的填筑参数及填筑范围。经过蓄水运行,验证了设计的合理性,为软岩筑面板堆石坝工程提供可借鉴的资料。     

覆盖层上面板堆石坝的应力变形特性研究

对某工程大坝基础砂砾石层进行了浅层载荷试验,反演分析了基础覆盖层的"南水"双屈服面模型参数。在此基础上,结合筑坝材料大型三轴试验结果,研究了覆盖层上面板堆石坝坝体和面板的应力变形特性,研究了蓄水后周边缝和垂直缝的变形量值,比较了覆盖层不同开挖范围时大坝、面板、周边缝以及垂直缝的应力变形特征,对坝基砂砾石层的开挖范围和合理利用提出了建议。     

软岩料填筑面板堆石坝的流变和湿化效应研究

为了研究不同时期下软岩料流变及湿化效应对面板堆石坝的应力及变形影响。对比软岩料的流变和湿化模型,分析已有的软岩料流变、湿化效应的有限元实现方法。以某面板堆石坝为例,按大坝的不同时期和是否考虑流变、湿化效应制定了4种计算工况,分别进行大坝的三维有限元应力变形计算,通过对比分析4种工况的计算结果,系统总结了软岩料的流变、湿化效应对软岩料填筑面板坝在竣工期和蓄水期应力变形的影响规律。结果表明:无论是竣工期还是蓄水期,在考虑流变和湿化后,大坝横断面最大垂直位移、水平位移、大主应力均有显著的增加,但相对而言在蓄水期增加的更多。可见软岩料的流变和湿化效应对软岩料填筑面板坝应力变形有较大的影响,且在蓄水期影响更加明显。     

黑泉混凝土面板堆石坝坝料特性及利用

黑泉混凝土面板堆石坝，筑坝材料为冲洪积漂卵砂砾石填筑。本文着重介绍该坝填筑料的工程特性并以变形和渗流双控制进行坝体设计，确保大坝渗流稳定和变形分析，满足工程安全运行。     

三岔河水电站面板堆石坝坝体填筑施工综述

混凝土面板堆石坝是上世纪六十年代发展起来的一种坝型,具有工程量小、工期短、投资省、施工简便、运行安全等优点。随着筑坝技术突飞猛进的发展,数字化筑坝技术越来越成熟,已建成或在建的堆石坝逐渐增多,其现场自然条件和筑坝材料亦不同。三岔河面板堆石坝工程蓄水发电已一年有余,大坝沉降和量水堰观测数据远低于同类大坝设计要求和规范,工程质量受到业主、设计单位的好评。介绍了河床清基、填筑材料分区、试验、铺料碾压等方面采取的施工技术。     

西藏地区极高海拔高混凝土面板堆石坝筑坝材料适应性研究

国内外尚无极高海拔(4 000 m级)高混凝土面板堆石坝工程建成先例,且较少采用砂质板岩填筑高混凝土面板堆石坝,因此研究极高海拔寒冷地区高混凝土面板堆石坝筑坝材料的适应性很有必要。通过对筑坝材料工程特性、室内强度试验、坝坡稳定性、三维静动力计算、坝体渗透特性研究并与已建工程类比,结果表明：在极高海拔地区建设189 m高混凝土面板堆石坝,增加排水区,降低填筑碾压孔隙率,提高碾压参数,采用砂质板岩筑坝是可行的。     

玉龙喀什水利枢纽工程超高面板堆石坝变形控制设计

玉龙大坝为强震区“Ⅴ”型河谷窄深河槽内超高面板堆石坝,坝体变形控制是决定大坝运行安全的核心,为保证坝体各区域之间的变形协调,避免混凝土面板因挠度过大导致的结构性裂缝、脱空、止水与垂直缝挤压破坏等问题出现。工程在初步设计阶段根据坝址地形地质条件及同类超高面板坝实践经验,从筑坝材料室内及现场试验、三维静动力分析、大坝变形控制原则和措施等方面进行了系统设计,大坝变形与协调基本可控。施工图阶段需结合现场大型试验成果,继续开展大坝三维动静力研究,为计算和施工提供更可靠的参数依据和控制标准,确保大坝安全。     

白沙面板堆石坝软岩填筑料性能分析

介绍强度较弱岩石填料的大型静力、动力试验,通过邓肯E—B模型二维选优,三维印证分析,使白沙面板堆石坝能够利用强度较弱的软岩作为填筑材料,比用硬岩料筑坝节约1020万元。     

水电站面板堆石坝主堆石料碾压试验

为了满足面板堆石坝大坝填筑的设计要求、保证施工质量,在施工前应按照相关规范对填筑坝料分类进行现场生产性碾压试验。通过试验,论证分析设计参数的合理性并提出符合大坝坝料填筑施工的控制参数指导施工过程。     

面板堆石坝主堆石料碾压试验方案设计与分析

为了满足面板堆石坝大坝填筑的设计要求、施工质量保证,在施工前应按照相关规范对填筑坝料分类进行现场生产性碾压试验。通过试验,论证分析设计参数的合理性并提出符合大坝坝料填筑施工的控制参数指导过程施工。     

风水沟尾矿库选矿废弃料的现场碾压试验研究

为满足鞍钢风水沟尾矿库增容所需,拟对已建的尾矿坝进行加高,由此需在现有库周围修建副坝,坝型初定为堆石坝,筑坝材料拟采用选矿废弃料。对于堆石坝而言,合理的筑坝材料碾压参数是确保大坝填筑质量、提高堆石体的压实密度及控制坝体变形的关键。本文针对副坝填筑拟采用的选矿废弃料进行现场碾压试验,研究选矿废弃料的压实性能,分析影响筑坝材料压实质量的因素。试验研究表明:筑坝材料的颗粒级配特性对压实质量有显著的影响,碾压8遍后进一步增加碾压遍数对压实干密度的影响不明显。通过对试验结果的综合分析,最终提出了筑坝材料的碾压施工控制参数,为副坝设计和施工提供了技术依据。