超高混凝土面板堆石坝建设中的关键技术问题

300 m级超高混凝土面板堆石坝的设计与施工将面临一系列技术挑战。对于超高混凝土面板坝,其坝坡稳定和堆石材料渗透稳定不是主要制约因素,而坝体堆石的变形控制,以及混凝土面板应力状态的改善将是关键技术问题。为此,必须从坝体材料分区的改进、筑坝材料选择、堆石压实标准控制,以及面板浇筑时机选择、面板厚度设计、面板钢筋排列、面板接缝系统设计等方面,采取相应的工程措施,以尽可能地减少堆石体的变形(特别是后期变形),降低运行期混凝土面板的拉、压应力。通过采取这些工程措施,建设300 m级超高混凝土面板堆石坝在技术上是可行的。     

坝体材料分区对高面板堆石坝应力变形的影响

300 m级高面板堆石坝合理的坝体材料分区是坝体变形控制的主要措施之一。以某300 m级高面板堆石坝为例,考虑坝体填筑分期和坝体材料分区形式,建立有限元模型,采用数值分析方法研究了300 m级高面板堆石坝坝体不同材料分区对坝体应力变形的影响。通过拟定坝体不同的材料分区方案,比较了各方案下坝体的应力变形情况,结果表明:设置顶部增模区,缩小次堆石区范围,即主次堆石区分界线以一定坡比倾向下游的坝体材料分区设计对坝体变形控制有利。     

特高混凝土面板堆石坝的结构分区研究

面板堆石坝变形控制的前提是保证坝体各分区的施工质量,而这与坝体分区结构设计关系密切。在坝体分区结构设计环节中,差异过大的主次堆石分区会导致面板出现过大的挠度变形,同时也容易产生开裂、脱空等问题。通过三维非线性有限元分析计算,着重从结构设计理论的角度分析了特高面板堆石坝应力变形特性的影响因素。结合某特高混凝土面板堆石坝,设计了坝体的不同分区方案,从计算结果的对比分析中得出了特高坝的建议分区原则：若次堆石区填料材料特性较差,应尽可能保证次堆石区靠近下游,同时主堆石区和次堆石区分界线应靠近下游;尽量避免次堆石区设置在坝顶范围,以免在次堆石区产生较大的竖向位移对坝顶及上游坝面的影响;全断面采用主堆石区或减小主次堆石区变形模量的差异性,有利于坝体的变形协调。     

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%。     

狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响,采用一个典型的混凝土面板堆石坝三维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究,并在总结已有相关研究成果的基础上,结合工程实例,探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明：河谷地形对大坝的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用,这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄河谷中的面板坝,其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度,设置岸坡增模堆石区,以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施,以控制坝体变形并改善面板的应力状态。     

关于混凝土面板堆石坝压实标准的商榷

面板堆石坝在我国发展很快,如何确定堆石的压实标准,是当前设计与施工中存在的问题。本文在分析过去土石坝、面板堆石坝的碾压堆石填筑标准的基础上,研究了影响面板坝碾压堆石填筑标准的因素(坝高、河谷形态、堆石的级配与小于5mm的细粒含量、洒水量、铺土厚度、压实功能以及岩石性质等),并认为面板坝坝体堆石各分区应有不同的压实标准,而且应以孔隙率来表示。本文建议了面板坝各分区堆石和各种填筑料的压实标准或确定方法。     

混凝土面板堆石坝填筑技术在大雪山水库工程中的应用

混凝土面板堆石坝填筑技术是整个拦河坝施工控制环节中比较重要技术,采取合适的填筑技术可以有效提高坝体填筑料密实度,以此来解决拦河坝不均匀沉降及大幅度沉降等问题。本文以大雪山水库为例,从坝体填筑控制标准、坝体填筑工艺流程、坝体填筑现场检测结果等方面,详细介绍了混凝土面板堆石坝的填筑技术。采用此填筑技术可有效改善坝体和面板的应力变形特性,防止后期堆石料有较大位移以及混凝土面板产生挤压破坏。     

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。     

土工膜面板软岩堆石高坝设计

老挝南欧江六级水电站挡水建筑物为土工膜面板堆石坝,该坝为目前世界上最高的土工膜面板堆石坝,也是软岩填筑比例最大的面板堆石坝。坝体设计以现场碾压试验和室内试验进行的板岩堆石料物理力学特性研究为基础,进行坝体分区设计和调整,提出合理的坝料碾压填筑标准,结合土工膜柔性防渗体系设计,系统的建立土工膜面板软岩堆石高坝设计流程。经应力变形和渗流计算分析,坝体分区设计合理。蓄水后,监测数据表明坝体各项指标正常,坝体变形在允许范围内,土工膜防渗效果良好。     

面板堆石坝填筑仿真及堆石料参数影响研究

本文以堆石体变位来评价仿真计算模型是否满足工程借鉴要求,进一步减小有限元的计算结果与实际观测值之间目前存在的较大差距。根据百米级面板堆石坝应力变形的特点,结合坝体变形原型观测数据,对数值分析中坝体分区填筑的碾压分层问题进行探讨,解决了坝体分期施工中网格简化的问题,提出了仿真分析中面板堆石坝坝体的有效分层厚度与坝高的比例,极大地提高了计算效率,有效地预测了面板堆石坝坝体的变形。同时通过研究面板堆石坝堆石填筑参数对坝体变形的影响,得到堆石材料参数的影响范围,为面板坝设计、试验研究提供依据。     

高面板堆石坝坝体流变性状

根据室内堆石料的流变试验，确定了坝料的流变参数，利用改进后的流变模型计算了公伯峡电站混凝土面板堆石坝的坝体和面板变形。计算结果表明，计入堆石料流变变形的计算模型能更好地模拟高面板堆石坝的应力应变系。     

面板堆石坝非线性变形特性及分区影响研究

为了定量分析堆石料分区及其力学特性差异对面板堆石坝变形的影响,采用非线性有限元法,对坝高200 m级的典型面板堆石坝开展竣工期、蓄水期和变形稳定期的变形计算,重点分析5种不同主、次堆石分区方案和4种不同主、次堆石料模量比方案对大坝变形的影响.通过变形分布规律和极值变化规律对比分析表明:不同主、次堆石区分界对坝体变形分布...     

我国特高面板堆石坝的建设与技术展望

国内2000年后已建和在建的200m级高面板堆石坝，从堆石料原岩选择、孔隙率控制、坝体断面分区、面板和趾板防裂控制等设计技术方面及碾压设备选型、坝体预沉降控制、施工填筑分期等施工技术方面，采取了一系列行之有效的措施，取得了坝体变形小、面板裂缝少等成效。借此，对300m级特高面板堆石坝技术作了设想，提出了尚需研究的课题。     

钢纤维喷射混凝土作为面板材料的可行性研究

钢纤维混凝土作为一种新型增强材料，以其较好的受力变形特性在水利水电，交通，海岸防护，港口及军事等诸多工程中得到了广泛的应用。针对混凝土面板堆石坝面板的受力变形特点，为改善水布垭面板堆石坝面板的受力条件，提高其防渗能力，同时方便施工，现提出采用钢纤维喷射混凝土作为水布垭面板堆石坝面板材料的新构想，并通过对钢纤维喷射混凝土的物理力学特性及堆石坝面板受力变形进行分析，为钢纤维喷射混凝土在水布垭面板堆石坝面板中的实际应用提出了建议方案。     

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。     

冲碾压实技术在洪家渡面板堆石坝上的应用

高面板堆石坝后期变形是恶化大坝防渗结构的重要因素。洪家渡面板坝在次堆石区采用冲碾压实技术，用爆破次堆石料，按次堆石料填筑层厚经碾压达到主堆石料的密实度和级配要求，这既可减少堆石体后期次压缩变形和蠕变变形，又可以加快填筑施工速度，从而提高坝体质量，获得较好的经济效益。     

沂蒙抽水蓄能电站折线型混凝土面板坝数值模拟分析与应用

结合山东沂蒙项目折线型混凝土面板坝工程两套设计方案,开展三维静力有限元应力变形分析,模拟大坝施工期、蓄水期性状,探讨不同阶段设计方案下坝体与防渗体应力变形特征,分析面板与连接板布置形式对折线型面板坝应力变形的影响。数值分析表明,折线型面板的转角部位应力变形复杂,面板与周边缝受拉趋势与程度增加;调整转折段面板形态、合理设置连接板可有效改善面板折线处的变形与受力状态,减少应力突变现象。建议加强面板、连接板和止水结构抗拉性能的研究。     

改性堆石料作高面板堆石坝垫层和过渡层的探讨

垫层、过渡层在防止面板变形及改善面板应力应变性态方面具有重要作用,但因其占坝体体积很小,坝体的变形主要由主堆石区控制,目前对垫层、过渡层在控制高坝变形方面的研究还不够。以高面板堆石坝对垫层、过渡层的性能要求为切入点,通过对垫层、过渡层堆石材料应用现状进行分析,结合改性堆石料的特性,提出了用改性堆石料作高面板堆石坝垫层、过渡层的设计新思路,并对其可行性进行了探讨。结果表明:改性堆石料以其优于常规堆石填料的良好性能,已成为高坝垫层、过渡层填筑的理想材料。采用改性堆石料是解决高坝变形问题的有效手段。