胶凝砂砾石坝剖面设计研究

结合胶凝砂砾石材料力学特性及坝体剖面设计理论,研究胶凝砂砾石坝的剖面形式及相应的控制标准。按土石坝设计理论:当胶凝砂砾石材料抗压强度低于3 MPa时,坝体剖面形式属于土石坝断面形式,应按土石坝设计理论进行设计;当材料抗压强度大于6 MPa时,坝体剖面形式属于重力坝断面形式,应按重力坝设计理论进行设计;抗压强度为3~6 MPa时,剖面设计既要考虑坝体整体稳定性、坝体应力状况,又要考虑坝坡的自身稳定及坝体局部抗剪强度。按重力坝设计理论:当胶凝砂砾石材料抗剪强度指标足够大时,需控制坝踵处不出现拉应力,最经济剖面为直角梯形;随着坝体抗剪强度指标的降低,最经济剖面逐步由直角梯形向对称梯形过渡,此时稳定安全系数和坝踵拉应力都需要控制;当胶凝砂砾石材料抗剪强度指标过低时,采用对称梯形剖面,此时坝体不会产生拉压力,需控制坝体整体稳定安全系数满足规范要求。     

胶凝砂砾石坝基本剖面研究

《胶结颗粒料筑坝技术导则》(SL678-2014)指出胶凝砂砾石坝基本断面呈梯形,并对其上下游坝坡作出了相应的规定,在条文说明中列举了一些已建工程案例,并指出一般可采用上下游等坡比的对称断面。本文在前期研究的基础上,研究提出了胶凝砂砾石坝上下游坝坡设计参数建议,即当地质条件较差时,可按对称断面设计,坡比宜缓于0.5;地质条件较好时,按等坡比设计是不经济的,宜按上游陡下游缓的边坡进行设计。     

新疆平顶山胶凝砂砾石坝的设计与施工

胶凝砂砾石坝是近年来发展的一种介于土石坝和重力坝之间的新型坝,其剖面设计是在上游设置防渗层,坝体依靠填筑低强度的胶凝砂砾石材料维持稳定。文章主要阐述了胶凝砂砾石作为坝体填筑材料在木垒平顶山挡水坝中的应用,为了解胶凝砂砾石坝的工作性状,对该坝的设计与施工进行实例分析。通过该工程的实践以及现场质量检验结果分析,表明该坝型具有对坝基承载能力要求低、坝体断面小、经济环保等优点;并且胶凝砂砾石的强度指标离散性较小,坝体施工强度和施工质量均能满足大坝工作性能要求。该胶凝砂砾石坝的成功建设对类似工程设计与施工具有重要的实践意义。     

胶凝砂砾石坝在水库工程建设中的应用

为探索胶凝砂砾石坝在水库工程中应用的可行性及控制要点,对胶凝砂砾石材料性能展开试验,并对设计强度和配合比进行分析;进而对某中型水库工程中胶凝砂砾石坝的施工要点展开分析探讨。结果表明,胶凝砂砾石坝作为新坝型,其梯形断面应力更加均匀,在非常工况下抗剪断安全系数高,抗压强度大,施工速度快,施工质量好,综合投资也比传统坝型节省少,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。     

胶凝砂砾石坝体应力及位移非线性有限元分析

为校核胶凝砂砾石坝的应力及变形状况,研究坝高、边坡变化对坝体应力及位移的影响。结合胶凝砂砾石坝本构模型,以非线性有限元方法研究不同坝高及边坡对坝体应力及位移的影响。结果表明:胶凝砂砾石坝的大、小主应力均随着坝高的增大而增大,最大大主应力出现在坝基面中部;坝体小主应力等值线在下游分布大体与坝体边坡平行,小主应力的高应力区分布在上游处,且坝踵处拉应力随边坡的变陡而增大。坝体的最大水平位移与最大垂直位移均随坝高的增大而增大;随着坝坡的变陡,坝体最大水平位移增大,垂直位移等值线向下游移动。     

基于非线性损伤本构模型的胶凝砂砾石坝超载分析

为揭示胶凝砂砾石坝损伤机制,基于胶凝砂砾石力学特性和应变破坏准则建立其非线性损伤本构模型,编制了相应的程序,并采用室内试验验证了该模型的合理性。采用该模型对胶凝砂砾石坝进行超载数值模拟,研究其坝体应力、结构破坏过程,结果表明胶凝砂砾石坝在超载后坝踵、坝趾均存在破坏风险,其中坝踵开裂风险较大。基于损伤本构模型进行超载分析还可知,胶凝砂砾石坝破坏模式为坝体和坝基材料变形不协调,使得随着超载倍数增大,坝体、坝踵产生屈服损伤,并逐渐开裂,裂纹沿上游建基面向下游扩展,而线弹性模型模拟无法获得该规律,因此基于非线性损伤本构模型的胶凝砂砾石坝受力分析可预测结构的失效模式,为结构设计提供依据。     

守口堡水库胶凝砂砾石坝设计与研究

守口堡水库大坝采用的是胶凝砂砾石坝。这是我国首次将这种新坝型用于永久性水利工程中。结合工程当地材料情况,并同国内外工程进行类比,对坝体断面、坝体材料分区、建基面设置、泄洪建筑物布置等方面进行分析研究,得出了守口堡水库胶凝砂砾石坝的合理设计方案。守口堡水库胶凝砂砾石坝最大坝高为61.6 m。坝体断面型式为上下游坡比1:0.6的梯形断面。按照材料性能的不同,大坝断面划分成6个分区。大坝主体为胶凝砂砾石。坝体上下游分别设置防渗层和保护层、大坝建基面比混凝土重力坝放宽、泄洪建筑物布置于坝体。     

胶凝砂砾石筑坝技术进展及西部高寒高海拔地区应用展望

胶凝砂砾石坝是近年来国际坝工界结合碾压混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝的优点发展起来的一种新坝型.本文首先阐述了胶凝砂砾石坝思想的起源与发展,然后从筑坝材料、应力分布和施工特性等方面对当前国内外典型胶凝砂砾石坝的技术特性进行了归纳总结,说明了胶凝砂砾石配合比设计、坝体设计和施工参数的关键点,以及当前胶凝砂砾石坝发展过程中存在的误区.将胶凝砂砾石坝首先在西部高寒高海拔河流上游中低坝工程中应用,然后加以推广是该坝型未来发展的主要努力方向.     

考虑应力水平的胶凝砂砾石坝安全分析

采用对称梯形剖面的胶凝砂砾石坝整体安全稳定性较高,但在不同结构破坏方法作用下,坝趾、坝基面部位较为脆弱。为具体分析胶凝砂砾石坝的安全特性,针对某100 m级胶凝砂砾石坝,以等高程重力坝作为参照,设计三种水位工况,计算分析不同荷载作用下两种坝型的应力情况,并引入应力水平、点安全系数法分析两种坝型的抗剪、抗滑稳定情况。分析结果表明胶凝砂砾石坝安全性优于等高程重力坝,主要表现为应力受水荷载影响较小,应力水平分布合理,同等地基条件下安全系数较高。     

超贫胶结材料坝剖面形式研究

根据重力坝和土石坝剖面设计理论,对超贫胶结材料坝的剖面形式进行研究,通过对不同胶凝材料用量的超贫胶结材料坝进行坝坡稳定分析,拟合得出胶凝材料用量与坝坡稳定坡比值之间的曲线关系,并得出超贫胶结材料坝胶凝材料用量小于40 kg/m3时,坝体剖面更趋于土石坝剖面,介于40~70 kg/m3之间时,坝体剖面既有混凝土重力坝的特征又有土石坝的特征,大于70 kg/m3时,坝体剖面则属于重力坝剖面的结论。     

乌井水库坝体防渗墙对坝坡稳定的影响研究

增建防渗墙是一种常见的土石坝加固手段,目前,关于土石坝除险加固工程中增建混凝土防渗墙后是否对坝坡稳定产生影响的研究较少,工程设计上也很少考虑.为分析增建防渗墙对坝体的影响,采用有限元法建立数值计算模型,分析增建防渗墙前后坝体渗流、应力场变化规律,对比计算不同运行工况条件下的坝坡稳定情况.计算结果表明:增设防渗墙后,上游坝坡浸润线有所抬高,下游坝坡浸润线明显降低;墙前土体孔隙水压力大于墙后土体,墙后土体的有效应力大于墙前土体;增建防渗墙后上游坝坡的稳定安全系数减小,但减小的幅度不大,相比上游坝坡,增建防渗墙对于下游坝坡的稳定安全系数影响更显著,安全系数提升了近10％;水位骤降速度越大,上游坝坡稳定安全系数下降越快,骤降达到的最小坝坡稳定安全系数越小,对于坝坡的稳定越不利.     

胶结人工砂石筑坝材料性能研究

胶凝砂砾石为一种环境友好材料,在我国筑坝实践中得到了大量应用。由于胶凝砂砾石坝主要应用于河床砂砾石料丰富的地区,使得胶凝砂砾石的推广受到一定的局限,对于缺少河床天然砂砾石工程,可用人工砂石来修建胶结人工砂石坝。研究了骨料破碎工艺、配合比设计中水胶比、水泥用量、粉煤灰掺量、砂率等参数的选取对材料性能的影响,并进行了坝型方案比较。研究结果表明:(1)人工砂石骨料的简易破碎方式,即锤式破碎机单机破碎不筛分,一次破碎后直接使用;(2)人工砂石强度较高,单机破碎后级配相对稳定,配置强度均匀,耐久性能均优于采用河床天然砂砾石配置的胶凝砂砾石;(3)云南那恒水库在方案论证阶段,进行了胶结人工砂石坝的技术经济比较,胶结人工砂石坝型投资较碾压混凝土坝节省约10%。胶结人工砂石坝拓展了筑坝材料的利用范围,对于无天然河床砂砾的地方筑坝提供了一种新的坝型选择。     

利用旧混凝土重力坝改建混凝土面板堆石坝——西班牙的新耶撒坝

本文根据相关的文献资料，介绍了西班牙新耶撒坝的主要特征。新耶撒坝（New Yesa Dam）是一座在原有的混凝土重力坝（坝高48m）基础上改建、加高的混凝土面板堆石坝。新建的大坝坝高117m，坝顶长500m，上游边坡1：1．5，下游边坡1：1．6。加高部分的面板堆石坝上游面板与一座已建的混凝土重力坝在其坝体2／3高处相接。该工程目前正在建设之中。本文给出了该工程的一些主要工程概况和相关的筑坝材料的情况，并重点介绍了面板堆石坝与重力坝的连接设计，以及面板接缝、趾板和坝体的断面设计情况。     

胶结颗粒料坝研究进展与工程应用

胶结颗粒料坝的概念于2009年提出并于2012年在国际发表,我国胶结颗粒料坝行业技术标准于2014年得到批准。本文综述了胶结颗粒料坝的研究进展,重点以胶凝砂砾石坝为例,阐述了断面设计、材料配比和性能试验方法和施工质量控制方面的理念和进展,给出了胶凝砂砾石和胶凝人工砂石的强度、渗透性、抗冻性和绝热温升等试验结果和工程应用实例,归纳总结了胶结颗粒料坝的筑坝基本原则。已建工程实践表明,胶结颗粒料坝具有安全、经济、环境友好等优点,从工程实践看,可以节约投资10%~20%,安全性高、漫顶不溃,并可缩短建设周期,有利于环境保护和水土保持,具备一定的适应性和优越性,为面广量大的中小型水库大坝工程建设提供了新的坝型选择。     

施工期临时断面挡水渡汛对于面板坝坝坡稳定的影响研究

面板堆石坝施工期采用临时断面挡水度汛方案时,由于临时断面上游尚未施工混凝土面板,因此临时断面的大部分区域及坝基材料将处于饱和状态,这种状态有可能对大坝竣工期的坝坡稳定产生某种影响。为研究临时断面挡水度汛对于大坝竣工期坝坡稳定的影响,本文结合一工程实例,首先采用有限元法进行了临时断面挡水度汛情况下的渗流分析,然后采用非线性有限元法对临时断面是否挡水度汛两种情况下大坝竣工期的坝坡稳定性进行了比较研究。结果表明:采用临时断面挡水度汛施工方案对于大坝竣工期上游坝坡抗滑稳定的影响要大于对于下游坝坡的影响,但其影响是有限的。     

丹江口大坝加高对裂缝稳定性的影响研究

丹江口大坝初期工程存在裂缝,大坝加高会对裂缝性态产生影响。通过对丹江口大坝两个典型坝段的仿真分析,研究大坝加高过程、运行期及缝内进水情况下上游面水平裂缝、竖向裂缝、坝顶裂缝、下游面裂缝以及新老混凝土结合面的状态变化。结果显示:(1）加高过程不会引起初期大坝上游水平裂缝、大坝坝顶裂缝以及下游坝坡裂缝的扩展;(2）初期坝顶及坝坡的裂缝在加高后被新混凝土覆盖,原有裂缝在加高后运行期扩展的动因基本消失,但上游面竖向裂缝影响不明显;(3）裂缝进水后会使开度增加,有小幅度的扩展;(4）裂缝和结合面均进水后,143.0 m高程水平缝会有较大幅度扩展     

基于滑弧动力有限元耦合法的高土石坝坝坡稳定性分析

为研究高土石坝坝坡的稳定性,以某水电站高土石坝坝坡为例,采用条分法与有限元法耦合的计算方法进行分析,选取3个典型断面,对其设计工况和校核工况下的上下游断面的安全系数进行计算。计算结果表明:(1)下游坝坡最小安全系数比上游大,设计工况安全系数比校核工况安全系数大;(2)3个断面在各工况下取得最小值的时刻近似,符合坝坡稳定的计算规律;(3)经过动荷载分析,大坝坝坡在设计地震动作用下是稳定的,考虑到高坝的"鞭鞘效应",建议在河床中部坝段坝高4/5以上区域采取适当的抗震措施,如加密钢筋、加大堆石粒径、采用胶结堆石料、坝坡加护面层等。研究结果表明,采用条分法与有限元法相结合的方法评价高土石坝坝坡的稳定性,比单一评价方法更科学、可靠。     

守口堡水库胶凝砂砾石坝 断面尺寸研究

胶凝砂砾石坝作为一种新坝型首次在我国永久工程守口堡水库中采用。本文对大坝断面形式、上下游坡比、稳定应力标准及胶凝砂砾石材料设计强度要求进行了初步研究,并提出了合理的设计断面,旨在为同类工程设计提供参考。     

坝踵混凝土体型对混凝土面板应力变形的影响

镶嵌混凝土面板堆石坝是一种可以改善高面板堆石坝应力变形的新坝型。利用平面有限元法分析计算不同坝踵混凝土结构高度、下游坡比、趾板位置时面板的应力变形和周边缝变位,进而探究镶嵌混凝土面板堆石坝中坝踵混凝土结构对面板应力变形的影响。结果表明:当坝踵混凝土结构高度从坝高的27%增加到坝高的40%时,面板的挠度和顺坡向应力都大幅减小;坝踵混凝土结构的下游坡比从1:0.4放缓到1:0.7时,面板应力变形变化幅度较小;趾板位置在坝踵混凝土顶部从下游向上游移动时,面板与趾板之间的周边缝张开变位和错动变位大幅减小了68.7%和85.8%。说明设置坝踵混凝土结构可有效改善面板的应力变形。     

王家河水电站混凝土面板堆石坝设计与施工

王家河水电站拦水坝为混凝土面板堆石坝,采用侧槽式溢洪道自由泄洪,工程区河床砂砾石料丰富,枢纽建筑物开挖料较少,大坝填筑料主要为上下游河床砂砾料。初步设计时趾板建在砂砾层上,在技施设计阶段,通过回填混凝土的方式将基础置于基岩上,确保了趾板的稳定性。采用河床砂砾料经筛分做垫层料,减少了施工工序。在面板堆石坝坝体填筑中,有效利用枢纽建筑物和料场开挖的风化料、软岩料。该工程的设计对于其他采用风化料建坝的类似工程具有参考价值。