红层砂岩胶结颗粒料坝特性的试验研究

近些年来,中国水利水电科学研究院提出了胶结颗粒料坝技术,在全国开展推广应用。因环保等因素,胶结颗粒料坝砂砾石材料缺乏,阻碍胶结颗粒料坝技术在我省使用。为探索红层砂岩加工骨料掺入砂砾石混合材料修建胶结颗粒料坝技术,在金鸡沟水库胶结颗粒料坝开展了红层砂岩胶结颗粒料坝特性的试验研究。结果表明,胶结体随着砂岩骨料掺配比例的增加,粗粒径骨料集中现象越明显,骨料嵌合程度越低,胶结程度越差,密实程度也就相对较低;砂岩与砂卵石混合骨料混合分布越均匀,胶凝材料包裹率越高,胶结坝体密实度越高。     

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。     

守口堡水库大坝胶凝砂砾石垫层接触面抗剪强度试验及分析

胶凝砂砾石坝是在面板坝和碾压混凝土重力坝基础上发展起来的一种新坝型,大同市守口堡水库大坝是国内首次在永久工程中应用胶凝砂砾石材料筑坝技术的工程实例。为满足设计技术要求,进行了坝基混凝土垫层与第一层胶凝砂砾石垫层接触面及两层胶凝砂砾石垫层接触面之间的饱和抗剪断和纯摩试验,并提出相应的抗剪强度参数。结果表明:试件龄期及其浇筑质量对抗剪强度参数影响显著,建议加强胶凝砂砾石运输、浇筑等关键环节的质量控制,防止骨料产生分离,保证大坝坝体具有可靠的抗剪强度。     

覆盖层上胶凝砂砾石坝应力应变特征及影响因素

为了研究在覆盖层上的胶凝砂砾石坝的应力应变特征及影响因素,为未来在覆盖层上建造胶凝砂砾石坝做准备,使用三维有限元模拟,基于一种考虑了围压的修正邓肯—张模型模拟胶凝砂砾石料,对正常工况下的覆盖层上的胶凝砂砾石坝进行了模拟,并分别考虑了覆盖层厚度、弹性模量以及坝体胶凝材料掺量对覆盖层上胶凝砂砾石坝坝体内部的应力应变的影响。结果表明:覆盖层厚度、弹性模量以及坝体胶凝材料掺量与坝体位移呈现明显的线性关系,坝体位移随着覆盖层厚度的增加与弹性模量的降低而增大,但对坝体大、小主应力的影响不明显。即使在较软、较厚的覆盖层上,胶凝砂砾石坝仍然可以承受较大的变形而坝体内部应力变化不剧烈。该研究成果可以为胶凝砂砾石坝的选址提供一定的参考作用,可拓宽胶凝砂砾石坝的选址范围。     

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。     

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。     

胶凝砂砾石坝坝坡比分析研究

胶凝砂砾石坝属于新型筑坝技术,坝坡比是胶凝砂砾石坝断面设计的重要参数,直接影响工程的安全性和经济性,应通过坝体抗滑稳定性和应力分析来确定最优坝坡比和坝体断面。通过和面板堆石坝、碾压混凝土重力坝坝坡比的对比,结合胶凝砂砾石坝坝体受力特征分析,对胶凝砂砾石坝在基本荷载组合条件下的坝坡比进行了理论分析和研究。胶凝砂砾石坝设计初期,类似Ⅳ类硬质岩的坝基地质条件,且材料设计抗压强度6.0 MPa、坝高小于70 m时,胶凝砂砾石坝综合坝坡比可在1.2~1.3之间初选;上游坝坡比宜大于1∶0.3、小于1∶1.0;下游坝坡比宜大于1∶0.5、小于1∶1.0。在综合坡比一定时,将坝体设计为对称梯形断面对坝体抗滑稳定有利;将坝体设计为上游坝坡比小、下游坝坡比大的非对称梯形坝对降低坝体主应力水平有利。     

振动滚辗压实非粘性土

前言我省修筑的土坝,砂壳心墙坝较多。以往一般小型工程工地,对粘土防渗体压实比较注意。砂砾及堆石坝壳的压实,由于缺乏合宜的碾压机具和施工质量控制标准,存在着填筑不够密实,坝体建成后坝壳与防渗体因变形的差异,两种材料边界上出现的剪刀差,常使防渗体拉应变过大,产生裂缝。为了提高透水坝壳的填筑质量,达到整个坝体均匀密实,增强坝坡抗剪强度,尽可能地减少防渗体开裂,仙居县水电局机械施工队试制振动滚碾适应砂石非粘性土料压实机具。在     

胶凝砂砾石层面抗剪参数试验研究

胶凝砂砾石坝由于骨料多,水泥掺量少,本体抗剪强度很低,而且胶凝砂砾石坝采用碾压施工,水平向碾压层面的存在,会导致层间结合力的降低,影响层面的抗滑稳定及抗渗安全,因此研究胶凝砂砾石碾压层面抗剪能力具有重要意义。本文根据胶凝砂砾石碾压层面的处理措施,设计了6种试验方案进行胶凝砂砾石碾压层面的抗剪断试验,采用150mm立方体试件研究了单轴压条件下的胶凝砂砾石碾压层面抗剪断特性。并在守口堡大坝坝基不同高度的碾压层面处,采用50cm立方体试件进行了富浆胶凝砂砾石原位抗剪断试验。通过室内和原位试验研究,得到了胶凝砂砾石层面抗剪断基本参数,并通过分析揭示了胶凝砂砾石层面剪裂机理,对比了室内试验与原位试验结果的差异并揭示了其原因,对比了富浆胶凝砂砾石层面原位抗剪参数与RCC的差异。上述研究,为胶凝砂砾石大坝的结构分析提供了可靠的参数,并为碾压层面的施工提供了有益的建议。     

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。     

那恒水库CSG坝体及坝基弹模变化影响分析

胶凝砂砾石坝(简称CSG坝)是一种新坝型,其基本剖面是上下游坝坡大致对称的梯形,筑坝材料采用价格低廉的低强度胶凝砂砾石料,CSG坝具有施工简便、造价低廉、对环境负面影响小等特点。本文以那恒水库工程为例,采用有限元数值模拟方法,分别计算分析了坝体及坝基弹性模量变化对大坝应力及变形的影响。     

折线形胶凝砂砾石坝三维静力有限元分析

以贵州地区某中型水库工程胶凝砂砾坝方案为案例,建立折线形胶凝砂砾石坝及地基的三维有限元计算模型,模型中考虑地基和坝体材料的非线性特性、坝段间接触特性、地应力平衡等。基于ABAQUS三维有限元计算,研究该方案蓄水工况和施工期工况下建坝引起的地基应力变化及各坝段的变形情况,为该项目方案决策提供理论依据。经计算分析,断层破碎带和影响带附近的地基应力及坝体变形均较大,不能满足地基承载力要求和坝段变形控制要求,需提出工程处理措施或其他技术方案进行优化。该有限元计算结果对类似工程如折线形刚性坝、胶凝砂砾石坝以及宽断层破碎带筑坝具有一定的借鉴意义。     

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.     

胶凝砂砾石坝防渗措施及应力分析

由于胶凝砂砾石材料抗渗性能较差,采用其筑坝时需专门设计防渗措施进行坝体挡水。本文对胶凝砂砾石坝钢筋混凝土面板防渗措施,及新提出的高强度胶凝砂砾石面板和高强度胶凝砂砾石面板下铺设复合土工膜两种新型防渗措施进行渗流分析、考虑渗流作用的应力分析。计算结果表明:钢筋混凝土面板防渗效果较好,高强度胶凝砂砾石面板防渗效果较差;钢筋混凝土面板主应力最大、坝趾应力集中较为明显,高强度胶凝砂砾石面板和高强度胶凝砂砾石面板下铺设复合土工膜应力分布较为均匀。     

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。     

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。     

基于ANSYS和MATLAB的胶结砂砾石坝断面优化

以一座设计阶段的胶结砂砾石坝为例，其坝址处地基覆盖层为砂卵石土层，坝体为胶结砂砾石料，前期运用ANSYS的参数化设计命令流进行二次开发，分别以邓肯-张经典与修正模型作为材料本构模型，对整体结构进行有限元计算，分析其应力变形规律。后期基于实际设计需求，从覆盖层抗压、抗剪两个角度出发，联通ANSYS有限元分析与MATLAB优化模块，通过优化设计与方案评估获得最优坝型，达到材料用量减少(节省11.3%)和地基应力状态改良(抗剪破坏点清除和最大压应力降低9.2%)的目的。     

胶凝砂砾石坝层面效应及其稳定性研究

以莆田萩芦溪西音水库工程拟建胶凝砂砾石坝为例,概化出静力刚体极限计算模型,并按建基面及不同高程处胶凝砂砾石填筑面进行坝体抗剪断系数与上下游垂直正应力计算分析。结果表明：同一水位荷载时,上游面垂直正应力随胶凝层面所处坝体高程位置升高而减小;当胶凝层面位置一定时,上游面垂直正应力随荷载水位升高而存在降低的趋势。坝基面抗剪断系数及坝踵处正应力随库水位升高而减小,坝趾处正应力随库水位升高而增大;工程建设及正常营运过程中,建议采取相应措施监测及检测胶凝砂砾石坝层面效应。     

莆田西音水库胶凝砂砾石坝施工工艺试验

该文阐述莆田西音水库胶凝砂砾石坝试验场地布置、材料配合比及施工工艺，通过试验结果分析确定坝体胶凝砂砾石材料碾压机械设置、碾压层厚、最佳碾压遍数等工艺指标；检验胶凝砂砾石材料力学强度与耐久性能，探索防渗体富浆胶凝砂砾石材料与坝体胶凝砂砾石材料同步施工同步上升、骑缝碾压收面等施工工艺，为西音水库胶凝砂砾石坝施工提供技术参考。     

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。