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。     

胶凝砂砾石过水围堰填筑材料特性研究

大华桥水电站上游过水围堰采用坝址区附近河床天然砂砾石及工程开挖弃渣料作为骨料配制胶凝砂砾石材料,骨料最大粒径250 mm。针对河床天然砂砾料含砂量波动大、含泥量较高的特点,系统研究了20%～35%含砂量范围内,胶凝砂砾石材料水胶比、单位用水量、砂率、28 d抗压强度之间的关系,并提出了满足材料性能设计要求的水胶比、单位用水量等关键配合比参数控制范围。基于现场碾压工艺试验,提出了250 mm大粒径胶凝砂砾石材料碾压施工关键工艺参数。     

贫胶和富胶凝渣砾料筑坝技术的应用

胶凝砂砾石坝(CSG)是一种新型筑坝技术,是碾压混凝土筑坝技术的一种延伸,其最大的优势是拓宽了骨料使用范围,利用可能的当地材料、天然砂砾石混合料、开挖弃料或一般不用的风化岩石且胶凝材料用量少,通过CSG配合比设计,经拌和、运输、入仓、摊铺碾压胶结成具有一定强度的干硬性坝体。贫胶和富胶凝渣砾料筑坝技术在老挝南欧江五级电站的成功应用,对今后类似工程具有一定的借鉴意义。     

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。     

守口堡水库工程胶凝砂砾石坝施工方案

胶凝砂砾石坝是近年来出现的新坝型，由于守口堡水库坝址区砂砾石覆盖层较厚，河床砂砾石丰富，大坝采用胶结颗粒料坝是一个比较合理的适宜性坝型，对我国在永久性工程中推广应用具有十分重要的意义．就守口堡水库工程胶凝砂砾石坝初选的施工方案进行了论述，以对下阶段的工程施工及其他工程的应用起到一定的借鉴作用。     

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。     

牛岭水库大坝上游主围堰设计

胶凝砂砾石作为一种新型筑坝工艺，在砂砾石骨料运用范围及胶凝材料使用量上具备一定的优势。本文根据牛岭水库工程大坝上游施工围堰的施工条件，针对坝址处天然砂砾石材料运用便捷的优势，并结合围堰枯水期挡水、汛期围堰过水的需求，选择胶凝砂砾石围堰新型结构形式及施工技术。     

砂岩与卵石混合骨料胶凝材料坝现场变形直剪试验研究

抗剪和变形指标是胶凝材料坝设计中重要的参数,笔者结合金鸡沟水库大坝砂岩与卵石5∶5掺配的混合骨料胶凝材料坝稳定及应力应变复核计算需要,开展了砂岩骨料掺50%、60%、70%混合骨料胶凝材料和胶结堆石4种坝体现场变形和抗剪试验研究。研究表明:为保证胶凝砂砾石块坝均匀密实,一是要加强施工质量的控制,保证坝体施工铺填均匀,碾压得密实;二是控制砂岩骨料掺量。因此,胶凝砂砾块石坝,尤其是砂岩与卵石混合骨料胶凝材料坝抗剪和变形指标能满足中低坝应力应变及稳定之需,可以推广使用。     

胶凝砂砾石仓拌法施工工艺研究

胶凝砂砾石坝是介于散粒材料坝和混凝土坝之间的一种新坝型，可就地取材，快速施工，同时对筑坝材料、施工工艺以及坝基的要求较低，大坝施工基本实现零弃料，具有漫顶不溃、经济节约、安全可靠等优点。为了扩大胶凝砂砾石填筑材料在堤防、围堰、塘坝等方面的施工适用性，结合守口堡水库枢纽项目的施工经验，参考公路工程路拌法施工工艺，进行了胶凝砂砾石仓拌法施工工艺研究，为胶凝砂砾石的施工开拓了新方向，有助于大力推广胶凝砂砾石的应用。     

胶凝砂砾石坝设计理论探讨

胶凝砂砾石筑坝就是将土石坝和混凝土重力坝综合的一种新坝型,通过材料特性、断面设计、稳定计算、防渗结构和溢洪结构等几个方面,对胶凝砂砾石坝这一新坝型的设计进行了探讨。     

大粒径胶凝砂砾石坝层间结合处理方式的试验研究

胶凝砂砾石坝骨料的最大粒径一般在80 mm以内,我国《胶结颗粒料筑坝技术导则》规定的最大粒径可以达到150 mm,胶凝砂砾石坝随着骨料粒径的增大,骨料的分离现象也越严重,给大坝的层间结合处理增加难度。本文给出了大粒径料的定义,通过层间结合处理的室内试验与现场试验对比,指出了室内试验存在的不足;试验结果表明：大粒径的胶凝砂砾石坝,大大增加了层间结合处理的工作量,不利于大坝的机械化快速施工;适当减小骨料的最大粒径,可以减少骨料的分离现象,有利于保证胶凝砂砾石坝的施工质量。     

胶凝砂砾石坝施工质量监控系统开发及应用

胶结颗粒料坝是本文第一作者于2009年提出的一种环境友好的新坝型,分为胶凝砂砾石坝、胶结堆石坝(包括堆石混凝土坝)和胶结土坝,其强调"宜材适构"和"宜构适材"的筑坝理念,具有安全经济、环境友好、漫顶不溃等优点。与碾压式土石坝、混凝土坝等相比,胶凝砂砾石坝施工有自身特点,控制要素不尽相同。本文提出了胶凝砂砾石坝的碾压质量监控系统的总体架构和功能设计,研发了基于自主组网的超宽带三维定位技术,开发了适用于胶凝砂砾石坝的碾压监控算法和软硬件平台,并用于山西守口堡工程和四川顺江堰工程施工质量监控,实践表明该系统既适合于中小工程,也可应用于大型工程。     

砂卵砾石层作为混凝土面板堆石坝坝基探讨

目前在建的水布垭混凝土面板堆石坝最大坝高233 m,居世界首位.河床天然砂卵砾石层能否作为超高面板坝坝基是该工程的关键技术问题之一.超高面板坝利用砂卵砾石层作为大坝坝基国内尚无工程先例,天生桥(178 m)等高面板坝对砂卵砾石层都作了挖除处理.水布垭运用综合勘察手段,查清了砂卵砾石层地质结构特征、工程地质特性,认为砂卵砾石层经过强夯加固处理后,可以部分作为大坝坝基.水布垭工程利用砂卵砾石层作为超高面板坝坝基,取得了明显的经济和工程效益;同时将为其它高面板坝在坝基利用方面提供借鉴.     

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。     

含水率对土石坝砂砾料填筑标准控制和压实特性的影响

为评估相关土工试验规范在风干状态确定土石坝砂砾料填筑标准的合理性,研究含水率对土石坝砂砾料填筑标准控制和压实特性的影响,本文基于现场密度桶法原级配砂砾料大型相对密度试验,结合现场碾压试验,并在总结相关研究成果基础上,研究了含水率对土石坝砂砾料填筑标准控制和压实特性的影响,论证了在风干状态确定土石坝砂砾料填筑标准的合理性...     

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。     

胶结坝胶结砂砾石层面原位剪切试验研究

西江胶结坝为充分利用工程弃渣料,将弱风化料和强风化料均作为筑坝材料。胶结强风化料筑坝,其层间抗剪性能关乎大坝抗滑稳定,现场开展层间原位抗剪试验研究旨在得到抗剪断参数,验证大坝抗滑稳定。本文按照现行规范,对两组胶结砂砾石试件开展了原位抗剪试验。试验得到的两组胶结砂砾石层间抗剪断参数,经复核计算,大坝均是稳定的。试验还表明强风化料胶结砂砾石多为本体和层面混合剪断,弱风化料胶结砂砾石多为层面剪断;强风化料胶结砂砾石内摩擦角f′较大,抗剪断黏聚力c′较小。胶结砂砾石试件剪切变形属于脆性材料特性。本次试验成果可供千枚状绢云母板岩及变余层凝灰岩地区参考。     

胶凝砂砾石质量控制方法

为了探索便捷的胶凝砂砾石质量控制方法,通过大同守口堡水库大坝现场碾压试验,结合大坝填筑初期的补充试验,对胶凝砂砾石150mm立方体小试件(剔除大于40mm颗粒)和450mm立方体大试件(全级配颗粒)抗压强度进行相关分析,探求出小试件和大试件抗压强度值之间的函数关系。同时对核子密度仪检测的密度值与灌水法在同一点检测的密度值进行相关分析,探求出两种方法同一测点密度值的函数关系。研究结果表明:在胶凝砂砾石施工中,可以利用小试件代替大试件进行抗压强度检测,利用核子密度仪代替灌水法进行密度检测,以解决传统质量控制方法的不足。