软岩作为面板堆石坝填筑料的探讨

文章介绍了国内外利用软岩修筑面板堆石坝的情况,并对软岩堆石料的工程特性进行了初步分析,在此基础上,结合风化料或软岩堆石料工程特性、工程实例、施工技术等,研究了利用软岩修筑面板堆石坝工程在水库大坝坝体分区、填筑控制标准等设计和施工中需要注意的问题,针对碾压后软岩堆石料的工程特性与常规堆石料存在较大差别等特点,提出了相关的工程防治措施,拓宽筑坝材料的应用范围。可供有关工程参考。     

含部分软岩的堆石料用于高土石坝堆石区基本特性研究

本文主要依据卡基娃、董菁和多诺面板堆石坝及毛尔盖、两河口、水牛家等高心墙堆石坝的含部分软岩堆石料的室内研究成果及工程应用,探讨了含部分软岩堆石料的物理力学性质及软岩含量对其力学性质影响。结果表明:软岩含量在30%内的堆石料具有低压缩性,高抗剪强度,仍可满足工程要求;提出了软岩含量在30%以内的堆石料工程特性参数。本研究成果扩大了堆石料的选材范围,有利于土石坝工程就近取材、缩短工期、降低工程造价等等,成果可供类似工程参考。     

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。     

中国水利水电科学研究院的面板堆石坝数值分析研究的回顾与展望

主要介绍中国水利水电科学研究院在面板堆石坝数值计算分析方面的一些经验，以及有关峡谷地区高面板堆石坝、利用软岩修筑面板堆石坝和深覆盖层上面板堆石坝等方面的研究成果，同时还对面板堆石坝数值计算分析中需进一步研究的问题进行了讨论．     

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。     

不同主次堆石料模量比的面板堆石坝特性研究

面板堆石坝的主次堆石料分区使面板堆石坝坝体应力路径变得复杂,对坝体变形影响很大,因此主次堆石料的合理布置对坝体位移及稳定性有着重要影响。以国内某面板堆石坝工程竣工期和蓄水期的变形特性研究为例,运用E-B模型与ADINA软件自带的Law3模型进行数值仿真计算,考虑主次堆石料模量比从0.75∶1逐渐变化到1.5∶1四个方案,对比分析了不同主次堆石料模量比下坝体水平位移和竖向位移的分布特征,并通过考虑堆石料的流变特性,分析流变对坝体堆石料水平位移和竖向位移的影响。研究基于不同主次堆石料模量比的面板堆石坝流变特性,提出当主次堆石料模量比为1.5∶1时坝体与面板有较好的变形协调性。     

猴子岩面板堆石坝填筑强度分析

大渡河猴子岩水电站地处高山峡谷地区,是国内第二高混凝土面板堆石坝。针对猴子岩面板堆石坝工程特性,结合料源规划、道路布置、机械设备配置等情况,总结分析了猴子岩水电站堆石料填筑强度及其影响因素,并提出填筑强度的保证措施。猴子岩面板堆石坝填筑施工的成功经验,可为类似工程提供借鉴和参考。     

面板堆石坝数值分析研究若干问题

在过去的十余年中，中国水科院参加了中国大部分重要的面板堆石坝的数值计算分析工作。伴随着中国面板堆石坝建设的发展，中国水科院在面板堆石坝应力变形分析领域的研究也日趋深入。本主要介绍中国水科院在面板堆石坝数值计算分析方面的一些经验，以及有关峡谷地区高面板堆石坝、利用软岩修筑面板堆石坝和深覆盖层上面板堆石坝等方面的研究成果，同时还对面板堆石坝数值计算分析中需进一步研究的问题进行了讨论。     

老挝南欧江六级电站土工膜面板坝堆石料试验研究

南欧江六级水电站复合土工膜面板堆石坝堆石料采用板岩填筑，由于板岩遇水软化、干湿交替后强度降低明显，属于较软岩；为进一步复核坝料分区、堆石料特性，确定堆石料填筑施工控制参数，在坝体填筑前进行了现场生产性碾压试验及室内力学参数试验研究。成果表明坝料分区、坝坡稳定满足规范要求，坝体应力和变形分布合理。     

面板坝软岩料的工程特性

 面板坝是当今国内外大坝建设中的主要坝型。以往面板坝要求用硬岩填筑，但是近十余年来，软岩料的利用已成为一个重要的趋势。有的高坝也以软岩料作为主堆石料，今后超100 m级的软岩坝也是可能的。为此，有必要加强对软岩工程特性的研究。基于大坳、鱼跳、盘石头、寺坪、十三陵上池、云南茄子山、水布垭等面板堆石坝软岩料的试验结果及工程应用情况，对软岩的物理、力学特性进行评价和总结。     

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%。     

堆石压实标准及结构分区对混凝土面板堆石坝应力变形影响的研究综述

在混凝土面板堆石坝的设计中,坝体的变形是一项至关重要的控制因素。筑坝堆石材料的压实控制标准和坝体结构分区设计是混凝土面板堆石坝变形控制的重要措施。从堆石的压实标准看,当堆石材料的填筑密度从一个相对较低的数值提高到较高的数值时,坝体和面板的变形和应力分布将得到明显的改善。从坝体断面分区布置看,次堆石区的变形将会对面板的应力和变形产生一定的影响,对于高混凝土面板堆石坝,这一影响尤其明显。在坝体的断面分区设计中,变形特性相差很大的堆石填筑分区将有可能导致混凝土面板发生拉伸裂缝。本文通过对相关研究和数值模拟的综述提出：提高堆石填筑压实标准,改进坝体断面分区,可以显著改善坝体和面板的应力变形性状,从而提高大坝的整体安全特性。     

面板堆石坝利用软岩填筑的几点认识

从国内外几座面板堆石坝利用软岩作为堆石料的实例论述了利用软岩的可行性 ,并说明适当利用软岩有可能取得良好的效益 ,但利用软岩时应控制细粒含量和含水率 ,以求达到设计要求的压实密度。     

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。     

软岩料填筑混凝土面板堆石坝三维非线性有限元分析

以某已建工程为例,基于邓肯E-B材料本构模型,对混凝土面板堆石坝次堆石区采用软岩料填筑和硬岩料填筑两个方案进行三维有限元分析,分别获得软岩料填筑和硬岩料填筑时坝体应力变形的分布与变化规律。通过有限元计算分析,可以看出采用软岩填筑面板坝是可行的。     

白沙面板堆石坝剖面优化设计

白沙面板堆石坝设计,采用三种不同的岩石填料,通过E-B二维选优和三维印证,使溢洪道开挖料得到充分利用,比采用纯硬岩料填筑大坝堆石体,节约投资约1020万元。     

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。     

高面板堆石坝应力变形分析的三维子模型法研究

面板堆石坝的变形分析是复杂的三维"非连续变形"问题.针对这一问题,对MSC.Marc有限元程序进行了二次开发,发展了三维子模型法,模拟了面板3个方向的边界、复杂的材料分区与施工过程,对目前世界最高的水布垭面板堆石坝进行了数值仿真,有效地解决了目前存在的数值分析精度偏低的问题.     

三板溪面板堆石坝流变特性及面板脱空效应

为深入分析高面板堆石坝的空间流变特性及面板脱空现象,提出了基于接触面单元变形分析的面板脱空计算方法,基于FLAC3D平台二次开发了面板堆石坝三维静力和流变特性同步分析的计算程序,并对脱空算法和程序进行了验证。针对三板溪面板堆石坝变形及脱空问题,采用二次开发的程序分析了坝体变形的时空分布规律和面板脱空特性,得到了坝体变形空间分布,明确了面板脱空位置分布及脱空值。研究成果表明:坝体流变效应在空间上呈现出显著的不均匀分布特点,坝体流变效应将加剧面板的脱空程度,并有可能引起出现新的脱空区域。     

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。