蒙特卡羅技術(shù)的膠凝砂礫石壩施工定額編制

年月 水利學(xué)報(bào) 第卷第期 收稿日期 基金項(xiàng)目水利部計(jì)劃項(xiàng)目 作者簡(jiǎn)介賈金生男河南民權(quán)人教授級(jí)高級(jí)工程師主要從事拱壩結(jié)構(gòu)分析面板壩防滲體系及膠凝砂礫石壩的研究 文章編號(hào) 膠凝砂礫石壩材料特性研究及工程應(yīng)用 賈金生馬鋒玲李新宇陳祖坪 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院北京首鋼工學(xué)院北京 摘要本文闡述了膠凝砂礫石壩的起源和發(fā)展情況根據(jù)福建街面水電站下游圍堰的施工要求即施工期作為擋 水堰運(yùn)行期作為量水堰設(shè)計(jì)了圍堰壩體的斷面對(duì)堰體的應(yīng)力穩(wěn)定和滲流進(jìn)行了分析提出了材料的性能參數(shù) 要求并探討了膠凝砂礫石材料的滲透溶蝕性能研究結(jié)果表明采用當(dāng)?shù)靥烊簧暗[石摻入水泥和粉煤灰各 ?其齡期抗壓強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到并滿足圍堰的力學(xué)穩(wěn)定防滲和抗溶蝕要求縮短了工期降低了 造價(jià) 關(guān)鍵詞膠凝砂礫石壩滲透溶蝕圍堰材料特性抗壓強(qiáng)度 中圖分類號(hào)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 研

膠凝砂礫石筑壩就是將土石壩和混凝土重力壩綜合的一種新壩型,通過(guò)材料特性、斷面設(shè)計(jì)、穩(wěn)定計(jì)算、防滲結(jié)構(gòu)和溢洪結(jié)構(gòu)等幾個(gè)方面,對(duì)膠凝砂礫石壩這一新壩型的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

結(jié)合膠凝砂礫石材料力學(xué)特性及壩體剖面設(shè)計(jì)理論，研究膠凝砂礫石壩的剖面形式及相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)。按土石壩設(shè)計(jì)理論：當(dāng)膠凝砂礫石材料抗壓強(qiáng)度低于3mpa時(shí)，壩體剖面形式屬于土石壩斷面形式，應(yīng)按土石壩設(shè)計(jì)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)材料抗壓強(qiáng)度大于6mpa時(shí)，壩體剖面形式屬于重力壩斷面形式，應(yīng)按重力壩設(shè)計(jì)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)；抗壓強(qiáng)度為3～6mpa時(shí)，剖面設(shè)計(jì)既要考慮壩體整體穩(wěn)定性、壩體應(yīng)力狀況，又要考慮壩坡的自身穩(wěn)定及壩體局部抗剪強(qiáng)度。按重力壩設(shè)計(jì)理論：當(dāng)膠凝砂礫石材料抗剪強(qiáng)度指標(biāo)足夠大時(shí)，需控制壩踵處不出現(xiàn)拉應(yīng)力，最經(jīng)濟(jì)剖面為直角梯形；隨著壩體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的降低，最經(jīng)濟(jì)剖面逐步由直角梯形向?qū)ΨQ梯形過(guò)渡，此時(shí)穩(wěn)定安全系數(shù)和壩踵拉應(yīng)力都需要控制；當(dāng)膠凝砂礫石材料抗剪強(qiáng)度指標(biāo)過(guò)低時(shí)，采用對(duì)稱梯形剖面，此時(shí)壩體不會(huì)產(chǎn)生拉壓力，需控制壩體整體穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

膠凝砂礫石壩是設(shè)計(jì)理念和施工方法介于碾壓混凝土壩與面板堆石壩之間的一種新壩型,目前應(yīng)用不多,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制訂工作剛起步不久。該文介紹膠凝砂礫石壩在福建省寧德洪口水電站上游主圍堰、福建省尤溪街面水電站下游量水堰、云南省大理功果橋水電站上游圍堰護(hù)面、貴州省沿河沙沱水電站左岸大壩下游圍堰等工程應(yīng)用情況及所取得的技術(shù)發(fā)展,供參考。

本文以翁吟河水生態(tài)攔水堰工程膠凝砂礫石壩為研究對(duì)象,采用剛體極限平衡法和材料力學(xué)法對(duì)膠凝砂礫石材料壩進(jìn)行穩(wěn)定及應(yīng)力計(jì)算,供同類工程參考.

大同市守口堡水庫(kù)大壩為我國(guó)首座膠凝砂礫石壩。文中以大同市守口堡水庫(kù)為實(shí)例,施工中綜合考慮膠凝砂礫石強(qiáng)度、壓實(shí)密度、溫度、濕度、日照等因素,層面處理以露出砂粒、小石,且不破壞已凝結(jié)的膠凝砂礫石為準(zhǔn),通過(guò)試驗(yàn)確定了不同氣候條件下層面處理時(shí)間、砂漿從開(kāi)始拌和到上層膠凝砂礫石鋪設(shè)的最長(zhǎng)允許時(shí)間、砂漿鋪設(shè)厚度等參數(shù),形成了完整的膠凝砂礫石填筑層面施工處理方法。

膠凝砂礫石壩是介于混凝土重力壩與堆石壩之間的新壩型。目前，膠凝砂礫石壩的建基面設(shè)計(jì)仍參照混凝土重力壩的建基面設(shè)計(jì)要求。針對(duì)膠凝砂礫石壩與混凝土重力壩結(jié)構(gòu)的差異性，提出了膠凝砂礫石壩壩基的地質(zhì)適應(yīng)性問(wèn)題。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的彈性波試驗(yàn)與原位剪切試驗(yàn)，壩基的強(qiáng)度及抗滑穩(wěn)定性可以滿足設(shè)計(jì)要求，證明適當(dāng)放寬膠凝砂礫石壩建基面要求，不僅技術(shù)上是可行的，而且可以減少工程量，節(jié)約資金，降低工程投資。

以大同守口堡水庫(kù)為例,詳細(xì)介紹了膠凝砂礫石與常態(tài)混凝土、岸坡等結(jié)合部位的施工工藝及其操作要點(diǎn),變態(tài)混凝土施工技術(shù)在膠凝砂礫石壩施工中的應(yīng)用,成功解決了膠凝砂礫石鋪筑過(guò)程中壩肩兩岸坡及常態(tài)混凝土周邊無(wú)法碾壓的問(wèn)題,值得同類工程推廣借鑒。

為研究膠凝砂礫石料的動(dòng)力特性,采用大型動(dòng)力三軸試驗(yàn)儀進(jìn)行膠凝摻量為60kg/m3的膠凝砂礫石料的動(dòng)力試驗(yàn),分析了材料最大動(dòng)彈性模量與圍壓之間的關(guān)系,推導(dǎo)了非線性動(dòng)彈性模量及阻尼比的表達(dá)式。試驗(yàn)結(jié)果表明:膠凝砂礫石料的動(dòng)應(yīng)力動(dòng)應(yīng)變關(guān)系具有明顯的非線性特征,且受圍壓的影響較大;材料動(dòng)彈性模量隨動(dòng)應(yīng)變的增大而減小,而阻尼比則相應(yīng)增大,并趨于某最大值;動(dòng)應(yīng)變一定時(shí),圍壓增大引起材料動(dòng)彈性模量增大,而阻尼比則隨之減小。

水庫(kù)大壩作用非常大,可以解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的灌溉問(wèn)題,有效進(jìn)行水利發(fā)電,還可以在防洪抗災(zāi)中發(fā)揮作用,在一些特殊地方,可以結(jié)合當(dāng)?shù)夭牧咸攸c(diǎn)建設(shè)膠凝砂礫石壩.下面就結(jié)合具體案例,分析膠凝砂礫石壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況,希望給有關(guān)人士一些借鑒.

文章針對(duì)膠凝砂礫土壩不同層面間的結(jié)合性能因?qū)用娼Y(jié)合處理方式不同而變化展開(kāi)研究。

年月 水利學(xué)報(bào) 第卷第期 收稿日期 基金項(xiàng)目水利部計(jì)劃項(xiàng)目 作者簡(jiǎn)介賈金生男河南民權(quán)人教授級(jí)高級(jí)工程師主要從事拱壩結(jié)構(gòu)分析面板壩防滲體系及膠凝砂礫石壩的研究 文章編號(hào) 膠凝砂礫石壩材料特性研究及工程應(yīng)用 賈金生馬鋒玲李新宇陳祖坪 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院北京首鋼工學(xué)院北京 摘要本文闡述了膠凝砂礫石壩的起源和發(fā)展情況根據(jù)福建街面水電站下游圍堰的施工要求即施工期作為擋 水堰運(yùn)行期作為量水堰設(shè)計(jì)了圍堰壩體的斷面對(duì)堰體的應(yīng)力穩(wěn)定和滲流進(jìn)行了分析提出了材料的性能參數(shù) 要求并探討了膠凝砂礫石材料的滲透溶蝕性能研究結(jié)果表明采用當(dāng)?shù)靥烊簧暗[石摻入水泥和粉煤灰各 ?其齡期抗壓強(qiáng)度等級(jí)可達(dá)到并滿足圍堰的力學(xué)穩(wěn)定防滲和抗溶蝕要求縮短了工期降低了 造價(jià) 關(guān)鍵詞膠凝砂礫石壩滲透溶蝕圍堰材料特性抗壓強(qiáng)度 中圖分類號(hào)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 研

守口堡水庫(kù)大壩采用的是膠凝砂礫石壩。這是我國(guó)首次將這種新壩型用于永久性水利工程中。結(jié)合工程當(dāng)?shù)夭牧锨闆r,并同國(guó)內(nèi)外工程進(jìn)行類比,對(duì)壩體斷面、壩體材料分區(qū)、建基面設(shè)置、泄洪建筑物布置等方面進(jìn)行分析研究,得出了守口堡水庫(kù)膠凝砂礫石壩的合理設(shè)計(jì)方案。守口堡水庫(kù)膠凝砂礫石壩最大壩高為61.6m。壩體斷面型式為上下游坡比1:0.6的梯形斷面。按照材料性能的不同,大壩斷面劃分成6個(gè)分區(qū)。大壩主體為膠凝砂礫石。壩體上下游分別設(shè)置防滲層和保護(hù)層、大壩建基面比混凝土重力壩放寬、泄洪建筑物布置于壩體。

通過(guò)研究地基土指標(biāo)，由施工期指標(biāo)進(jìn)入蓄水期指標(biāo)時(shí)完建壩體與地基應(yīng)力場(chǎng)的重分布，結(jié)果表明，重分布的變幅是相當(dāng)巨大的，甚至于會(huì)影響到在砂礫石地基上能否建造某種膠凝砂礫石壩的決策。故對(duì)此進(jìn)行分析研究，分析地基土含水量飽和工況強(qiáng)度。

砂礫石回填 一、施工流程 施工測(cè)量→施工準(zhǔn)備→拌合砂礫石→分層攤鋪→分層碾壓→檢測(cè)（符合規(guī)范 要求后）→數(shù)據(jù)整理（報(bào)審） 二、施工方法 （一）施工測(cè)量 施工之前復(fù)測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)、水準(zhǔn)點(diǎn)高程及原地面高程，并進(jìn)行資料整理及橫、 縱斷面繪制。擬定試驗(yàn)段報(bào)審?fù)ㄟ^(guò)之后進(jìn)行試驗(yàn)段施工測(cè)量工作，采用全站儀, 根據(jù)本段對(duì)應(yīng)的路基設(shè)計(jì)圖紙及加寬要求放出該段路基中邊樁，沿路基縱向每 10m設(shè)一對(duì)標(biāo)高指示樁，進(jìn)行水平測(cè)量，并在指示樁上準(zhǔn)確標(biāo)出實(shí)施層頂標(biāo)高， 設(shè)置明顯標(biāo)記，以控制填料的松鋪厚度。將松鋪厚度標(biāo)識(shí)于中、邊樁上，并掛線 施工。 （二）施工準(zhǔn)備 材料準(zhǔn)備：砂礫石路基填筑材料采用襄陽(yáng)本地區(qū)的砂礫石。按照礫石和清沙 比例為6:4均勻參合。砂礫應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬，含泥量不應(yīng)大于5%，礫石顆粒中細(xì)長(zhǎng) 及扁平顆粒的含量不應(yīng)超過(guò)20%。施工前，參照該段設(shè)計(jì)工程量進(jìn)行材料選比， 按計(jì)劃組織進(jìn)場(chǎng)儲(chǔ)備，所有進(jìn)場(chǎng)材

工程 砂礫石回填單元工程施工質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定表 單位工程名稱單元工程量 分部工程名稱施工單位 單元工程名稱、部位施工日期年月日－年月日 項(xiàng)次檢驗(yàn)項(xiàng)目質(zhì)量要求檢查記錄合格數(shù) 合格率 （%） 主 控 項(xiàng) 目 1鋪料厚度 鋪料厚度均勻，表面平整，邊線 整齊，允許偏差不大于鋪料厚度的 10%，且不應(yīng)超厚 2岸坡接合處鋪料 縱橫向接合部應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求； 岸坡接合處的填料不得分離、架空 一 般 項(xiàng) 目 1鋪填層面外觀 砂礫料鋪填力求均衡上升，無(wú)團(tuán) 塊、無(wú)粗粒集中 2富裕鋪填寬度 富裕鋪填寬度滿足壓實(shí)質(zhì)量要 求，檢測(cè)點(diǎn)允許偏差0-10cm 3鋪填邊線 鋪填邊線應(yīng)有一定寬裕度（符合 設(shè)計(jì)要求） 施工 單位 自評(píng) 意見(jiàn) 主控項(xiàng)目檢驗(yàn)點(diǎn)全部合格，一般項(xiàng)目逐項(xiàng)檢驗(yàn)點(diǎn)的合格率均不小于_____%，且不合格點(diǎn)不集中 分布，各項(xiàng)報(bào)驗(yàn)資料_____sl631—2012的要求

現(xiàn)代工程技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展,讓我國(guó)西部強(qiáng)震區(qū)建設(shè)高混凝土面板和瀝青心墻砂礫石壩成為可能。在分析國(guó)內(nèi)外砂礫石壩的基礎(chǔ)上,對(duì)砂礫石筑壩的工程特性、填筑標(biāo)準(zhǔn)與材料分區(qū)進(jìn)行了研究,提出了解決其抗震穩(wěn)定性的措施,包括合理的壩體材料分區(qū)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)壩體抗震措施和施工技術(shù)進(jìn)步等。

針對(duì)膠凝砂礫石壩壩型比選尚缺乏系統(tǒng)分析的現(xiàn)狀,分析了膠凝砂礫石壩大壩建設(shè)的工程適應(yīng)性,總結(jié)了影響膠凝砂礫石壩壩型比選的主要因素,提出了相應(yīng)的壩型評(píng)價(jià)指標(biāo),采用多屬性決策經(jīng)典理論和方法,運(yùn)用改進(jìn)層次分析法、熵權(quán)法進(jìn)行組合賦權(quán),建立膠凝砂礫石壩型比選模型。結(jié)合nh水庫(kù)大壩工程實(shí)例,以matlab軟件為工具,編程實(shí)現(xiàn)了該工程壩型比選決策過(guò)程,比選結(jié)果與可行性研究報(bào)告推薦壩型一致,驗(yàn)證了該比選模型的有效性,可為類似工程提供參考。

新疆吉勒布拉克面板堆石壩陡坡采用膠凝砂礫石技術(shù),本文從工程實(shí)際需要、膠凝砂礫石特點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)施工情況及運(yùn)用的效果等方面進(jìn)行了介紹,可供類似工程參考。

膠凝砂礫石材料單軸和三軸試驗(yàn)結(jié)果表明,膠凝砂礫石材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有明顯的非線性特征。通過(guò)三軸試驗(yàn),得出應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線,針對(duì)鄧肯-張模型對(duì)膠凝砂礫石的適用性進(jìn)行了分析研究?；谔摷觿傂詮椈煞?計(jì)算分析數(shù)據(jù)驗(yàn)證了鄧肯-張模型求解彈性模量的合理性,對(duì)鄧肯-張模型不能準(zhǔn)確描述體變特性與泊松比參數(shù)問(wèn)題,提出了改進(jìn)模型。

為了研究膠凝砂礫石料動(dòng)力特性,采用大型動(dòng)三軸儀壓縮試驗(yàn),分析該材料在動(dòng)荷載作用下的動(dòng)應(yīng)力—?jiǎng)討?yīng)變關(guān)系和阻尼比的變化規(guī)律。結(jié)果表明:膠凝砂礫石料的動(dòng)應(yīng)力—?jiǎng)討?yīng)變關(guān)系曲線呈非線性特征,由包絡(luò)曲線可以將膠凝砂礫石料壓縮過(guò)程大致分為壓密、彈性、屈服、應(yīng)變軟化等4個(gè)階段,且該材料的峰值強(qiáng)度隨圍壓增加而增大；在同一圍壓作用下,隨動(dòng)應(yīng)變的增大,阻尼比先減小趨于平緩后增大；在相同應(yīng)變條件下,阻尼比隨著圍壓增加而減小。

守口堡水庫(kù)壩型為膠凝砂礫石壩,它是我國(guó)水利工程中在建的首座膠凝砂礫石壩。文中通過(guò)大量的室內(nèi)外試驗(yàn),對(duì)壩基建基面的工程地質(zhì)特性和筑壩砂礫料的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究,提供了壩基建基面選擇和壩體筑壩材料選用的有關(guān)地質(zhì)參數(shù)和建議,為工程設(shè)計(jì)提供了地質(zhì)依據(jù)。