守口堡水庫膠凝砂礫石壩建基面選擇及筑壩料特性

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

傳統(tǒng)的土石壩邊坡施工普遍采用“削坡法”“模板固坡法”“擠壓邊墻固坡法”等方法施工,但對于肢凝砂礫石壩邊坡施工,將在工程質(zhì)量、進(jìn)度、成本及施工安全等方面存在不同程度弊端.本文介紹-種擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“異型夯板固坡”施工方法,該方法應(yīng)用于守口堡水庫肢凝砂礫石壩施工,提高了肢凝砂礫石壩的施工質(zhì)量,節(jié)約了施工成本,加快了施工進(jìn)度,為大力推廣肢凝砂礫石壩奠定了施工技術(shù)基礎(chǔ).

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。

守口堡水庫樞紐大壩為膠凝砂礫石壩是國內(nèi)首座膠凝砂礫石試驗(yàn)壩。本文分別介紹了膠凝砂礫石壩冬季防凍保溫的3種方法,即常規(guī)覆土法、浸水保濕法、工程被覆蓋法,以及每種保溫方法適用的特點(diǎn)和條件,可為今后同類型膠凝砂礫石壩的防凍保溫提供借鑒。

該文介紹福建水口壩下水位治理與通航改善工程中膠凝砂礫石橫向主圍堰規(guī)劃方案的抗滑穩(wěn)定和應(yīng)力簡易估算,探討砂礫石地基上建設(shè)膠凝砂礫石圍堰的適用條件,供參考。

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)過低時(shí)，采用對稱梯形剖面，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。

文章以江西某膠凝砂礫石壩水庫施工為例,研究膠凝砂礫石壩的經(jīng)濟(jì)性。在選定施工造價(jià)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)后,從各施工環(huán)節(jié)分析膠凝砂礫石壩的工程造價(jià),并依次改變邊坡比與碾壓混凝土重力壩綜合造價(jià)對比分析,最終得到膠凝砂礫石壩具有節(jié)約施工成本、節(jié)時(shí)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)的結(jié)論。

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。

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象,采用剛體極限平衡法和材料力學(xué)法對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.

現(xiàn)代工程技術(shù)的長足發(fā)展,讓我國西部強(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。在分析國內(nèi)外砂礫石壩的基礎(chǔ)上,對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。

砂礫石壩料滲透特性試驗(yàn)研究

水庫大壩作用非常大,可以解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的灌溉問題,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研究。

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)性問題。通過現(xiàn)場的彈性波試驗(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程中壩肩兩岸坡及常態(tài)混凝土周邊無法碾壓的問題,值得同類工程推廣借鑒。

基于膠凝材料含量為70kg／m^3的膠凝砂礫石（csg）材料力學(xué)特性，對擬定不同壩高的剖面進(jìn)行穩(wěn)定分析，得到csg壩最小計(jì)算剖面。采用有限單元法對壩體壩基進(jìn)行強(qiáng)度分析，確定所擬壩體適應(yīng)的地基條件，為工程提供參考依據(jù)。

大同守口堡水庫的壩型為膠凝砂礫石壩。根據(jù)該壩型對砂礫料的要求,提出并比較了砂礫料母料的兩種篩分系統(tǒng)方案,即固定篩分系統(tǒng)方案和移動(dòng)篩分系統(tǒng)方案,最后選定了前者。文中詳細(xì)介紹了選定方案,并對其施工效果進(jìn)行了分析。

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。

混凝土面板砂礫石壩筑壩特性試驗(yàn)研究——介紹了新疆呼圖壁河青年渠首改造工程混凝土面板砂礫石壩筑壩材料：墊層料、壩殼砂礫料、壩基砂礫料進(jìn)行常規(guī)大三軸試驗(yàn)的結(jié)果。主要包括壩基料現(xiàn)場密度試驗(yàn)、粗粒土相對密度試驗(yàn)、粗粒土靜三軸試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：該壩筑...

針對膠凝砂礫石壩體材料和新型保護(hù)層材料抗?jié)B和抗凍性能展開了試驗(yàn)研究,其中抗凍測試中引入氣凍和冰凍兩種測試手段以表征膠凝砂礫石抵抗凍融和溫度循環(huán)的能力。結(jié)果表明,未摻加外加劑的膠凝砂礫石180d齡期抗?jié)B可達(dá)到w8,90d齡期抗冰凍不足25次凍融循環(huán),氣凍350次溫度循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量仍約65%,抗氣凍可到600次以上溫度循環(huán)。摻加外加劑的膠凝砂礫石相應(yīng)齡期的抗?jié)B為w12,抗冰凍達(dá)75次凍融循環(huán),氣凍350次溫度循環(huán)后相對動(dòng)彈性模量仍有80%以上。因此建議膠凝砂礫石中采用外加劑,并以長齡期180d為設(shè)計(jì)齡期。新型保護(hù)層材料的研發(fā)試驗(yàn)表明,變態(tài)膠凝砂礫石、富漿膠凝砂礫石均具有良好的防滲(抗?jié)B等級(jí)w10以上)和抗凍能力(f300次凍融循環(huán)),可作為膠凝砂礫石壩上、下游防滲抗凍保護(hù)層材料。