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《軟巖料填筑混凝土面板堆石壩的應(yīng)力變形與穩(wěn)定分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、1緒論1．1混凝土面板堆石壩筑壩技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)混凝土面板堆石壩是以堆石體為支撐結(jié)構(gòu)，并在其上游設(shè)置混凝土面板作為防滲結(jié)構(gòu)的一種堆石壩。隨著筑壩經(jīng)驗(yàn)的積累和大型施工機(jī)械的應(yīng)用，這種壩的設(shè)計(jì)、施工技術(shù)以及壩的結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展大致經(jīng)歷了3個(gè)階段u。51：(1)自19世紀(jì)中葉至1940年前后為初期階段。堆石的施工主要以拋填為主，輔以高壓水槍沖實(shí)。堆石體的密實(shí)度差，沉降和水平位移量都較大，施工期的沉降量可達(dá)壩高的5％，竣工后沉降量仍有壩高1％'---'2％。這時(shí)期采用的鋼筋混凝土面板，由于堆石體過(guò)大的變形導(dǎo)致較嚴(yán)重的
2、裂縫和滲漏，一些壩多年不能正常運(yùn)用。有的壩采用木面板和鋼面板，在適應(yīng)壩體變形方面雖有所改善，但處于水位變動(dòng)區(qū)的木料易于腐爛，鋼板則易于銹蝕，都不能使問(wèn)題得到較滿意地解決。故在比較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，堆石壩的發(fā)展處于停滯狀態(tài)。(2)1940年前后至1965年為過(guò)渡階段。由于土力學(xué)、土工試驗(yàn)技術(shù)以及碾壓設(shè)備的進(jìn)步，采用土質(zhì)防滲體的心墻堆石壩和斜墻堆石壩有了比較大的發(fā)展。碾壓密實(shí)的堆石體的變形顯著降低，而設(shè)計(jì)施工良好的土質(zhì)防滲體則具有較好的適應(yīng)變形的能力。這一時(shí)期200"--'300m級(jí)高土石壩的建設(shè)促進(jìn)了高效率重型碾壓機(jī)具
3、的發(fā)展，特別是大型振動(dòng)碾的出現(xiàn)及其應(yīng)用于堆石的壓實(shí)，使堆石的填筑質(zhì)量大大提高，可容許使用過(guò)去認(rèn)為質(zhì)量較差的石料填筑壩體，從而在安全和經(jīng)濟(jì)方面均使堆石壩的競(jìng)爭(zhēng)能力得以提高，使堆石壩獲得新生。(3)1965年至今是鋼筋混凝土面板堆石壩(簡(jiǎn)稱面板壩)的發(fā)展階段。面板壩采用振動(dòng)碾薄層碾壓填筑，堆石體壓縮性小，面板的防滲效果得到保證，加上面板結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)、施工上的改進(jìn)，使這種壩具有運(yùn)行良好、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)以及許多國(guó)家已成為可行性研究中優(yōu)先考慮的壩型。壩體的高度也由原來(lái)的十幾米到現(xiàn)在的幾百米。例如，墨西哥187m高的阿
4、瓜米爾怕壩；我國(guó)已建成的天生橋一級(jí)壩，高178m；我國(guó)在長(zhǎng)江支流清江上修建的水布埡面板堆石壩高達(dá)233m。我國(guó)是在二十世紀(jì)八十年代初期開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)混凝土面板堆石壩筑壩技術(shù)的。雖然起步較晚，但從1985年，我國(guó)開(kāi)始建設(shè)第一座混凝土面板堆石壩——湖北西北I：1大壩(壩高95m)至今的二十多年時(shí)間內(nèi)，我國(guó)的面板堆石壩筑壩技術(shù)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，無(wú)論從建壩數(shù)量，還是建壩高度都處于世界前列。面板壩在國(guó)內(nèi)外的迅速發(fā)展，有其技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的許多優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，概述如下[5-71：(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，碾壓堆石的密度大，抗剪強(qiáng)度高，壩坡可以
5、做得較陡，不僅節(jié)約了壩的填筑量，而且壩底寬較小，輸水建筑物和泄水建筑物的長(zhǎng)度可相應(yīng)減小，樞紐布置緊湊，使工程量進(jìn)一步減小。分層填筑和碾壓的施工方法使每層的上半部比下半部的平均粒徑小而細(xì)粒含量高，表面平整，這不僅有利于施工，而且透水性好，因?yàn)橥ㄟ^(guò)堆石體的滲流在水平方向比垂直方I’西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文向更容易排出，使堆石體不會(huì)被水飽和。壩體處于干燥狀態(tài)，地震時(shí)不存在孔隙水壓力上升和材料強(qiáng)度降低的問(wèn)題，壩的抗震性能較好。(2)施工特點(diǎn)。根據(jù)壩體各部分的受力情況，堆石體可以分區(qū)，對(duì)各區(qū)的石料和壓實(shí)度可有不同要求，樞紐中
6、修建泄水建筑物時(shí)開(kāi)挖的石料等可以得到充分合理的應(yīng)用，使造價(jià)降低。面板下的墊層和過(guò)渡層具有半透水性和反濾作用。施工期在沒(méi)有面板保護(hù)的情況下可以直接擋水或過(guò)水，不影響壩的安全，從而簡(jiǎn)化了施工導(dǎo)流和度汛的工程措施，有利于加快施工進(jìn)度，降低臨時(shí)工程的費(fèi)用。面板壩的堆石體施工受雨季和嚴(yán)寒等氣候條件的干擾小，可以比較均衡正常地進(jìn)行施工。(3)運(yùn)行和維修特點(diǎn)。碾壓堆石體的沉降變形量很小，混凝土面板不易出現(xiàn)裂縫，即使出現(xiàn)一些裂縫和滲漏，也比較容易檢查和維修。面板堆石壩作為一種當(dāng)?shù)夭牧蠅?，因其較好的安全性和經(jīng)濟(jì)性，而在工程界得到了廣
7、泛承認(rèn)和推廣。早期的面板堆石壩對(duì)堆石體材料的要求較高，但隨著壩體碾壓技術(shù)的應(yīng)用，使堆石體密度增加，堆石體性能得以改善，因而對(duì)巖石強(qiáng)度的要求逐漸放寬，有些質(zhì)量較差的軟弱巖石和風(fēng)化巖也可以用作面板壩填筑材料№1。1．2軟巖料筑壩與硬巖料筑壩的工程特性差異巖石按照單軸抗壓強(qiáng)度與風(fēng)化度系數(shù)，可進(jìn)行軟硬程度和風(fēng)化程度的分類。根據(jù)GB50021—94《巖土工程勘察規(guī)范》，以石料的飽和單軸抗壓強(qiáng)度小于30MPa作為軟巖的界限，國(guó)內(nèi)外混凝土面板堆石壩的實(shí)踐中，也常以30MPa為期其界限‘91。根據(jù)其巖性不同可分為泥質(zhì)巖、砂巖、泥質(zhì)
8、灰?guī)r、部分凝灰?guī)r、綠泥石片巖、千枚巖。按風(fēng)化度系數(shù)巖石可分為新鮮(包括微風(fēng)化)、弱風(fēng)化、半風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化。軟巖料筑壩與傳統(tǒng)硬巖料筑壩有何工程特性差異?從設(shè)計(jì)方面分析，對(duì)于軟巖材料的利用上，一定要注意軟巖與主堆石的模量差，過(guò)大的模量差別將對(duì)壩體及面板的應(yīng)力狀態(tài)造成不利影響，因此，軟巖筑壩要掌握面板壩可分區(qū)用料，優(yōu)化壩體堆石體結(jié)構(gòu)，恰當(dāng)使用軟巖料；從施工方
