镶嵌混凝土面板堆石坝相关技术问题研究

摘要

目前我国水电开发过程中，有很多适合建设高面板堆石坝的条件，迫切希望在300m以上高面板堆石坝筑坝技术上取得突破。但混凝土面板堆石坝存在面临超高坝坝体变形控制及防渗系统设计等技术难题。针对以上问题，本文提出了采用镶嵌在堆石体内部的混凝土坝与混凝土面板堆石坝组合的解决方案，以保证大坝安全，并依托羊曲水电站工程，对镶嵌坝方案可行性进行研究论证。本研究主要针对黄河羊曲水电站镶嵌混凝土面板堆石坝的静动力分析，提供镶嵌混凝土坝不同断面形式、并对混凝土坝后不同过渡方式和不同高模量区铺设方案的二维静、动力有限元计算成果，以及相应的镶嵌混凝土坝下游侧的土压力进行计算。二维计算主要用于方案比选和规律分析，三维计算主要对关键技术进行分析对比，并对最终设计方案进行全套多尺度三维分析。通过分析研究得出以下主要结论：
　　（1）根据研究整个坝体的受力状态（包括镶嵌混凝土坝坝体稳定性评价）、堆石体的变形协调性、镶嵌混凝土坝与面板及堆石体的构造等，明确了高水头作用下镶嵌混凝土坝的可行性。
　　（2）根据研究镶嵌混凝土面板堆石坝二维和三维静动力计算结果，包括组合坝静动力应力变形分析、组合坝坝型比选、高模量加强区铺设方式比选等分析内容。混凝土坝体应力和稳定性计算结果表明，采用推荐方案混凝土坝体应力和稳定性均能较好的满足规范要求。
　　（3）三维动力有限元计算结果表明，对于设计和校核地震波，羊曲组合坝加强方案的堆石体、混凝土坝的加速度放大系数、应力变形均在正常范围内，面板的变形和应力在控制范围内，接缝变位也在止水材料变形允许范围内。组合坝方案比常规坝在抗震性能方面有优势。
　　（4）对高模量区材料进行敏感性分析显示，高模量区材料无论是按散粒体材料还是按照低标号混凝土进行敏感性分析，并对不同的填铺方案进行了比选，根据分析计算提出了较优的布置形式。

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1 概述

1.1 研究的背景和目的

1.2 研究的内容和目标

1.3 研究的方法和技术路线

1.4 主要成果和创新点

1.5 技术经济效应

2 镶嵌混凝土面板堆石坝混凝土坝体结构形式研究

2.1 镶嵌混凝土坝建基面选择

2.2 平面有限元计算

2.3 三维有限元计算

2.4 镶嵌混凝土坝基本断面设计（材料力学法）

2.5 混凝土坝精细化计算分析

3 高模量筑坝材料物理力学性能及应用研究

3.1 胶凝砂砾石材料筑坝技术进展和应用情况

3.2 高模量筑坝材料（胶凝砂砾石）物理力学参数试验

3.3 高模量筑坝材料（胶凝砂砾石）对坝体分区和设置范围的影响

3.4 高模量筑坝材料（胶凝砂砾石）敏感性影响分析

3.5 高模量筑坝材料经济性和在面板堆石坝中应用

4 施工技术研究

4.1镶嵌混凝土面板堆石坝的施工

4.2 常规面板堆石坝的施工

4.3 两种坝型的施工比较

4.4 两种坝型的工程量比较

5 主要结论

5.1 镶嵌混凝土面板堆石坝混凝土坝体结构形式研究

5.3 施工技术研究及投资分析

致谢

参考文献