软岩筑混凝土面板堆石坝关键技术

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1、2014年第5软岩筑混凝土面板堆石坝关键技术汤洪洁(水利部水利水电规划设计总院北京市100120)【摘要】我国混凝土面板堆石坝发展迅速，分布广泛，堆石体采用硬岩的设计和施工技术都已基本成熟。为了更大限度地利用当地材料或开挖料，软岩料筑坝越来越受到关注，特别是在硬岩缺乏的地区，更具有明显的实用性。本文根据国内外软岩筑坝的相关经验，总结了软岩筑面板堆石坝设计中应注意的相关技术问题，以期能促进国内水利工程中软岩筑坝技术的发展，为类似工程提供可借鉴的资料。【关键词】混凝土面板堆石坝软岩分区设计填筑标准【DOI编码】10．39

2、69／j．issn．1672—2469．2014．05．012【中图分类号】TV64【文献标识码】A【文章编号】1672—2469(2014)05—0037—041软岩特性(2)软岩料对含水率敏感，类似土的压实特性，存在最优含水率和最大干密度，这一点与按照岩石单轴饱和抗压强度等级划分，小于硬岩料不同。30MPa的岩石统称软质岩石，代表性岩石有泥(3)软岩料自身强度较低，但软岩料在碾岩、页岩、泥质砂岩、千枚岩及抗压强度低于压过程中颗粒破碎强烈，经压实后可达到较高的30MPa的风化岩石。一般来讲，软岩与硬岩相比，密度，从

3、而取得较好的力学性能，在一定程度上有明显不同的特性表现。弥补了软岩强度的不足。(1)对于高面板堆石坝，主堆石材料的母(4)软岩料的压缩模量和其密实程度有良岩饱和单轴抗压强度要求大于30MPa，软化系数好的相关性，干密度越大，其压缩模量也越高。大于0．7～0．8，堆石级配中小于5mm粒径的颗良好压实的软岩填筑料均能达到较高的压缩模粒含量宜保持在1％～5％左右，相应的不均匀系量，可以满足筑坝的要求。但与硬岩堆石料比较，数应大于15。级配良好的硬岩对堆石体的压实软岩堆石料的压缩模量明显偏低。根据类似工程密度影响很大。而软岩

4、料在碾压前像石料，碾压经验，实际填料的压缩模量较试验结果一般要高后看来像土，因此软岩料的级配对其在实际工程一些，坝体实际发生的压缩变形比根据试验所得中的应用并无太多的影响，重要的是要碾压密的压缩模量计算的值一般要小一些。实，并以压实后的级配为准。表1软岩筑混凝土面板堆石坝序号坝名国家坝高(m)软岩料岩性竣工年份备注1袋鼠溪澳大利亚60肯岩196970％坝体2希拉塔印度尼西亚125凝灰角砾岩、灿砾凝灰岩198775％坝体3云南茄子山中国107强风化二云花岗岩(软硬掺用)1999主堆石区掺20％软岩，次堆石区掺4o％软岩

5、4江西大坳中国90．2风化砂岩2001软岩占坝体总方量73．4％5四川小井沟中国87．6砂岩在建8o96以上坝体2坝体分区设计根据国内外已有的工程实践，对于软岩堆石国内外已有利用软岩筑混凝土面板堆石坝料的利用采用的原则是：保证软岩料区的底部的工程实例，大部分是放在坝轴线下游坝体或次边界线在大坝运行时处于干燥区，以便坝体排水堆石区。而将软岩作为主体填筑材料的代表性工程较少，见表1。作者简介：汤洪洁(1972年一)，女，教授级高级工程师。·37·科研管理水利规划与设计2014年第5期通畅，并避免软岩遇水产生湿化变形；软岩

6、料区至于进入软岩区。在峡谷地区的面板堆石坝，在的下游边界线应通过计算分析确定合理的坡度，通过二维应力变形分析确定软岩堆石分区范围以保证坝体下游边坡的稳定，且在其外侧留有不后，还应进行三维应力变形分析，以研究岸坡约小于2m的新鲜硬岩填筑区，以防止软岩料的继束对坝体及面板应力变形的影响。续风化；上部边界线应保证其上有不小于5～已建成的江西大坳面板坝采用全断面软岩lOm的新鲜硬岩填筑层覆盖。下游边界线应通过筑坝，正在建设的四川小井沟面板坝由于料场砂计算分析，在保证坝体施工期、运行期的沉降量岩饱和抗压强度小于30MPa的占5

7、0％以上，必须以及面板的应力在合理范围内的前提下，上游边全断面采用软岩筑坝。两个工程共同点都是在堆界线尽量往坝体上游侧靠近，以期能够最大限度石区上游设置了“L”型的排水体，江西大坳排地利用软岩材料。水体设计水平宽为5m~20m，四川I小井沟排水体应注意：软岩堆石区周围必须用排水通畅的设计水平宽为5m。堆石包围起来，以保证出现上游渗水时，渗水不江西大坳面板坝应力、变形分析成果见表2。表2江西大坳面板坝应力应变分析方案坝体最大沉降量(面板顺坡向面板顺坡向m)面板最大挠度(cm)最大压应力(hIPa)最大拉应力(MPa)软

8、硬岩分界线为坝轴线1(比较方案)．2O15．121．410．05全断面利用软岩(推荐方案)1．3127．331．33O．56施工期观测值0．92(0．5倍坝高处)O．630．18蓄水期观测值0．19822．520．850．16可以看出，全面利用软岩筑坝虽然坝体变形个方面核算反滤保护的合理性。和面板应力均增加较多，但仍然在结构安全允许(1)对于垫