茅坪溪土石坝沥青混凝土心墙施工期变形分析

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1、水利学报2003年07月SHUILIXUEBAO第7期文章编号：0559-9350(2003)07-0115-06茅坪溪土石坝沥青混凝土心墙施工期变形分析11荣冠，朱焕春（1.武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072）摘要：介绍了茅坪溪防护土石坝施工期沥青混凝土心墙安全监测情况，对心墙应力、应变、变形及温度状态等观测资料进行了较详细的分析探讨。目前监测结果为：心墙底部压应力测值较理论计算值小，其增长与心墙高程升高关系协调。心墙不同高程处应变主要受温度、上部荷载及两侧过渡料性质影响，从测值分析心墙中上部应变随高程升高增长较快。心墙与过

2、渡料间位错变形反映心墙压缩变形大于两侧过渡料沉降变形，且心墙中部变形较上、下部变形要大。底部心墙与基座间水平位移变形初期主要受施工影响，后期施工对其影响较小，总体变形稳定。分析表明心墙现阶段变形稳定，应变、应力测值和温度变化正常，工作性态良好，心墙与过渡料及填筑料间能协调变形，符合土石坝变形基本规律。关键词：土石坝；沥青混凝土心墙；安全监测；变形中图分类号：TV543文献标识码：A1工程概况茅坪溪防护土石坝位于三峡大坝上游的长江右岸，它是为避免三峡水库蓄水后秭归县茅坪镇附近土地淹没而修筑的一等Ⅰ级防护工程。坝顶高程185m，最大坝高104m，坝轴线长18

3、40m，坝顶宽20m。其中沥青混凝土心墙高94m。坝坡坡比为1∶2.25～1∶3.0，设计正常蓄水位175m，校核洪水位180m。坝体填3筑料有风化砂、石渣混合料、石渣料、过渡料、堆石料、反滤料、砂卵石料等，土石方填筑量1213万m。大坝防渗体系由碾压沥青混凝土心墙、混凝土防渗墙、混凝土基座、固结灌浆及帷幕灌浆等组成。在河床段长230m宽范围为沥青混凝土防渗心墙，两岸岸坡段为混凝土防渗墙上接沥青混凝土心墙，两坝肩防渗体系采用混凝土防渗墙，防渗墙厚0.8m，墙下视基岩透水情况在部分地段设置灌浆帷幕。沥青混凝土心墙厚度从顶部185m高程的60cm渐变至94m

4、高程处为120cm，底部再扩大为270cm宽与混凝土基座连接，心2墙与左、右岸岸坡相连接处厚度也适当扩大。整个沥青混凝土防渗墙总面积为4.63万m，工程量为5.3123万m。2安全监测内容三峡茅坪溪防护土石坝是一座采用沥青混凝土心墙防渗的高土石坝，在设计、施工等方面均无直接经验，因此对沥青混凝土心墙的变形进行全面监测意义重大。针对近100m高的沥青混凝土心墙，为了解其在施工期、初次蓄水期及稳定运行期不同阶段的变形和工作状态，确保防护工程安全同时为工程建设积累经验，设计了较全面的安全监测项目。针对沥青混凝土心墙主要监测仪器有位错计、应变计、温度计、压应力计

5、、界面变位计、钢丝水平位移计和渗压计等，具体设计情况见表1。设计了0+580、0+700及0+850三个主要监测断面，关键断面坝体填筑和仪器布置情况见图1。收稿日期：2002-05-09作者简介：荣冠(1971-)，男，江西修水人，讲师，主要从事工程地质教学和岩体稳定性研究工作。115水利学报2003年07月SHUILIXUEBAO第7期表1茅坪溪防护土石坝沥青混凝土心墙安全监测项目监测项目监测目的监测位置设计数量位错计沥青心墙与混凝土基座及过渡料和心墙间位错变形心墙与混凝土基座处及心墙不同高程处34支界面变位计心墙岸坡段与过渡料之间位错变形坝体左右岸坡

6、6支应变计心墙应变和变形心墙不同高程处36支温度计心墙内部温度变化心墙不同高程处25支渗压计心墙防渗效果紧靠心墙上下游过渡料内5支压应力计心墙底部压应力心墙底部4支钢丝位移计心墙水平位移心墙137m高程三断面处3套图1茅坪大坝0+700断面坝体填筑及部分监测仪器布置示意(单位：m)3施工期监测成果分析茅坪溪土石坝沥青砼心墙从1997年9月份开始施工，至2002年4月心墙和坝体填筑至158m高程（心墙最大高度为67m），预计2003年4月坝体上升到顶（185m）。2000年8月已全部完成心墙监测仪器埋设工作，现已进行了近5年的施工期连续监测。大量观测资料全

7、面准确地反映了心墙在施工期的变形特征，同时监测资料在反馈指导施工方面也发挥了积极作用，现将获得的部分观测成果（2002年2月）分析如下。3.1心墙底部压应力埋设在心墙底部的压应力计测值见表2，测值过程线见图2。由表2可知心墙底部压应力测值在-0.84～1.14MPa，小于按自重计算的压应力，与同高程上、下游过渡料中的土压应力计测值比较也要小。根据文献［3］的非有限元计算结果，大坝完建时（185m）沥青混凝土心墙底部最大压应力达3.15MPa，按目前心墙底部压应力测值和变化过程来分析实测值要小于计算值。分析这是由于沥青混凝土心墙为一种柔性材料，其沉降变形大

8、于过渡料的沉降变形导致过渡料分担了部分心墙荷载，图2心墙底部压应力测值过程线11