高混凝土面板堆石坝面板挤压破坏分析.pdf

第4 1卷第 1期 2 0 1 5 年 1 月 水 力 发 电 高混凝土面板堆石坝面板挤压破坏分析 熊海华 ，徐 耀 ，贾金 生 ，赵 剑 明 ，王 昊 ( 1 中国电力建设股份有 限公 司 ，北京1 0 0 0 4 8 ； 2 中国水利水 电科 学研 究院流域水循环模 拟与调控 国家重 点实验 室 ，北 京1 0 0 0 3 8 ) 摘 要 ：结 合某 高混凝土面板堆石坝 实例 ，对面板挤压破坏 的成 因进行 了分析 ，结果发现 ，坝体 变形 过大且不协调 以及 面板的局部脱空是造成 面板挤压 破坏的关键原 因。根据 已有工程实践经验 ，提 出在设计 阶段 将堆石体与面板作 为一个 整体 考虑 ，做好变形控制 和变 形协调控制 ；避免水平施工 缝面不按垂直于面板施工等造成结构 缺陷 ；在面板 上游 面的底部一定高程设 置粉煤灰或者粉细沙铺盖 ，取代黏土铺盖 ，增加整个系统的淤填 自愈能力等建议 。 关 键词：高混凝 土面板堆石坝 ；混凝土 面板 ；挤压破坏 ；变形协调 An a l y s i s o n F a c e S l a b Ex t r u d i n g Ru p t u r e o f I I i g h CFRDs XI ONG Ha i h u a ， XU Ya o ， J I A J i n s h e n g 2 ， Z HAO J i a n mi n g ， WANG Hn o ( 1 P o w e r C o n s t r u c t i o n C o r p o r a t i o n o f C h i n a ， L t d ， B e i j i n g 1 0 0 0 4 8 ， C h i n a ； 2 S t a t e k e y L a b o r a t o r y o f S i m u l a t i o n a n d R e g u l a t i o n o f Wa t e r C y c l e i n R i v e r B a s i n ， C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r R e s e a r c h ， B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 ， C h i n a ) Ab s t r a c t =T a ki ng a h i g h CF RD a s s t u dy c a s e ，t he c a us e s o f f a c e s l a b e x t r u d i n g r u pt ur e a r e a n a l y z e dI t i s f ou nd t h a t l a r g e d e f o r ma t i o n a n d n o n - c o o r d i n a t i o n d e f o r ma t i o n o f r o c k fi l l a s w e l l a s c a v i t y z o n e s u n d e r f a c e s l a b a r e t h e k e y c a u s e s Ba s e d O i l e x i s t i n g e n g i n e e rin g e x p e r i e n c e s ， i t i s p r o p o s e d t o c o n d u c t d e f o rm a t i o n c o n t r o l a n d d e f o rm a t i o n c o o r d i n a t i o n i n d e s i g n p h a s e b y c o n s i d e r i n g r o e k fi l l a n d f a c e s l a b a s a w h o l e S t ruc t u r a l d e f e c t s s u c h a s t h e i n t e r f a c e o f h o ri z o n t a l c o n s t r u c t i o n j o i n t b e i n g n o t p e r p e n d i c u l a r t o f a c e s l a b s h o u l d b e a v o i d e d At t h e l o we r p a r t o f u p s t r e a m f a c e s l a b ， fl y a s h o r fi n e s a n d c a n b e u s e d f o r r e p l a c i n g c l a y b l a n k e t i n o r d e r t o i n c r e a s e t h e a b i l i t i e s o n s i l t i n g a n d fi l l i n g a n d s e l f - h e a l i n g o f o v e r a l l a n t i - s e e p a g e s y s t e m Ke y W o r d s ： h i g h C F RD； f a c e s l a b ； e x t r u d i n g rup t u r e ； d e f o rm a t i o n c o o r d i n a t i o n t 中图分类号 ： T V 6 4 1 4 3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 2 7 0 4 1 国内外高面板坝面板挤压破坏情况 混 凝 土 面板 挤 压 破 坏是 高 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 近 年遇 到 的 突 出问 题 ，如 巴西 的 巴拉 格 兰 特( B a m Gr a n d e )面 板 坝 和 坎 普 斯 - 诺 沃 斯( C a mp o s N o v o s ) 面板 坝 、莱 索托 的莫 哈里( Mo h a l e )面 板 坝 以 及 我 国 的天 生 桥 一 级 面板 坝 、 三板 溪 面板 坝 、紫 坪铺 面 板 坝 等 均 发 生 了这 类 破 坏 。表 1列 出 了上 述 面 板 坝 面板 发 生 挤 压 破 坏 的情 况 。基 于 这 些工 程 实 例 ， 国 内外不 少 学者 对 面板挤 压 破坏 发生 机 理进 行 了研究 ， 并 提 出 了应对 措 施 1 - 5 。研究 结 果 表 明 ，面 板 挤 压 破 坏产 生 的原 因和 机 理 比较 复 杂 ，既 有堆 石 体 变 形 的 影 响 ，也 有 面板 与堆 石 材 料 的接 触 问题 ，是 一 个 复 杂 的非 线 性 作 用 与 响应 过 程 。本 文针 对 近 期 某 高 混 凝 土 面 板 堆 石 坝发 生 的 面板 挤 压 破坏 ，采 用 数 值分 析 和反 演 计 算 的方法 ，对 其 成 因 进行 了分 析 并 就 相 关 问 题 提 出 了 新 看 法 ，为 进 一 步 开 展 面 板 挤 压 破 坏 机理研 究 提供 参考 。 2 面板挤压破坏的机理分析 2 1 面板 垂 直缝 挤压 破坏 分 析 为 了更 清 楚 了解 面 板 挤 压破 坏 的原 因 对 国内 某 钢 筋 混 凝 土 面 板 堆 石 坝 进 行 了 分 析 。该 坝 坝 高 1 3 5 8 i n，坝 体总 填筑 量 3 0 3万 m ，分 5期 填筑 。钢 筋 混 凝 土 面 板 分 为 两 期 施 工 至 顶 高 程 。 水 库 首 次 蓄 水 经 过大 概 两 年 后 ，水 位 接 近 正 常 蓄水 位 ，大 坝首 次 高 水位 运 行 ，河 床 中部 二 期 1 5号 和 1 6号 面 板 以 收稿 日期 ：2 0 1 4 0 7 0 9 基金项 目：国家 “ 十二五”科技支撑计划项 目( 2 0 1 3 B AB 0 6 B 0 2 ) 作者简 介 ：熊海 华 ( 1 9 7 7 一 ) ， 男 ，湖北 钟祥人 ，高级工程 师 硕士 ，主要从事水利水电工程建设管理与科研工作 W a r e r P o w e r V o 1 4 1 N o ，囫 u IrJ I 诗 图 6压 缩 模 量 经 验 制 只是 变 形 控 制 、变 形 协 调 控 制 的 一 个 重 要 参 数 。 另 外 ，增 强 中 央 部 位 面 板 抗 挤 压 破 损 能 力 也 很 重 要 ， 如 改 进钢 筋 布 设 和 止水 设 计 等 。还 有 就 是 要 对 面板 上 游 面底 部 的一 定 高程 范 围 内设 置 黏土 铺 盖 这 一传 统 的 做法 进 行 改 进 黏土 既 不 能抗 高 压 水 击 穿 ，又 不 能 流 动 止 水 ， 当 面 板 因 挤 压 破 坏 或 者 止 水 破 坏 出 了大 的 漏水 事 故 后 还不 易 清 理 ，其 设 置 的必 要性 需 要 重 新 考 虑 ， 建 议 改 设 粉 煤 灰 或 者 粉 细 沙 铺 盖 ， 作 为 淤填 自愈 设施 。 3 结语 高 面板 坝 面 板 垂 直缝 挤 压 破 坏 和水 平 向挤 压 破 坏将 破坏 面板 的整体 性 ，对 大坝 防渗 构成 严重 威 胁 ， ( 上 接 第 3 页 ) ， 系统效益 的价值 J 】 科学通报 ，2 0 0 0， 4 5 ( 1 ) ： 1 7 2 3 4 孙新章 ， 周海林 ， 谢高 地 中国农 田生态系统的服务功能及其 经 济价值 中国人口 资源与环境 ， 2 0 0 7 ，1 7 ( 4 ) ： 5 5 6 0 5 J E NK I N S W A，MUR R A Y B C，KR A ME R R A，e t a 1 Va l u i n g e c o s y s t e m s e r v i c e s f r o m we t l a n d s Re s t o r a t i o n i n t h e Mi s s i s s i p p i Al l u v i a l Val l e y J E c o l o g i c al E c o n o m i c s ， 2 0 1 0 ， 6 9 ( 1 5 ) ： 1 0 5 1 - 1 0 6 1 6 刘 昌明 发挥南水北调 的生态效益修复华北平原地下 水 J 南水 ( 上 接 第 1 7页 ) 参考文献 ： 1 1 苗春燕 太原 市西 张地下水 库截渗墙 建设 的数 值模拟 研究 D 太原 ：太原理 工大学 2 0 0 8 2 胡伏元 长江 中下游堤防截 渗墙截 渗对地下水 环境 的影响研究 D 南京 ：河海大学 ， 2 0 0 3 3 张天 明 ， 苏 红兵 黄 草坝水库 深层搅拌 水泥桩 截渗墙处理 技 术 J 水力发电 ， 2 0 0 4， 3 0 ( 1 ) ： 6 5 - 6 7 嘲W a t e r P o u w V o 1 4 1 N o 是 高 面板 坝 必 须谨 慎 应 对 的关 键 问题 之 一 也 是 建 设 更 高 面 板 坝 需 重 点 研 究 的 课 题 。 本 文 实 例 说 明 坝 体变 形 过 大 且不 协 调 以及 面板 的局 部脱 空 是 导 致 混 凝 土 面 板 出 现 挤 压 破 坏 的 主要 原 因 。 解 决 高 面板 坝 面 板挤 压 破 坏 的关 键 ：一 是 在 设 计 阶段 将 堆 石 体 与面 板 作 为一 个 整 体 考虑 ，做 好 变 形 控 制 和 变形 协 调控 制 ：二 是基 于 已有 的 实 践经 验 与 认 识 ，有 针 对 性 的 对 设 缝 、缝 中 材 料 厚 度 及 性 能 选 择 、钢 筋 布 设 等方 面采 取 提 高 面板 抗 挤压 破 坏 能 力 的 措 施 。并 避 免 水 平 施 工 缝 面 不 按 垂 直 于 面 板 施 工 等 造成 结 构 缺 陷 ；三是 在 面板 上游 面 的底 部一 定 高 程 设 置 粉 煤 灰 或 者 粉 细 沙 铺 盖 ，取 代 黏 土 铺 盖 增 加 整 个 系 统 的 淤 填 自愈 能 力 。 参考文献 ： 1 P i n t o N L S V e r y h i g h C F R D d a m s - B e h a v i o r a n d d e s i g n f e a t u r e s C P r o c e e d i n g s o f t h e 3 r d S y m p o s i u m o n C F R D，B r a z i l ， 2 0 0 7 2 曹克 明，汪易森 ，徐建军 ，等 混凝土面板堆石坝 M 北 京 ：中 国水 利水电出版社 ，2 o o 8 3 关志诚 面板 坝的挤 压破坏 和渗 漏处 理 J _ 水利 规划 与设计 ， 2 0 1 2( 2) ： 2 3 - 27 4 徐泽平 ，郭晨 高面板堆石坝面板挤压破坏 问题研究 J 水力发 电， 2 0 0 7， 3 3 ( 9 ) ：8 0 8 4 5 郝 巨涛 高混凝土面板堆石坝面板水平 向挤压 破坏研究 J J 水力 发 电，2 0 1 1 ， 3 7 ( 3 ) ：2 3 2 7 6 贾金生， 等 某高面板坝安全评估及处理措施研究J R 北京：中 国水利水 电科学研究院 ， 2 0 1 3 ( 责任编辑焦雪梅) 北调 与水利科技 ， 2 0 0 3，1 ( 1 ) ：1 7 1 9 7 邹治平 ， 马 晓茜 ，赵增立 ， 等 水力发电工程的生命周期分析 J J 水力发 电， 2 0 0 4， 3 0 ( 4 ) ：5 3 5 5 8 金弈 ，康建 民，武雪艳 水电工程环境影 响经济损益分析 J 水 力发电 ， 2 0 0 9 ，3 5 ( 8 ) ：1 - 5 9 王广 霞 燃煤火 电企业 环境 成本核算与报告研究 一 以W煤电企业 为例f D 青 岛： 中国海洋大学 ， 2 0 1 2 ( 责任编辑陈 萍) 4 薛 禹群 地下水动力学 M 北京 ：地质出版社 ，1 9 9 7 5 孙 讷正 地下水流 的数学模型和数 值方法 M 北京 ： 地 质 出版 社 。1 9 8 1 6 杨 铃 ， 龚爱 民 ， 周斌 ，等 允楞水库大坝渗流异常特性 有限元反 演分析 J 水力发电 ， 2 0 1 3 ，3 9 ( 7 ) ： 3 9 - 4 2 7 刘 世煌 裂隙岩体渗流模型及渗流参数 的现场试验研究 J 水 力发 电，1 9 9 6 ( 8 ) ：1 3 1 7 ，2 9 ( 责任编辑 陈 萍)