大型水电工程混凝土骨料料源选择的思考.pdf

水 力 发 电 第 3 7 卷第 1 0 期 2 0 1 1 年1 0月 大型水电工程混凝土骨料料源选择的思考 李太成 ，佘 奎 ，常作维 ，陈惠明 ( 中国水 电工程顾 问集 团公司 ，北 京 1 0 0 1 2 0 ) 摘要 ：根据近年来水电工程建设实践 ，对大型水电工程混凝土骨料料源选择中的若干问题 进行了总结 。提 出混凝 土骨料料源选择应在加深地质勘察和相关试验工作的基础上，通过深化研究，最终选择储量足够、原岩性能良好、 易于加工 、开挖料利用恰当 、开采运输合理的料源方案。 关键词 ：水电工程 ；混凝土骨料 ；料源选择 Re fl e c ti o n s o n C o n c r e t e Ag g r e g a t e Ma t e r i a l S o u r c e S e l e c t i o n f o r L a r g e - s c a l e Hy d r o p o w e r P r o j e c t s Li Ta i c h e ng ，Yu Ku i ，Ch a ng Zuo we i ，Ch e n Hu i mi n g ( H y d r o C h i n a C o r p o r a t i o n ， B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： T h e i s s u e s r e l a t i n g t o c o n c r e t e a g g r e g a t e m a t e ri a l s o u r c e s e l e c t i o n f o r l a r g e - s c a l e h y d r o p o w e r p r o j e c t s a r e s t u d i e d a f t e r l e a r n i n g f r o m t h e e n g i n e e r i n g p r a c t i c e s i n r e c e n t y e a r s I t i s p r o p o s e d t h a t t h e ma t e ri a l s o u se p rog r a ms w i 血 s u ff i c i e n t r e s e r v e ， g o o d r o c k p e r f o r ma n c e ， e a s y p r o c e s s i n g ， r a t i o n al u s e o f e x c a v a t e d ma t e ri a l s a n d c o n v e n i e n t e x c a v a t i o n a n d t r a n s p o r t s h o u l d b e s e l e c t e d o n the b a s i s o f d e t a i l e d g e o l o g i c a l s u e y ， s c i e n t i fi c t e s t s a n d r e s e a r c h K e y Wo r d s ： h y d mp o w e r p r o j e c t ； c o n c r e t e a g g r e g a t e ； m a t e r i a l s o u r c e s e l e c t i o n 中圈分类号 ： W 7 4 1 ； 4 2 文献标识码： A 文章编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 i ) 1 0 - - 0 0 4 8 - 0 3 近 年 来 ， 在 国 内 一 些 大 型 水 电 工 程 实 施 阶 段 ， 由于各种 原 因 ，在混凝 土骨 料料源 储量 质量 、加工 、 开 挖料 利用 、料源 开 采 和运 输等 方 面 出现 了不 同程 度 的 问 题 ，有 的 甚 至 出 现 了 料 源 方 案 的 重 大 调 整 ， 对 工 程 建 设 造 成 了 影 响 。 1 料源储量和质量 大 型 水 电工 程建 设 表 明 ，料 源储量 和 质 量 随着 勘探 、试 验 工作 的 深入 ，及 实 际 开挖 进展 ，可 能会 发 生 较 大 变 化 ，甚 至 会 发 生 重 大 变 化 ，对 料 源 选 择 和 利 用 造 成 较 大 影 响 。 锦 屏 一 级 工 程 兰 坝 大 理 岩 料 场 在 可 研 阶 段 探 明 有 效 储 量 为 8 7 0万 m 其 储 量 和 质 量 均 满 足 要 求 。 招 标 设 计 阶 段 加 深 了 勘 探 工 作 。发 现 其 开 采 条 件 变 差 ，有用 料 分 布范 围 和储 量均 发 生 了 巨大 变化 ，可 采 储 量 仅 为 1 0 9 1万 m ，不 得 不 放 弃 其 作 为 主 要 料 场 。实 际 采 用 了质 量 相 对 较 差 的 三 滩 大 理 岩 料 场 。 锦 屏 二 级 东 端 工 程 招 标 阶 段 混 凝 土 总 量 为 2 0 0 万 m 。 工 程 实 施 阶 段 ， 由 于 设 计 变 更 、超 挖 、地 质 条件 变化 等 因素 ，混凝 土 总量 增加 了 1 5 0万 m 料 源缺 口 2 0 0多万 1 T I ，后来 通 过锦 屏一 级 工程 三滩 大 啊Wa r e r P o e r V o 1 3 7 N o o 理岩料 场扩 大用料 得到解 决 。 向家 坝工 程 可研 阶段 起 初 将 料场 选 在 离坝 址 约 1 8 k m 的 双 河 料 场 ，后 经 详 细 勘 探 ， 发 现 其 中 有 一 半 岩 层 有 碱 碳 酸 盐 活 性 反 应 而 放 弃 。 随 后 考 虑 过 坝 址 附 近 的 新 滩 坝 砂 岩 ，其 缺 点 是 强 度 偏 低 ，加 工 易 破 碎 ，石 粉含量 高 ，此外 剥采 比也 高 ，约为 1 ： 1，并 存 在碱 硅 酸盐 活性 反 应 ，只好 放 弃 。最 终 不得 不舍 近求 远 选 定各 项 性 能 良好 、运距 近 4 0 k m 的太平 料 场 灰 岩 。 漫 湾 工程 可 研 阶段 对 花 岗 岩料 场勘 探 较 少 ，认 为 风化 层较 薄 ，推 荐 花 岗岩 作 为一 号 料 场 。在开 采 了 6 0万 m 以 后 才 发 现 山 顶 风 化 层 太 厚 而 被 迫 放 弃 。 小 湾 工 程 选 择 孔 雀 沟 石 料 场 l l I 料 区 作 为 拱 坝 骨 料 主 料 源 ，规 划 开 采 量 9 0 0万 m 。料 场 开 采 后 发 现 G1挤 压 破 碎 带 及 其 下 盘 岩 体 的 破 碎 、蚀 变 、 风 化 程 度 超 过 了 预 期 ，无 用 料 的 比 例 较 高 ， 同 时 设 计 混 凝 收 稿 日期 ：2 01 1 - 0 6 1 3 作者简介：李太成( 1 9 7 O 一) ，男 ，河南潢 川人，高级工程师 ，主 要从事水电工程咨询工作 子、 峨， 哥： ， J J一任， 比 上月 币斗 丁 干 口 ， 匦 5。 土 较 可 研 增 加 较 多 ，设 计 复 核 有 用 料 缺 口 达 4 7 41 万 m， ， 不 得 不 增 加 补 充 料 场 。 后 来 分 析 发 现 料 场 可 利 用 范 围 较 大 ，通 过 采 取 上 游 扩 挖 、 下 游 收 缩 的 开 采 方 案 ，并 继 续 开 采 原 来 不 看 好 的 G1挤 压 带 及 其 下 盘 岩 体 在 没 有 启 用 补 充 料 场 的 前 提 下 问 题 得 到 了 圆满 解 决 I 】 1 。 可 见 对 于 复 杂 地 形 地 质 条 件 下 巨 型 料 场 的 前 期 地 勘 工 作 不 能 仅 局 限 于 满 足 规 程 规 范 对 勘 探 量 的 要 求 还 需 有 针 对 性 地 开 展 加 深 勘 探 工 作 尽 量 减 少 由 于 地 勘 工 作 的 局 限 性 带 来 的 料 场 储 量 和 质 量 的 风 险 。 在 料 场 开 挖 阶 段 储 量 和 质 量 发 生 变 化 时 ， 应 按 勘 察 规 程 进 行 详 细 的补 充 勘 察 和 相 关 试 验 工 作 。 对 于 料 源 储 量 ，仅 要 求 地 质 勘 察 储 量 达 到 要 求 是 不够 的 ，应 有 足够 的可 采 储量 。料 源 规划 开采 量 不 能仅 依 据设 计 工程 量 来 计 算 还 要 考 虑地 质 条 件 变 化 、 设 计 变 更 、地 质 处 理 、施 工 超 挖 、施 工 质 量 不 达标 、开挖 有 用料 管 理 不 完善 等 因素 的影 响 ，并 考 虑 一 定 富 裕 系 数 规 划 开 采 范 围 宜 留有 扩 大 用 料 空 间 。以备将 来 之需 。规 范规 定 可 研 阶段 可 采 储 量 应 不 小 于 设 计 需 要 量 的 1 5倍 规 划 开 采 量 应 按 设 计 需 要 量 的 1 2 5 1 5倍 选 取 。 对 工 程 地 质 条 件 复 杂 、料 场 条 件 不 理 想 、 只 有 单 一 料 场 、采 用 长 隧 洞 作 为 主 要 料 源 、两 个 工 程 共 用 料 场 等 类 型 的 工 程 ， 料 源 系 数 要 适 当 高 一 些 。混 凝 土 需 要 量 巨 大 的水 电 工程 ，除 了推荐 料 源之外 ，宜 考虑 一定 的备 用料 源 。 2 岩石加工性能 近 年 来 ，一 些 大 型 水 电 工 程 由 于 对 料 源 原 岩 加 工 性 能 认 识 不 足 ， 给 砂 石 系 统 运 行 、 原 材 料 质 量 控 制 乃 至 整 个 工 程 造 成 不 利 影 响 。 关 于 原 岩 的 加 工 性 能 ，虽 然 规 范规 定 了 开展 生 产性 试 验 的要 求 ，但 由 于 料 场 岩 性 分 布 及 变 化 ， 岩 石 取 样 不 一 定 具 有 代 表 性 以 及 室 内 加 工 设 备 选 型 与 加 工 工 艺 不 一 定 适 应 岩 石 特 点 ，造 成 某 些 岩 石 加 工 的 特 殊 性 在 前 期 阶 段 不 容易 发 现 ，而是 在 开 采 和大 规 模 生产 过 程 中才暴 露 出 来 。 许 多 水 电 工 程 砂 石 系 统 加 工 初 期 或 生 产 过 程 中 ， 针 对 砂 石 骨 料 加 工 存 在 的 问 题 进 行 了 大 量 的 系 统 改 造 和 工 艺 改 进 ，开 展 了 大 量 相 关 试 验 工 作 。 表 1列 出 了 一 些 工 程 实 例 。 五 强 溪 工 程 石 英 岩 具 有 很 强 的 磨 蚀 性 。其 磨 损 系 数 约 为 石 灰 岩 的 2 5倍 ，制 砂 棒 磨 机 钢 棒 单 位 耗 量 高 达 2 1 6 7 e v t ，每 班 因 维 修 停 产 一 个 多 小 时 。 造 成 砂 石 系 统 投 产 后 近 一 年 时 间 里 一 直 未 能 达 到 设 计 生 产 能 力 。 锦 屏 工 程 是 国 内 水 电 工 程 中 首 次 采 用 大 理 岩 加 工 人 工 骨 料 ，对 大 理 岩 加 工 存 在 的 困 难 ， 事 先 未 充 表 1 国 内部分水电工程砂石骨料加 工中存在的 问题 工 程项 目料源岩性 主要问题 主要原因 龙滩 灰岩 黑 云 花 岗 片 小 湾 麻 岩 、 角 闪 斜 长 片麻 岩 百色 辉绿岩 五强溪 石英岩 溪洛渡 玄武岩 官地 玄武岩 金安桥 玄武岩 锦屏 砂岩 锦屏 大理岩 功果桥 砂板岩 吾 中 誓 皇 暑 差 岩 性 过 软 、 强 度 过 低 不 足 ： 粗 骨 料 裹 粉 ” 、 “ 人工砂石粉含量高 岩性 ： 岩性 过强 、过硬 缺乏：石 粉含量 高 “ 、“ 耋 釜 塑 擘 石 英 岩 强 磨 蚀 性 达 到 设 计 生 产 能 力 塑 毫 氅 量 ； 大 、 玄 武 岩 难 破 碎 ； 特 奎 墨 中原 ； 蕃 交 隙 石 针 片 状 含 量 高 。 。 ； 玄 武 岩 质 地 坚 硬 、 石 耢 麓 、 魔 主 砂子粘结成团 、 、 1 - 制砂产粉率低 ：成 玄武岩易碎难磨 ：料 品砂含水率高 ：细 场中含有火山角砾 度模数偏大 熔岩和凝灰岩夹层 孽 态 要 妻 砂 岩 抗 磨 性 差 片 状 含 量 相 对 较 多 砂 墓 大 理 岩 磨 蚀 能 力 和 抗 言 磊 蓑 薹 ： 荔 碎 高 ；细度模 数波动 仝 工 妻 砂 岩 与 板 岩 软 硬 相 间 女 绑 艟 神 偏 高 分 认 识 到 ，施 工 阶 段 针 对 人 工 砂 细 度 模 数 波 动 、 石 粉 含 量 高 、含 水 率 不 稳 定 等 问 题 ，开 展 了 大 量 的 试 验 和 砂 石 系 统 改 造 工 作 量 ， 解 决 了 人 工 砂 细 度 ，石 粉含 量 和含 水 率 波 动较 大 的问题 ， 目前仍 存 在 石粉 含 量 和 细 度 模 数 按 规 范 要 求 合 格 率 较 低 的 问 题 。 事 后 总 结 锦 屏 I i 程 大 理 岩 砂 石 系 统 几 年 来 的 生 产 和 改 进 经 验 ，大 理 岩 加 工 性 能 较 差 与 锦 屏 工 程 地 质 条 件 、 大 理 岩原 岩 本 身 特性 、岩 性组 成 、开采 方 式 、毛料 含 水 率 及 加 工 工 艺 均 有 关 系 闭 。 锦 屏 一 级 拱 坝 由 于 料 源 选 择 的 局 限 性 采 用 了 砂 岩 粗 骨 料 和 大 理 岩 细 骨 料 的组 合 骨料 方 案嘲。对 砂 岩 加 工 的 特 殊 性 事 先 认 识 也 不 充 分 在 生 产 过 程 中 ，暴 露 了 特 大 石 产 量 不 足 、 粒 形 较 差 、单 边 长 度 过 长 、针 片 状含 量 较 高 、中径 合格 率 较 低 、跌 落 逊 径增 加 和 粗 骨料 超 逊 径存 在 超标 等大 量 问题 ，为 此 对 印 把 子 砂 石 系 统 进 行 了 多 次 改 造 和 工 艺 改 进 砂 石 骨料 品质 才有 了较 大改 善 。 百 色 工 程 在 国 内 首 次 采 用 辉 绿 岩 加 工 大 坝 碾 压 混 凝 土 骨 料 。 辉 绿 岩 属 于 过 强 过 硬 的 岩 石 单 轴 饱 和抗 压 强 度 达 1 2 0- 2 0 0 MP a 。工 程 前 期 在 叶茂 、岩 滩 工 程 石 灰 岩 砂 石 系 统 及 福 建 棉 花 滩 工 程 花 岗 岩 砂 石 系 统 进 行 了 加 工 对 比 试 验 ， 当 时 得 出结 论 是 通 过 选 择 合 适 的 加 工 设 备 和 加 工 工 艺 ，可 生 产 出 符 合 预 设 或 规 范 要 求 的 辉 绿 岩 人 工 骨 料 。 工 程 砂 石 系 统 采 用 与 棉 花 滩 工 程 相 同 的 生 产 线 和 设 备 ，结 果 砂 的 含 粉 Wa t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 1 0 囫 率 达 到 2 4 一 2 6 石 粉 的 颗 粒 极 细 且 有 一 定 活 性 ， 致 使 大 坝 碾 压 混 凝 土 夏 季 施 工 时 出 现 早 凝 现 象 ，后 采 用 特种 外 加 剂 才 解 决 了混 凝 土初 凝 时 间 过 短 问 题 。 官 地 工 程 玄 武 岩 制 砂 的 细 度 模 数 偏 高 且 石 粉 含 量 偏 低 。对 大 坝 碾 压 混 凝 土 施 工 及 性 能 带 来 较 大 的 影 响 。 通 过 采 用 半 干 式 制 砂 工 艺 ， 并 结 合 系 统 环 境 进 行 设 计 充 分 回 收 废 水 中微 细 颗 粒 与 破 碎 车 间 产 生 的 粉 尘 掺 混 利 用 ，解 决 了坚 硬 岩 人 工 砂 高 石 粉 含 量要 求 的难 题 。 金 安 桥 工 程 玄 武 岩 制 砂 存 在 产 粉 率 较 低 的 问 题 ， 后来 通 过 外 掺 6 石粉 才 得 到 解 决 。 另外 成 品砂 含 水 率一 直居 高不 下 ，困扰 了工 程 很 长时 间 。分 析 其 主要 原 因是 料 源岩 石 中夹 杂具 有 吸水 性 高 、保 水 性 好等特 性 的火 山角砾熔岩 和凝 灰岩 的断层 及夹层 造 成 成 品砂 脱 水 困 难 。 溪 洛 渡 工程 由 于前 期 对 玄 武 岩 特 性 认 识 不 足 ， 存 在 人 工 砂 产 量 达 不 到 要 求 、 中 石 针 片 状 含 量 高 、 骨料 棱角 多 、粒 形差 等 问题 ，后来 通 过 改进 生产 工 艺 ，达 到 了 很 好 的 效 果 。 近年 来 ，料 源原 岩 中存 在 微小 裂 隙对 加 工性 能 的影 响逐 渐 引起重 视 。溪洛 渡 工程 骨料 加 工存 在 大 石 、 特 大 石 产 量 不 足 的 问 题 ， 分 析 主 要 原 因 是 岩 石 的 隐 裂 缝 在 加 工 过 程 中存 在 破 碎 。 乌 东 德 工 程 由 于 梅 子坪 和 干坝 塘料 场 白云岩 、白云 质灰 岩 中微 裂 隙 发 育 ，不 能加 工 出合 格 的人 工骨 料 ，均 不 推荐 作 为 大 坝 混 凝 土 骨 料 料 源 。 因此 ，在混 凝 土 骨料料 源 选 择 中应 高度 重 视原 岩 加 工 性 能 对 料 源 利 用 、 砂 石 系 统 设 备 选 型 、 原 材 料质 量控 制 、混 凝 土性 能 和质 量 的影 响 。宜 优先 选 用岩性 较耐磨 不 易碎 、破 碎后粒 形 良好 、硬度适 中、 颗粒 级配 合 理 的岩石 作 为砂 石 骨料 料 源 。针 对某 些 岩 石 ，特 别是 以前 没 有类 似 成 功工 程 经 验时 ，应 慎 重 选 择 。 为 避 免 由 于 对 料 源 岩 性 认 识 不 够 给 工 程 带 来 不利 影 响 。建议 在 工程 前 期设 计 阶段 进 行 岩石 有 关 指标 的小 型试 验 ，对特 大 型水 电工程 应 做更 精 细 的岩性试 验 。 3 开挖料利用 水 电 工 程 相 关 规 范 明 确 了“ 优 先 利 用 建 筑 物 开 挖 料 ” 、 “ 应 充 分 合 理 利 用 工 程 开 挖 料 ” 的 原 则 。 这 一 原 则 实 际 应 用 中 涉 及 到 地 质 可 用 料 中 规 划 开 采 利 用 率 取 多 少 合 适 的 问 题 。 目前 水 电工 程 设 计 报 告 对 开 挖 料 利 用 率 经 常 取 7 0 8 0 ， 而 实 际 施 工 时 往 往 难 以达 到 。 主 要 原 因 是 ： 水 电工程 开挖 普遍 采 用分 包 ，且 分包 单 位 众 多 ，施 工可 利用 料 的堆 存 管理 不 到位 。 由于 料 场 霞1 T a t e r P o e r V o L 3 7 N o i o 地 质 条 件 变 化 ， 或 者 开 挖 料 可 用 岩 中 夹 有 软 弱 面 或 难 以 利 用 的 薄 层 ，开 挖 时 难 以剔 除 ，造 成 有 用 料 弃 料 较 多 。如 金 安 桥 工 程 土 石 方 开 挖 总 量 1 4 4 3万 m 石 方 洞 挖 1 4 7万 1 T I ，招 标 文 件 鼓 励 承 包 人 尽 量 利 用 工 程 开 挖 料 ，实 际 只 利 用 了 约 7万 I n 利 用 率 微 乎 其 微 。 锦 屏 二 级 工 程 海 腊 沟 渣 场 前 期 主 要 堆 存 地 下 厂 房 、锦 屏 辅 组 洞 等 工 程 开 挖 料 其 中 不 乏 有 大 量 的 有 用 料 ，但 由 于 未 做 好 料 场 开 采 堆 存 分 区 规 划 和 管 理 ，造 成 有 用 料 和 无 用 料 混 堆 后 期 料 源 出 现 缺 口 时 却 难 以 回采 利 用 。 开挖 料利 用 率 取值 宜 根据 岩 石状 况 及 建筑 物 各 部位 开挖 料 可 利用 情 况及 转存 条 件 进行 区别分 析 和 综 合 确 定 。 比如 ，明 挖 工 程 一 般 取 3 0 5 0 或 5 0 稍 强 ，洞 挖 工 程要 高一 些( 5 0 7 0 ) ，隧洞( 洞 室 )岩 层分 布较 多 时 ，则 要 适 当降低 。I I I类 围岩一 般 取 8 0 ，I V、v类 围岩一 般取 6 0 7 0 。料源 含 有地 质夹 层 的根 据其 分布情 况具 y j - 析确 定 。 鉴 于 开 挖 料 可 能 存 在 不 太 理 想 的 状 况 。 国 内 几 个 水 电工 程全 部 采用 料 场 开采 石 料作 为 大 坝混 凝 土 骨 料料 源 ，开 挖 料 仅 用 于 厂 房 工 程 等 其 他 建筑 物 ， 开挖 料 中也 尽 量使 用 工程 洞 挖 料 而不 是 明挖 料 这 是一 个 值得 注 意 的现 象 。如 乌 东德 工 程 大坝 混凝 土 骨 料 全 部 采 用 施 工 期 料 场 灰 岩 ，不 采 用 工 程 开 挖 料 。 4 料源开采与运输 料 源开 采 与运 输 方案 一 般 要满 足 工 程 用料 、安 全 、 环 保 和 水 保 的要 求 。 锦屏 一 级工 程 大 奔 流沟 料 场地 形 高 陡 。不 适 合 公路 运 输 而采 用 竖井 运 输方 式 。 由于料 场 中上部 开 挖 面 狭 窄 毛 料 无 法 进 入 竖 井 生 产 ，不 得 不 采 用 翻 渣 至 江 边 截 料 平 台 ，再 通 过 二 次 挖 装 运 输 至 溜 井 或 渣 场 ，不 仅 损 失 了 大 量 有 用 料 ， 而 且 造 成 较 大 扬 尘 ， 对 锦 屏 二 级 闸 坝 施 工 及 下 游 业 主 营 地 影 响 较 大 。 目前 ，我 国 西部 水 电 工 程 由 于 地 形 地 质 条 件 的 限制 许 多 料场 位 于 陡峭 的 山坡 上 ，开挖 边坡 高 差 大 ， 边 坡 稳 定 问 题 突 出 ，需 采 取 综 合 防 治 措 施 ， 确 保 开 挖 边 坡 稳 定 。 官 地 工 程 竹 子 坝 料 场 后 缘 及 两 侧 为 环 山 的 高 陡 人 工 边 坡 ，开 挖 边 坡 高 度 达 到 8 0 m 时 ， 已完 成 支 护 的南 坡 发 生 了大 面积 塌 滑 。 主要 原 因是 该部 位 为 断 层 交 汇 带 断 层 破 碎 带 及 影 响 带 规 模 较 大 边 坡 岩 体 破 碎 ，开 挖 松 弛 后 岩 体 强 度 下 降 导 致 边 坡 失 稳 。 最 后 不 得 不 将 南 坡 整 体 后 移 6 0 m并 全 部 挖 除 断 层 组 成 的 不 稳 定 楔 形 体 ，适 当 放 缓 开 挖 坡 比 ，并 对 后 续 的 支 护 设 计 进 行 了 调 整 。 锦 屏 一 级 工 程 大 奔 流 沟 料 场 为 ( 下 转 第 6 0页 ) 0 l 0 0 2 0 03 4 0 0 5 0 06 0 07 0 08 0 0 掐2 方向向m 8纵向应力 b x R -匡 沿动 向恤I I I b横向应力 图 5轨 道 页面 沿纵 向的 应 力 分 布 曲线 力 o -x ，这二 者 的切 向分 量 的合成 ，即 为 圆弧 中点 的 切 向应 力 o - t 。此 位 置 与现 行设 计 规 范在 计 算轨 道 的 局部 承压 应 力 时 ，计算 截 面取 在 圆弧与 腹板 的交点 处不 同 。这 种现 象在文 献【 5 中曾作过 详细论 述 。 应力 mi r a 圈 6 z = 0截面处轨道的等效应力分布示意 3 结论 电测模 型 实验 可 量测 构 件 的表 面应 力 ，对 内部 应 力 的 测 量 则 较 困 难 ，有 限 元 法 可 以得 出 内部 应 力 的全 貌 。本 文 用 ANS YS软 件 来 分 析 水 工 钢 闸 门 定 轮 支 承系统 ，得 出 的结论 如 下 ： ( 1 ) 水 工 钢 闸 门 轨 道 的 受 力 性 能 与 弹 性 地 基 上 的基 础 梁 受 力 性 能 相 似 ，与 按 现 行 设 计 规 范 采 用 的 计 算 模 型 得 出 的 规 律 相 差 较 大 。 控 制 腹 板 强 度 的 最 大 应 力 发 生 在 翼 缘 与 腹 板 连 接 圆 弧 的 中 点 处 ，与 规 范在 计算 轨 道 的局 部 承压 应 力 时取 的计 算 截 面位 置 并 不 一 致 。 ( 2 )法 向接 触 刚度 是影 响本 文有 限元 分 析 的关 键 因素 。 刚度越 大 ，渗透 就 越难 发 生 ，接 触压 力 也 就 越 大 ， 迭 代 次 数 也 就 越 多 ，也 就 越 难 收 敛 。 本 文 借 助 ANS YS提 供 的优 化 功 能 ，提 出利 用 实验 结 果 ， 设定 变量 参数 ，来反 分析 得 出准 确 的刚度 因子设 置 。 由 此 确 定 的 F KN 等 实 常 数 可 以 确 保 有 限 元 分 析 结 果 准 确可 靠 。这 一 方 法可 推广 应 用 到其 他 诸如 有 实验 值 、解 析 解 的情 况 ，确 定 的实 常 数可 作 为类 似 工程 有 限元分 析 的参考 。 ( 3)本 文 多处 将 有 限元 计算 值 与 实验 值 进行 对 比分 析 表 明数值 模 拟 结果 足 够精 确 ，所 选 用 的有 限元 分 析 步 骤 、 方 法 是 准 确 有 效 的 ，可 以 用 来 分 析 其他 类 似情 况 ，同时 也 给进 一 步深 入 研究 轨 道 的受 力性 能奠 定基 础 。 参考文献 ： 1 河海 大学 ，等 三峡水 利枢纽高压 闸门定轮 支承结构试验研究 R 2 0 0 1 2 S L 7 4 9 5 水利水电工程钢闸门设计规范 S 3 翁 晓 红 ，刘 雪 飞 ，涂 书 栋 压 铸 机 锁 模 机 构 的 接 触 非 线性 有 限元 分析 武汉大学学报 ：工学版 ，2 0 0 5 ，3 8 ( 5 ) ： 1 5 1 1 5 4 4 王晓明 ，桑芝富 接管弯矩作用 下补强圈与 容器 壳体间 的接触 特性 J 南京工业 大学学报 ，2 0 0 3 ，2 5 ( 5 ) ： 3 7 _ 4 1 5 吴玉峰 轮压荷载作用下梁的承载力研究 D 南京 ：河海大学 ， 2 o o 3 ( 责任 编辑刘 书秋 ) ( 上 接 第 5 O页 ) 目前 国 内 最 高 陡 的 人 工 顺 层 坡 ， 自 然 边 坡 和 人 工 开 挖 边 坡 高 达 7 9 4 m 和 5 1 3 n q ， 开 挖 过 程 中发 生 了 几 次 小 规 模 塌 方 。 由 于料 场 位 于 锦 屏 二 级 拦 河 闸 坝 下 游 附 近 ，参 建 各 方 高 度 重 视 ， 采 取 了 提 高 边 坡 等 级 、 加 强 支 护( 喷 锚 支 护 + 锚 索 加 固 ) 、 设 置 坡 面 和 坡 内 排 水 系 统 ，加 强 安 全 监 测 、及 时 支 护 等 综 合 措 施 ， 目前 开 挖 边 坡 整 体 处 于 稳 定 状 态 。 5 结语 工 程 经 验 表 明 。大 型 水 电 工 程 混 凝 土 骨 料 料 源 选 择 是 个 非 常 复 杂 、 需 要 慎 重 对 待 的 问 题 ，应 随 着 设 计 阶 段 进 展 不 断 加 深 地 质 勘 探 和 相 关 试 验 工 作 ， 囫W a r e r P o w e r V o z 3 7 N o 1 0 逐 步 深化 研 究 ，最 终选 择 储 量 足够 、强度 适 当 、原 岩 性 能 良好 、易 于 7 J n _ 、开挖 料 利 用适 当 、开 采 运 输合 理 的料源 方案 。 参考文献 ： f 1 邹丽春 小湾水电站工程的挑战与思考 J 水力发 电，2 0 1 0 ，3 6 ( 1 2) ：1 5 1 9 f 2 李太成 大理岩人 工骨料在水 电工程中的应 用实践 J 水 电站 设计，2 0 1 1 ，2 7 ( 2 ) ： 6 8 7 2 3 李光伟 人工 骨料 的特 性与高 拱坝混 凝土人工 骨料的选择 J 水电站设计 ，2 0 0 8 ，2 4 ( 3 ) ： 1 - 7 4 阮 光华 我国混凝 土骨料加工技 术的进展 J 建设机械技 术与 管 理 ，2 0 0 9 ( 1 ) ： 5 8 6 3 ( 责任 编辑周 晓蔚 ) 印 弛 m O m