蒙特卡羅技術(shù)的膠凝砂礫石壩施工定額編制

年月 水利學(xué)報 第卷第期 收稿日期 基金項目水利部計劃項目 作者簡介賈金生男河南民權(quán)人教授級高級工程師主要從事拱壩結(jié)構(gòu)分析面板壩防滲體系及膠凝砂礫石壩的研究 文章編號 膠凝砂礫石壩材料特性研究及工程應(yīng)用 賈金生馬鋒玲李新宇陳祖坪 中國水利水電科學(xué)研究院北京首鋼工學(xué)院北京 摘要本文闡述了膠凝砂礫石壩的起源和發(fā)展情況根據(jù)福建街面水電站下游圍堰的施工要求即施工期作為擋 水堰運行期作為量水堰設(shè)計了圍堰壩體的斷面對堰體的應(yīng)力穩(wěn)定和滲流進行了分析提出了材料的性能參數(shù) 要求并探討了膠凝砂礫石材料的滲透溶蝕性能研究結(jié)果表明采用當?shù)靥烊簧暗[石摻入水泥和粉煤灰各 ?其齡期抗壓強度等級可達到并滿足圍堰的力學(xué)穩(wěn)定防滲和抗溶蝕要求縮短了工期降低了 造價 關(guān)鍵詞膠凝砂礫石壩滲透溶蝕圍堰材料特性抗壓強度 中圖分類號文獻標識碼 研

膠凝砂礫石筑壩就是將土石壩和混凝土重力壩綜合的一種新壩型,通過材料特性、斷面設(shè)計、穩(wěn)定計算、防滲結(jié)構(gòu)和溢洪結(jié)構(gòu)等幾個方面,對膠凝砂礫石壩這一新壩型的設(shè)計進行了探討。

結(jié)合膠凝砂礫石材料力學(xué)特性及壩體剖面設(shè)計理論，研究膠凝砂礫石壩的剖面形式及相應(yīng)的控制標準。按土石壩設(shè)計理論：當膠凝砂礫石材料抗壓強度低于3mpa時，壩體剖面形式屬于土石壩斷面形式，應(yīng)按土石壩設(shè)計理論進行設(shè)計；當材料抗壓強度大于6mpa時，壩體剖面形式屬于重力壩斷面形式，應(yīng)按重力壩設(shè)計理論進行設(shè)計；抗壓強度為3～6mpa時，剖面設(shè)計既要考慮壩體整體穩(wěn)定性、壩體應(yīng)力狀況，又要考慮壩坡的自身穩(wěn)定及壩體局部抗剪強度。按重力壩設(shè)計理論：當膠凝砂礫石材料抗剪強度指標足夠大時，需控制壩踵處不出現(xiàn)拉應(yīng)力，最經(jīng)濟剖面為直角梯形；隨著壩體抗剪強度指標的降低，最經(jīng)濟剖面逐步由直角梯形向?qū)ΨQ梯形過渡，此時穩(wěn)定安全系數(shù)和壩踵拉應(yīng)力都需要控制；當膠凝砂礫石材料抗剪強度指標過低時，采用對稱梯形剖面，此時壩體不會產(chǎn)生拉壓力，需控制壩體整體穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

膠凝砂礫石壩是設(shè)計理念和施工方法介于碾壓混凝土壩與面板堆石壩之間的一種新壩型,目前應(yīng)用不多,技術(shù)標準制訂工作剛起步不久。該文介紹膠凝砂礫石壩在福建省寧德洪口水電站上游主圍堰、福建省尤溪街面水電站下游量水堰、云南省大理功果橋水電站上游圍堰護面、貴州省沿河沙沱水電站左岸大壩下游圍堰等工程應(yīng)用情況及所取得的技術(shù)發(fā)展,供參考。

本文以翁吟河水生態(tài)攔水堰工程膠凝砂礫石壩為研究對象,采用剛體極限平衡法和材料力學(xué)法對膠凝砂礫石材料壩進行穩(wěn)定及應(yīng)力計算,供同類工程參考.

大同市守口堡水庫大壩為我國首座膠凝砂礫石壩。文中以大同市守口堡水庫為實例,施工中綜合考慮膠凝砂礫石強度、壓實密度、溫度、濕度、日照等因素,層面處理以露出砂粒、小石,且不破壞已凝結(jié)的膠凝砂礫石為準,通過試驗確定了不同氣候條件下層面處理時間、砂漿從開始拌和到上層膠凝砂礫石鋪設(shè)的最長允許時間、砂漿鋪設(shè)厚度等參數(shù),形成了完整的膠凝砂礫石填筑層面施工處理方法。

膠凝砂礫石壩是介于混凝土重力壩與堆石壩之間的新壩型。目前，膠凝砂礫石壩的建基面設(shè)計仍參照混凝土重力壩的建基面設(shè)計要求。針對膠凝砂礫石壩與混凝土重力壩結(jié)構(gòu)的差異性，提出了膠凝砂礫石壩壩基的地質(zhì)適應(yīng)性問題。通過現(xiàn)場的彈性波試驗與原位剪切試驗，壩基的強度及抗滑穩(wěn)定性可以滿足設(shè)計要求，證明適當放寬膠凝砂礫石壩建基面要求，不僅技術(shù)上是可行的，而且可以減少工程量，節(jié)約資金，降低工程投資。

以大同守口堡水庫為例,詳細介紹了膠凝砂礫石與常態(tài)混凝土、岸坡等結(jié)合部位的施工工藝及其操作要點,變態(tài)混凝土施工技術(shù)在膠凝砂礫石壩施工中的應(yīng)用,成功解決了膠凝砂礫石鋪筑過程中壩肩兩岸坡及常態(tài)混凝土周邊無法碾壓的問題,值得同類工程推廣借鑒。

為研究膠凝砂礫石料的動力特性,采用大型動力三軸試驗儀進行膠凝摻量為60kg/m3的膠凝砂礫石料的動力試驗,分析了材料最大動彈性模量與圍壓之間的關(guān)系,推導(dǎo)了非線性動彈性模量及阻尼比的表達式。試驗結(jié)果表明:膠凝砂礫石料的動應(yīng)力動應(yīng)變關(guān)系具有明顯的非線性特征,且受圍壓的影響較大;材料動彈性模量隨動應(yīng)變的增大而減小,而阻尼比則相應(yīng)增大,并趨于某最大值;動應(yīng)變一定時,圍壓增大引起材料動彈性模量增大,而阻尼比則隨之減小。

水庫大壩作用非常大,可以解決當?shù)剞r(nóng)戶的灌溉問題,有效進行水利發(fā)電,還可以在防洪抗災(zāi)中發(fā)揮作用,在一些特殊地方,可以結(jié)合當?shù)夭牧咸攸c建設(shè)膠凝砂礫石壩.下面就結(jié)合具體案例,分析膠凝砂礫石壩結(jié)構(gòu)設(shè)計情況,希望給有關(guān)人士一些借鑒.

文章針對膠凝砂礫土壩不同層面間的結(jié)合性能因?qū)用娼Y(jié)合處理方式不同而變化展開研究。

年月 水利學(xué)報 第卷第期 收稿日期 基金項目水利部計劃項目 作者簡介賈金生男河南民權(quán)人教授級高級工程師主要從事拱壩結(jié)構(gòu)分析面板壩防滲體系及膠凝砂礫石壩的研究 文章編號 膠凝砂礫石壩材料特性研究及工程應(yīng)用 賈金生馬鋒玲李新宇陳祖坪 中國水利水電科學(xué)研究院北京首鋼工學(xué)院北京 摘要本文闡述了膠凝砂礫石壩的起源和發(fā)展情況根據(jù)福建街面水電站下游圍堰的施工要求即施工期作為擋 水堰運行期作為量水堰設(shè)計了圍堰壩體的斷面對堰體的應(yīng)力穩(wěn)定和滲流進行了分析提出了材料的性能參數(shù) 要求并探討了膠凝砂礫石材料的滲透溶蝕性能研究結(jié)果表明采用當?shù)靥烊簧暗[石摻入水泥和粉煤灰各 ?其齡期抗壓強度等級可達到并滿足圍堰的力學(xué)穩(wěn)定防滲和抗溶蝕要求縮短了工期降低了 造價 關(guān)鍵詞膠凝砂礫石壩滲透溶蝕圍堰材料特性抗壓強度 中圖分類號文獻標識碼 研

守口堡水庫大壩采用的是膠凝砂礫石壩。這是我國首次將這種新壩型用于永久性水利工程中。結(jié)合工程當?shù)夭牧锨闆r,并同國內(nèi)外工程進行類比,對壩體斷面、壩體材料分區(qū)、建基面設(shè)置、泄洪建筑物布置等方面進行分析研究,得出了守口堡水庫膠凝砂礫石壩的合理設(shè)計方案。守口堡水庫膠凝砂礫石壩最大壩高為61.6m。壩體斷面型式為上下游坡比1:0.6的梯形斷面。按照材料性能的不同,大壩斷面劃分成6個分區(qū)。大壩主體為膠凝砂礫石。壩體上下游分別設(shè)置防滲層和保護層、大壩建基面比混凝土重力壩放寬、泄洪建筑物布置于壩體。

通過研究地基土指標，由施工期指標進入蓄水期指標時完建壩體與地基應(yīng)力場的重分布，結(jié)果表明，重分布的變幅是相當巨大的，甚至于會影響到在砂礫石地基上能否建造某種膠凝砂礫石壩的決策。故對此進行分析研究，分析地基土含水量飽和工況強度。

砂礫石回填 一、施工流程 施工測量→施工準備→拌合砂礫石→分層攤鋪→分層碾壓→檢測（符合規(guī)范 要求后）→數(shù)據(jù)整理（報審） 二、施工方法 （一）施工測量 施工之前復(fù)測導(dǎo)線點坐標、水準點高程及原地面高程，并進行資料整理及橫、 縱斷面繪制。擬定試驗段報審?fù)ㄟ^之后進行試驗段施工測量工作，采用全站儀, 根據(jù)本段對應(yīng)的路基設(shè)計圖紙及加寬要求放出該段路基中邊樁，沿路基縱向每 10m設(shè)一對標高指示樁，進行水平測量，并在指示樁上準確標出實施層頂標高， 設(shè)置明顯標記，以控制填料的松鋪厚度。將松鋪厚度標識于中、邊樁上，并掛線 施工。 （二）施工準備 材料準備：砂礫石路基填筑材料采用襄陽本地區(qū)的砂礫石。按照礫石和清沙 比例為6:4均勻參合。砂礫應(yīng)質(zhì)地堅硬，含泥量不應(yīng)大于5%，礫石顆粒中細長 及扁平顆粒的含量不應(yīng)超過20%。施工前，參照該段設(shè)計工程量進行材料選比， 按計劃組織進場儲備，所有進場材

工程 砂礫石回填單元工程施工質(zhì)量驗收評定表 單位工程名稱單元工程量 分部工程名稱施工單位 單元工程名稱、部位施工日期年月日－年月日 項次檢驗項目質(zhì)量要求檢查記錄合格數(shù) 合格率 （%） 主 控 項 目 1鋪料厚度 鋪料厚度均勻，表面平整，邊線 整齊，允許偏差不大于鋪料厚度的 10%，且不應(yīng)超厚 2岸坡接合處鋪料 縱橫向接合部應(yīng)符合設(shè)計要求； 岸坡接合處的填料不得分離、架空 一 般 項 目 1鋪填層面外觀 砂礫料鋪填力求均衡上升，無團 塊、無粗粒集中 2富裕鋪填寬度 富裕鋪填寬度滿足壓實質(zhì)量要 求，檢測點允許偏差0-10cm 3鋪填邊線 鋪填邊線應(yīng)有一定寬裕度（符合 設(shè)計要求） 施工 單位 自評 意見 主控項目檢驗點全部合格，一般項目逐項檢驗點的合格率均不小于_____%，且不合格點不集中 分布，各項報驗資料_____sl631—2012的要求

現(xiàn)代工程技術(shù)的長足發(fā)展,讓我國西部強震區(qū)建設(shè)高混凝土面板和瀝青心墻砂礫石壩成為可能。在分析國內(nèi)外砂礫石壩的基礎(chǔ)上,對砂礫石筑壩的工程特性、填筑標準與材料分區(qū)進行了研究,提出了解決其抗震穩(wěn)定性的措施,包括合理的壩體材料分區(qū)設(shè)計、加強壩體抗震措施和施工技術(shù)進步等。

針對膠凝砂礫石壩壩型比選尚缺乏系統(tǒng)分析的現(xiàn)狀,分析了膠凝砂礫石壩大壩建設(shè)的工程適應(yīng)性,總結(jié)了影響膠凝砂礫石壩壩型比選的主要因素,提出了相應(yīng)的壩型評價指標,采用多屬性決策經(jīng)典理論和方法,運用改進層次分析法、熵權(quán)法進行組合賦權(quán),建立膠凝砂礫石壩型比選模型。結(jié)合nh水庫大壩工程實例,以matlab軟件為工具,編程實現(xiàn)了該工程壩型比選決策過程,比選結(jié)果與可行性研究報告推薦壩型一致,驗證了該比選模型的有效性,可為類似工程提供參考。

新疆吉勒布拉克面板堆石壩陡坡采用膠凝砂礫石技術(shù),本文從工程實際需要、膠凝砂礫石特點、現(xiàn)場施工情況及運用的效果等方面進行了介紹,可供類似工程參考。

膠凝砂礫石材料單軸和三軸試驗結(jié)果表明,膠凝砂礫石材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系具有明顯的非線性特征。通過三軸試驗,得出應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線,針對鄧肯-張模型對膠凝砂礫石的適用性進行了分析研究?；谔摷觿傂詮椈煞?計算分析數(shù)據(jù)驗證了鄧肯-張模型求解彈性模量的合理性,對鄧肯-張模型不能準確描述體變特性與泊松比參數(shù)問題,提出了改進模型。

為了研究膠凝砂礫石料動力特性,采用大型動三軸儀壓縮試驗,分析該材料在動荷載作用下的動應(yīng)力—動應(yīng)變關(guān)系和阻尼比的變化規(guī)律。結(jié)果表明:膠凝砂礫石料的動應(yīng)力—動應(yīng)變關(guān)系曲線呈非線性特征,由包絡(luò)曲線可以將膠凝砂礫石料壓縮過程大致分為壓密、彈性、屈服、應(yīng)變軟化等4個階段,且該材料的峰值強度隨圍壓增加而增大；在同一圍壓作用下,隨動應(yīng)變的增大,阻尼比先減小趨于平緩后增大；在相同應(yīng)變條件下,阻尼比隨著圍壓增加而減小。

守口堡水庫壩型為膠凝砂礫石壩,它是我國水利工程中在建的首座膠凝砂礫石壩。文中通過大量的室內(nèi)外試驗,對壩基建基面的工程地質(zhì)特性和筑壩砂礫料的物理力學(xué)性質(zhì)進行了研究,提供了壩基建基面選擇和壩體筑壩材料選用的有關(guān)地質(zhì)參數(shù)和建議,為工程設(shè)計提供了地質(zhì)依據(jù)。