蒙特卡罗技术的胶凝砂砾石坝施工定额编制

年月 水利学报 第卷第期 收稿日期 基金项目水利部计划项目 作者简介贾金生男河南民权人教授级高级工程师主要从事拱坝结构分析面板坝防渗体系及胶凝砂砾石坝的研究 文章编号 胶凝砂砾石坝材料特性研究及工程应用 贾金生马锋玲李新宇陈祖坪 中国水利水电科学研究院北京首钢工学院北京 摘要本文阐述了胶凝砂砾石坝的起源和发展情况根据福建街面水电站下游围堰的施工要求即施工期作为挡 水堰运行期作为量水堰设计了围堰坝体的断面对堰体的应力稳定和渗流进行了分析提出了材料的性能参数 要求并探讨了胶凝砂砾石材料的渗透溶蚀性能研究结果表明采用当地天然砂砾石掺入水泥和粉煤灰各 ?其龄期抗压强度等级可达到并满足围堰的力学稳定防渗和抗溶蚀要求缩短了工期降低了 造价 关键词胶凝砂砾石坝渗透溶蚀围堰材料特性抗压强度 中图分类号文献标识码 研

胶凝砂砾石筑坝就是将土石坝和混凝土重力坝综合的一种新坝型,通过材料特性、断面设计、稳定计算、防渗结构和溢洪结构等几个方面,对胶凝砂砾石坝这一新坝型的设计进行了探讨。

结合胶凝砂砾石材料力学特性及坝体剖面设计理论，研究胶凝砂砾石坝的剖面形式及相应的控制标准。按土石坝设计理论：当胶凝砂砾石材料抗压强度低于3mpa时，坝体剖面形式属于土石坝断面形式，应按土石坝设计理论进行设计；当材料抗压强度大于6mpa时，坝体剖面形式属于重力坝断面形式，应按重力坝设计理论进行设计；抗压强度为3～6mpa时，剖面设计既要考虑坝体整体稳定性、坝体应力状况，又要考虑坝坡的自身稳定及坝体局部抗剪强度。按重力坝设计理论：当胶凝砂砾石材料抗剪强度指标足够大时，需控制坝踵处不出现拉应力，最经济剖面为直角梯形；随着坝体抗剪强度指标的降低，最经济剖面逐步由直角梯形向对称梯形过渡，此时稳定安全系数和坝踵拉应力都需要控制；当胶凝砂砾石材料抗剪强度指标过低时，采用对称梯形剖面，此时坝体不会产生拉压力，需控制坝体整体稳定安全系数满足规范要求。

胶凝砂砾石坝是设计理念和施工方法介于碾压混凝土坝与面板堆石坝之间的一种新坝型,目前应用不多,技术标准制订工作刚起步不久。该文介绍胶凝砂砾石坝在福建省宁德洪口水电站上游主围堰、福建省尤溪街面水电站下游量水堰、云南省大理功果桥水电站上游围堰护面、贵州省沿河沙沱水电站左岸大坝下游围堰等工程应用情况及所取得的技术发展,供参考。

本文以翁吟河水生态拦水堰工程胶凝砂砾石坝为研究对象,采用刚体极限平衡法和材料力学法对胶凝砂砾石材料坝进行稳定及应力计算,供同类工程参考.

大同市守口堡水库大坝为我国首座胶凝砂砾石坝。文中以大同市守口堡水库为实例,施工中综合考虑胶凝砂砾石强度、压实密度、温度、湿度、日照等因素,层面处理以露出砂粒、小石,且不破坏已凝结的胶凝砂砾石为准,通过试验确定了不同气候条件下层面处理时间、砂浆从开始拌和到上层胶凝砂砾石铺设的最长允许时间、砂浆铺设厚度等参数,形成了完整的胶凝砂砾石填筑层面施工处理方法。

胶凝砂砾石坝是介于混凝土重力坝与堆石坝之间的新坝型。目前，胶凝砂砾石坝的建基面设计仍参照混凝土重力坝的建基面设计要求。针对胶凝砂砾石坝与混凝土重力坝结构的差异性，提出了胶凝砂砾石坝坝基的地质适应性问题。通过现场的弹性波试验与原位剪切试验，坝基的强度及抗滑稳定性可以满足设计要求，证明适当放宽胶凝砂砾石坝建基面要求，不仅技术上是可行的，而且可以减少工程量，节约资金，降低工程投资。

以大同守口堡水库为例,详细介绍了胶凝砂砾石与常态混凝土、岸坡等结合部位的施工工艺及其操作要点,变态混凝土施工技术在胶凝砂砾石坝施工中的应用,成功解决了胶凝砂砾石铺筑过程中坝肩两岸坡及常态混凝土周边无法碾压的问题,值得同类工程推广借鉴。

为研究胶凝砂砾石料的动力特性,采用大型动力三轴试验仪进行胶凝掺量为60kg/m3的胶凝砂砾石料的动力试验,分析了材料最大动弹性模量与围压之间的关系,推导了非线性动弹性模量及阻尼比的表达式。试验结果表明:胶凝砂砾石料的动应力动应变关系具有明显的非线性特征,且受围压的影响较大;材料动弹性模量随动应变的增大而减小,而阻尼比则相应增大,并趋于某最大值;动应变一定时,围压增大引起材料动弹性模量增大,而阻尼比则随之减小。

水库大坝作用非常大,可以解决当地农户的灌溉问题,有效进行水利发电,还可以在防洪抗灾中发挥作用,在一些特殊地方,可以结合当地材料特点建设胶凝砂砾石坝.下面就结合具体案例,分析胶凝砂砾石坝结构设计情况,希望给有关人士一些借鉴.

文章针对胶凝砂砾土坝不同层面间的结合性能因层面结合处理方式不同而变化展开研究。

年月 水利学报 第卷第期 收稿日期 基金项目水利部计划项目 作者简介贾金生男河南民权人教授级高级工程师主要从事拱坝结构分析面板坝防渗体系及胶凝砂砾石坝的研究 文章编号 胶凝砂砾石坝材料特性研究及工程应用 贾金生马锋玲李新宇陈祖坪 中国水利水电科学研究院北京首钢工学院北京 摘要本文阐述了胶凝砂砾石坝的起源和发展情况根据福建街面水电站下游围堰的施工要求即施工期作为挡 水堰运行期作为量水堰设计了围堰坝体的断面对堰体的应力稳定和渗流进行了分析提出了材料的性能参数 要求并探讨了胶凝砂砾石材料的渗透溶蚀性能研究结果表明采用当地天然砂砾石掺入水泥和粉煤灰各 ?其龄期抗压强度等级可达到并满足围堰的力学稳定防渗和抗溶蚀要求缩短了工期降低了 造价 关键词胶凝砂砾石坝渗透溶蚀围堰材料特性抗压强度 中图分类号文献标识码 研

守口堡水库大坝采用的是胶凝砂砾石坝。这是我国首次将这种新坝型用于永久性水利工程中。结合工程当地材料情况,并同国内外工程进行类比,对坝体断面、坝体材料分区、建基面设置、泄洪建筑物布置等方面进行分析研究,得出了守口堡水库胶凝砂砾石坝的合理设计方案。守口堡水库胶凝砂砾石坝最大坝高为61.6m。坝体断面型式为上下游坡比1:0.6的梯形断面。按照材料性能的不同,大坝断面划分成6个分区。大坝主体为胶凝砂砾石。坝体上下游分别设置防渗层和保护层、大坝建基面比混凝土重力坝放宽、泄洪建筑物布置于坝体。

通过研究地基土指标，由施工期指标进入蓄水期指标时完建坝体与地基应力场的重分布，结果表明，重分布的变幅是相当巨大的，甚至于会影响到在砂砾石地基上能否建造某种胶凝砂砾石坝的决策。故对此进行分析研究，分析地基土含水量饱和工况强度。

砂砾石回填 一、施工流程 施工测量→施工准备→拌合砂砾石→分层摊铺→分层碾压→检测（符合规范 要求后）→数据整理（报审） 二、施工方法 （一）施工测量 施工之前复测导线点坐标、水准点高程及原地面高程，并进行资料整理及横、 纵断面绘制。拟定试验段报审通过之后进行试验段施工测量工作，采用全站仪, 根据本段对应的路基设计图纸及加宽要求放出该段路基中边桩，沿路基纵向每 10m设一对标高指示桩，进行水平测量，并在指示桩上准确标出实施层顶标高， 设置明显标记，以控制填料的松铺厚度。将松铺厚度标识于中、边桩上，并挂线 施工。 （二）施工准备 材料准备：砂砾石路基填筑材料采用襄阳本地区的砂砾石。按照砾石和清沙 比例为6:4均匀参合。砂砾应质地坚硬，含泥量不应大于5%，砾石颗粒中细长 及扁平颗粒的含量不应超过20%。施工前，参照该段设计工程量进行材料选比， 按计划组织进场储备，所有进场材

工程 砂砾石回填单元工程施工质量验收评定表 单位工程名称单元工程量 分部工程名称施工单位 单元工程名称、部位施工日期年月日－年月日 项次检验项目质量要求检查记录合格数 合格率 （%） 主 控 项 目 1铺料厚度 铺料厚度均匀，表面平整，边线 整齐，允许偏差不大于铺料厚度的 10%，且不应超厚 2岸坡接合处铺料 纵横向接合部应符合设计要求； 岸坡接合处的填料不得分离、架空 一 般 项 目 1铺填层面外观 砂砾料铺填力求均衡上升，无团 块、无粗粒集中 2富裕铺填宽度 富裕铺填宽度满足压实质量要 求，检测点允许偏差0-10cm 3铺填边线 铺填边线应有一定宽裕度（符合 设计要求） 施工 单位 自评 意见 主控项目检验点全部合格，一般项目逐项检验点的合格率均不小于_____%，且不合格点不集中 分布，各项报验资料_____sl631—2012的要求

现代工程技术的长足发展,让我国西部强震区建设高混凝土面板和沥青心墙砂砾石坝成为可能。在分析国内外砂砾石坝的基础上,对砂砾石筑坝的工程特性、填筑标准与材料分区进行了研究,提出了解决其抗震稳定性的措施,包括合理的坝体材料分区设计、加强坝体抗震措施和施工技术进步等。

针对胶凝砂砾石坝坝型比选尚缺乏系统分析的现状,分析了胶凝砂砾石坝大坝建设的工程适应性,总结了影响胶凝砂砾石坝坝型比选的主要因素,提出了相应的坝型评价指标,采用多属性决策经典理论和方法,运用改进层次分析法、熵权法进行组合赋权,建立胶凝砂砾石坝型比选模型。结合nh水库大坝工程实例,以matlab软件为工具,编程实现了该工程坝型比选决策过程,比选结果与可行性研究报告推荐坝型一致,验证了该比选模型的有效性,可为类似工程提供参考。

新疆吉勒布拉克面板堆石坝陡坡采用胶凝砂砾石技术,本文从工程实际需要、胶凝砂砾石特点、现场施工情况及运用的效果等方面进行了介绍,可供类似工程参考。

胶凝砂砾石材料单轴和三轴试验结果表明,胶凝砂砾石材料应力应变关系具有明显的非线性特征。通过三轴试验,得出应力应变关系曲线,针对邓肯-张模型对胶凝砂砾石的适用性进行了分析研究。基于虚加刚性弹簧法,计算分析数据验证了邓肯-张模型求解弹性模量的合理性,对邓肯-张模型不能准确描述体变特性与泊松比参数问题,提出了改进模型。

为了研究胶凝砂砾石料动力特性,采用大型动三轴仪压缩试验,分析该材料在动荷载作用下的动应力—动应变关系和阻尼比的变化规律。结果表明:胶凝砂砾石料的动应力—动应变关系曲线呈非线性特征,由包络曲线可以将胶凝砂砾石料压缩过程大致分为压密、弹性、屈服、应变软化等4个阶段,且该材料的峰值强度随围压增加而增大；在同一围压作用下,随动应变的增大,阻尼比先减小趋于平缓后增大；在相同应变条件下,阻尼比随着围压增加而减小。

采用三因素三水平正交试验、ppr分析法和ppr单因素仿真分析法,探究胶凝材料用量、水灰比及细料含量对富胶凝砂砾石抗压及抗冻性能影响的规律。研究结果表明:胶凝材料用量对富胶凝砂砾石影响程度最大,水灰比次之,细料含量最小。根据投影寻踪仿真单因素分析法得出,随着胶凝材料用量的增加,抗压强度先快速增大随后增幅逐渐平缓；相反,抗冻性能先平缓增大,当胶凝材料用量大于250kg/m~3时增幅变大。细料含量对富胶凝砂砾石抗冻性能与抗压强度的影响规律相似,随着细料含量的增加,抗压及抗冻性能都随之增大,且在细料含量大于27.5%时,增幅逐渐趋于平缓。富胶凝砂砾石抗压及抗冻性能随着水灰比增大而增强,当水灰比大于0.45时出现峰值后下降。