高面膜堆石坝发展的需求与关键技术——高面膜堆石坝关键技术(一)

面膜堆石坝是指上游坝面用土工膜防渗的堆石坝。综述了面膜堆石坝半个世纪以来的发展状况,分析了该坝型的特点及该坝型技术在我国的使用现状与需求:面膜防渗结构具有渗透性低微、差异变形适应性强、施工简捷、工期短、造价低等特点;由于国外专利保护等原因,面膜堆石坝技术未能如面板堆石坝和碾压混凝土坝那样广泛交流与推广,自国外第一座面膜堆石坝建成以来,国内尚未建成一座高面膜堆石坝,而我国水电清洁能源的需求、许多深覆盖层坝址与黏土防渗体取土受到环境生态制约的状况,需要高面膜堆石坝发挥其作用,相应的设计分析技术需要较系统深入的研究梳理和集成。概述了该坝型关键技术研究的初步成果,包括高面膜堆石坝的周边夹具效应与设计方法、面膜双向拉伸分析方法、数值精细模拟方法、非散粒体面膜垫层技术、膜顶胀损缺性状量化分析方法。     

高面膜堆石坝发展的需求与关键技术

面膜堆石坝是指上游坝面用土工膜防渗的堆石坝。综述了面膜堆石坝半个世纪以来的发展状况,分析了该坝型的特点及该坝型技术在我国的使用现状与需求:面膜防渗结构具有渗透性低微、差异变形适应性强、施工简捷、工期短、造价低等特点;由于国外专利保护等原因,面膜堆石坝技术未能如面板堆石坝和碾压混凝土坝那样广泛交流与推广,自国外第一座面膜堆石坝建成以来,国内尚未建成一座高面膜堆石坝,而我国水电清洁能源的需求、许多深覆盖层坝址与黏土防渗体取土受到环境生态制约的状况,需要高面膜堆石坝发挥其作用,相应的设计分析技术需要较系统深入的研究梳理和集成。概述了该坝型关键技术研究的初步成果,包括高面膜堆石坝的周边夹具效应与设计方法、面膜双向拉伸分析方法、数值精细模拟方法、非散粒体面膜垫层技术、膜顶胀损缺性状量化分析方法。     

高面膜堆石坝防渗结构受力变形数值分析方法——高面膜堆石坝关键技术（四）

针对目前堆石坝面膜防渗结构数值计算和结构分析中所存在的问题,对传统的有限元数值计算模型进行了改造和完善,利用一种新的连接单元来模拟土工膜与下部垫层间的界面剪切特性,在提高土工膜防渗结构有限元分析23精度的同时不额外增加整体有限元计算的规模,从而能够大大提高计算效率;对于土工膜防渗结构在坝面四周锚固处可能出现的夹具效应,通过添加在锚固处的三维弹簧单元,实现了对锚固处土工膜受力变形特性的有效模拟。计算结果表明,堆石坝坝面防渗土工膜在坝面绝大部分处所受的拉力较小,而在坝面底部锚固处拉应力较大,易发生拉裂破坏。     

高面膜堆石坝面膜局部顶破、刺破概率分析方法——高面膜堆石坝关键技术（六）

针对堆石坝面膜与垫层颗粒间接触状态存在较大的随机性和无序性的问题,结合土工膜材料力学强度与抗顶破、刺破能力之间的关系,建立了一种简化条件下计算土工膜发生局部顶破、刺破概率的方法,并分析了垫层颗粒不同粒径、不同压力与土工膜局部顶破、刺破概率之间的关系,同时以某面膜防渗堆石坝为例,给出了在土工膜整体受力变形条件下堆石坝面膜防渗结构安全概率的分布情况。分析结果表明:压力越大、颗粒粒径越大,土工膜发生顶破、刺破的可能性越高,并且由于局部土工膜所受到的不平衡力的方向的不确定性,所以土工膜发生顶破、刺破的概率与颗粒粒径和压力具有明显的两段函数关系。     

高面膜堆石坝运行状态下土工膜双向拉伸力学特性——高面膜堆石坝关键技术(三)

针对目前我国土工膜防渗工程设计依然以单向拉伸试验结果为依据,而土工膜在堆石坝面防渗体实际运行中却处于双向拉伸应力状态的问题,采用自主研发的2种双向拉伸试验装置对堆石坝面防渗土工膜的双向拉伸力学特性进行试验研究。对堆石坝防渗常用的几种土工膜分别进行了不同双向拉伸状态下的力学特性试验,并和单向拉伸试验结果进行对比,得到了双向拉伸状态下土工膜的拉伸强度、延伸率、弹性模量和泊松比等力学参数以及真应力-真应变关系曲线。试验结果揭示了高面膜堆石坝防渗土工膜在真实工作状态中的受力变形特性及破坏机理,为面膜防渗体设计计算和受力变形数值分析提供了一定的理论基础和计算依据。     

混凝土面板堆石坝垫层料上游坡面施工技术简介

介绍了面板堆石坝的特点及垫层料上游坡面的主要施工方法,以及斜坡碾压固坡技术、挤压边墙施工技术、移动边墙施工技术和翻模固坡技术的施工工艺流程,及其在工程实施中的应用效果。     

万安溪混凝土面板堆石坝垫层料特性及试验研究

万安溪混凝土面板堆石坝垫层料是利用坚硬的花岗岩人工轧制碎石与风化花岗岩粗砂掺和而成。经过坝面现场试验研究，其物理力学性能良好，可满足垫层料作为传力结构，抗渗第二道防线的要求，而且经济效益显著，这一新技术为垫层料料源开辟了新的途径。     

混凝土面板坝碎石垫层料最佳级配试验研究

混凝土面板坝碎石垫层料的最佳级配是d20＝0．25－1．5mm，粒径小于5mm的颗粒含量应在30％－60％，最大粒径为40－100mm，相对密度Dr＞0．7，这时，碎石垫层料的渗透系数满足（10^-3－10^-4)cm/s数量级，且具有较高的抗剪强度，设计垫层料的反滤层时考虑渗流方向向下，无需采用保护细料的原则，可直接用太沙基准则。     

高混凝土面板坝面板应力分析现状

结合水布垭混凝土面板坝应力变形计算，对当前混凝土面板应力分析的现状进行了阐述。指出了存在的问题与不足，即如何模拟大坝的施工与蓄水过程，如何反映堆石体及接缝的应力变形特征，如何考虑混凝土面板与垫层之间的相互作用，都会影响到面板应力的计算结果，对几何边界条件的处理，单元网格的划分也会对面板的计算应国产生一定的影响。指出：要使计算的面板应力与实际应力相符，必须在已有工作的基础上加大室内试验力度，对堆石林流变特性，面板与垫层的相互作用，接缝应力变形特性进行全面而深入的研究。     

葛洲坝工程水工钢结构防腐蚀概述

介绍了葛洲坝所处的水环境介质、喷锌保护方案的技术要求以及第一、二期工程中钢结构防腐过程及保护效果,说明喷锌方案是成功的.侧重介绍用BW9300系列涂料解决了机组拦污栅的防腐,用环氧金刚砂解决了大型弧门面板底缘及底坎的冲蚀磨损,以及用YHR抗气蚀材料解决了船闸反弧门的气蚀问题.简析了二期工程预喷锌、铝失效的原因.对类似工程的防腐有借鉴参考作用.     

爆破堆石坝堆石体主要工程地质研究

定向爆破筑坝是爆破岩体工程地质力学、爆炸力学、爆破工程学相互交叉、渗透并有机结合而形成的一种筑坝技术,他具有节省筑坝石方施工工程的造价,加快施工进度的优点.然而,爆破筑坝技术在水利建设筑坝中的应用,还须进一步研究解决爆破堆积物本身工程地质问题及水文地质问题以及周边影响带的同类问题.以己衣水库为例对爆破堆石坝堆石体的工程地质问题进行了研究.     

面板坝坝面溢流试验研究

根据保尔德面板坝坝面溢流的模型试验，阐述了钢筋砼衬砌护面的设计特点及稳定条件，为该工程提出了较合理的护面体型布置、陡槽边墙分段的连接形式及其稳定性试验成果。     

混凝土面板堆石坝筑坝材料工程特性研究

水布垭工程正在进行可行性研究。混凝土面板堆石坝方案，坝高２３３ｍ，大大超过国内外已建和在建的同类坝型中的是高面板堆石坝设计工作中的关键工作之一。为此，针对水布垭工程的具体情况，对筑坝材料的级配，压实密度孔隙率，压缩模一，排水性能，强度和应力应变等特性进行了大量的室内外试验研究。     

盘石头水库混凝土面板堆石坝次堆石区坝料设计

本文根据大型室内坝料试验、计算和监测成果，分析了盘石头混凝土面板堆石坝在下游次堆石区利用工程开挖的软弱页岩堆石料和含泥灰岩堆石料的可行性。研究表明，该页岩坝料虽然力学性质软弱，但仍适于坝体下游干燥区筑坝之用；含泥量在10％以下的灰岩坝料无论是强度、变形和渗透性，均和不含泥的灰岩堆石料接近，硬岩堆石料含泥量标准适当放宽是合理的。