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现代混凝土面板堆石坝的经验设计
发布时间:2022年06月01日

现代混凝土面板堆石坝的经验设计可以概括为以下要点[2,3]

1) 经验确定坝体分区,规定了用硬岩堆石和砂砾石填筑的坝体分区、各区筑坝材料和填筑标准。强调堆石坝体上游部分应具有低压缩性,下游部分不要求低压缩性。我国的面板堆石坝设计规范还建议了各区坝料填筑标准:垫层区、过渡区、主堆石区和下游堆石区的填筑标准分别是孔隙率 15 %  ~ 20 % 、 18 %  ~ 22 % 、 20 % ~ 25 % 和 23 % ~ 28 % 。

2) 经验确定垫层料的颗粒级配,典型的是 J.L.Sherard 在 1985 年建议的颗粒级配。

3) 经验确定坝坡,筑坝材料为硬岩堆石料时,上下游坝坡为 1∶1.3 ~ 1∶1.4,筑坝材料为软岩堆石料或砂砾石料时, 上下游坝坡一般为 1 ∶1.5 ~ 1∶1.6 。

4) 经验确定面板厚度,经验公式 = 0.3 + αH,式中,为面板厚度,m;经验系数 α 为 0.002 ~ 0.0035,大多数面板堆石坝选取 0.003;H 为计算断面至面板顶部的垂直距离或该点水头,m。

5) 经验确定面板混凝土强度和抗渗等级,分别要求不低于 C25 和 W8 。

6) 经验确定面板分缝,垂直缝间距一般取 12 ~18 m,两岸坝肩附近部位面板垂直缝间距取其一半左右。

7) 经验确定面板配筋率,垂直向(顺坡向)配筋率通常为 0.35 % ~ 0.40 %,水平向(坝轴向)配筋率通常为 0.30 % ~ 0.35 %,周边缝附近配筋率为 0.5 % 。

8) 经验确定趾板宽度,1983 年建成的萨尔瓦琴娜坝依据趾板岩石地基的容许水力梯度来确定趾板宽度,成为后续建造的混凝土面板堆石坝工程仿效的实例。

9) 经验确定接缝止水结构和止水材料,自 1980 年阿里亚坝采用三道止水的周边缝止水结构以后,国内外高混凝土面板堆石坝周边缝都采用这种形式的止水结构,即顶部玛王帝脂嵌缝材料,中部 PVC 止水,底部铜片止水。

数十年经验设计主要是基于下列观点[1~4]:绝大部分库水荷载通过上游堆石体作用在坝轴线上游的坝基;不需要进行坝坡抗滑稳定计算分析;碾压堆石体对渗流是稳定的。

根据以往经验,J.B.Cooke 在 1984 年提出了高 244 m 的混凝土面板堆石坝的坝体分区[1],如图 1 所示。

图1 设想的高 244 m 的混凝土面板堆石坝分区设计

Fig.1 Dam zoning of 244 m high concrete face rockfill dams conceived