新疆沥青混凝土心墙坝关键技术研究浅谈.pdf
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1、科研与管理 水利规划与设计 2 0 1 2 年第 2期 新疆沥青混凝土心墙坝关键技术 研究浅谈 余华英韩守都 ( 新疆水利水电勘测设计研究院 新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 0 0 ) 【 摘要】 沥青混凝土具有极大的延展性、 耐久性和近乎绝对的不透水性, 这些特性对于许多水工建筑物来说, 是十分有利的。因此,沥青混凝土作为水工建筑物防渗材料,具有广阔的应运前景。对于缺乏黏土料源、多雨 地区的坝址,沥青混凝土防渗结构尤为适用。新疆有着优质石油沥青的产地一克拉玛依,沥青料源无论从质量、 产量还是运距来说都具有得天独厚的优势。 【 关键词】 沥青混凝土 防渗材料关键技术 设计理念 【中图分类号】T
2、V6 4 0 3 1 【 文献标识符】 B 【 文章编号】 1 6 7 2 - 2 4 6 9 ( 2 0 1 2 ) 0 2 0 0 5 3 0 3 D O I 编码 】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 - 2 4 6 9 2 0 1 2 0 2 0 1 7 1 基本情况 沥青混凝土具有极大的延展性、耐久性和近乎 绝对的不透水性,这些特性对于许多水工建筑物来 说,是十分有利的,因而具有广阔的应用前景。对 于缺乏黏土料源 、多雨地区、地质条件较差和交通 不发达 的坝址,沥青混凝土防渗结构尤为适用。 自 1 9 4 9年葡萄牙建成 了Va l e d e c a i
3、o沥青心墙 坝 , 1 9 6 2年第一座采用机械压实的沥青混凝土心墙 坝在德 国建成,此后在世界范围内建成近 1 0 0座沥 青心墙坝,其 中绝大多数为碾压式沥青心墙坝 。心 墙高度最高的是挪威的 S t o r g l o mv a t n坝,高 1 2 5 m。 在我国 1 0 4 m 高的三峡茅坪溪沥青混凝土心墙坝、 1 2 5 5 m 高的四川冶勒水 电站、东北尼尔基、河北张 家湾 、河南宝泉等工程 ,均 已经或正准备采用沥青 混凝土作为防渗结构的主要建筑材料 。我国正在设 计的有 1 7 0 m高的去学坝。 1 9 8 8 年第 1 6 届国际大 坝会议上 曾提 出沥青混凝土心墙坝
4、是今后高土石 坝建设最有竞争力的坝型之一。可以预见,水工沥 青混凝土防渗技术应用前景将越来越广阔。 沥青混凝土有 良好的抗渗性 、极佳的柔性变形 特征 以及 自愈闭合 的功能。 因而 , 对位于软弱岩层 、 深厚覆盖层、高纬度、高寒冻土及高地震烈度等地 区的水利水电工程,最适宜作为大坝 的防渗体 。同 时,沥青混凝土防渗体结构简单、工程量较小、施 工受气候变化影响小、施工速度快、有利于缩短工 期,因此,在坝工建设中日益得到重视。 然而,由于沥青材料和沥青混凝土的组成及物 理力学性能的复杂性 ,时至今 日,水工沥青混凝土 的施工应用技术仍处于研究发展阶段,还没有形成 一 个较完善的理论体系,尚缺
5、乏一个较系统反映水 工沥青混凝土力学性能的系列标准和试验方法 。 2 沥青混凝土在新疆工程中的应用 新疆地区由于降水偏少 ,风化后可形成质量优 良的防渗体材料的岩体风化作用 中水的影响较小, 因而风化程度 、范围和深度等不足 。而分布相对较 广 的风积黄土 由于需要水参与的物理和化 学作用 不充分,导致其在湿 陷性、分散性、渗透性等方面 往往与规范要求之间存在着一定的差异 。这几方面 的原因都造成了新疆地区优质防渗土的料源缺少。 同时,新疆绝大部分地区的气候条件较为恶劣 ,冬 季寒冷甚至严寒,冰冻影响严重;夏季 日照强烈 , 降水稀少 , 气温在一 日内和年 内、 年际的变化悬殊。 作者简介:
6、 余华英 ( 1 9 7 0年一) ,女,高级工程师。 科研与管理 水利规划与设计 2 0 1 2年第 2 期 地震烈度较高,使得面板堆石坝、圬工坝往往处于 较为不利的工作状态,必须采取足够的工程措施才 能确保工程长期、安全运行。 与此相对的是,新疆有着优质石油沥青的产地 一 克拉玛依 ,沥青料源无论从质量 、产量还是运距 来说都具有得天独厚的优势 。同时,沥青混凝土防 渗体往往位于坝体 内部,其无论在施工期还是在运 行期,受气候条件 的影响均较小,并具有较强的抗 震性能 ,对新疆地 区的 自然 条件 具有天然的适应 性。因而亟需开展沥青混凝土防渗体在工程中的运 用研究,扬长避短。 3 新疆沥
7、青混凝土关键技术研究 3 1 沥青混凝土原材料的选择与试验研究 着重研究 以下 内容 : ( 1 )沥青材料性质对拌和物性状 ( 含耐久性, 下同)的影响; ( 2 )骨料酸碱度对拌和物性状的影响,如非 碱 性骨料 的应用 、细骨料全部采用天然砂等; ( 3 )骨料形状对拌和物性状 的影响,如天然 砂砾石骨料、破碎块状骨料; ( 4 )填料有无替代可能。 据此提 出沥 青混凝土各组成成分可供选择 的 初选范围和基本性能指标要求 ,拓展沥青混凝土原 材料选择范围,并为设计人员判断能否采用沥青混 凝土防渗型式、能否尽量利用现有资源及其可能发 生的费用是否合理提供初步依据 。 3 2 沥青混凝土配合
8、 比选择方法研究 在沥青混凝土原材料来源基本确定的情况下, 着重研究: ( 1 )不 同配合比对拌和物性状 的影响; ( 2 )料物不同配 比对拌和物性状影 响的敏 感 程度; ( 3 )不同试验方法对拌和物性状试验指标 的 影响及敏感程度 ; ( 4 )沥青混凝土动力学性能指标试验方法, 据此提 出沥青混凝 土各组成成分一般 的比例范 围 和相应的基本性能指标,为设计人员初步选择沥青 混凝土配合 比及估算相应费用提供初步依据 。 3 3 沥青混凝土防渗体坝有限元计算的研究 着重研究以下内容: ( 1 ) 目前较常用 的沥青混凝土本构模型有非 线性弹性 E B模型和非线性弹性 E 模型, 也有
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