新疆某碾压式沥青混凝土心墙坝设计.pdf
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1、第 3 4卷第 3期 2 0 1 2年 3月 人民黄河 YELL0W RI VER Vo 1 3 4 No 3 Ma r 2 01 2 【 水利水 电工 程 】 新疆某碾压式沥青混凝土心墙坝设计 张宏军 ( 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 : 某碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝建在新疆高寒地 区, 介绍了该沥青混凝土心墙轴线、 心墙厚度、 过渡层厚度的 确定及心墙与坝基防渗体的连接方式, 并对其进行 了坝体三维有限元应力应变静力分析。结果表明: 相对于浇筑式沥青 混凝土心墙 、 土料心墙等坝型, 碾压式沥青混凝土心墙坝宜选择较厚的过渡层 , 以利于心
2、墙施工控制; 心墙厚度主要取决 于坝体高度和坝壳料可能的变形情况。经综合评价, 该坝变形协调性 良好, 应力分布基本合理, 沥青混凝土心墙不会发 生水力劈裂和拉裂破坏 , 坝体结构布局较 为合理 。 关键词:碾压式沥青混凝土;防渗心墙 ;结构布置;心墙设计 中图分 类号 :T V 6 4 1 4 文献标识码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 1 3 7 9 2 0 1 2 0 3 0 3 6 De s i g n A p p l i c a t i o n o f a D a m w i t h R o l l e r C o mp a c t
3、 e d As p h a l t Co n c r e t e Co r e Wa l l i n X i n j i a n g Z HA N G H o n g - j u n ( X n j i a n gR e s e a r c hI n s t i t ate o fI n v e s t i g a t i o n a n dD e s 咖ofW a t e r C o n s e r v a n c y a n dH y d r o p o w e r ,U r u m q i 8 3 0 0 0 0,C h i n a ) Ab s t r a c t :S u c h s
4、 a n d g r a v e l d a m w i t h mB e d a s p h a l t i c c o n c r e t e c o r e w a l l w a s c o n s t r u c t e d i n al p i n e r e g i o n i n X i n j i ang T h e c o n fi r ma t i o n f o r t h e a x i al l i n e o f a s p h a l t i c c o n c r e t e c o r e w all a n d t h e t h i c k n e s
5、s e s o f t h e c o r e w all and the t r ans i t i o n a l l a y e r ,and t h e j o i n i n g t r e a t me n t b e t w e e n the c o r e w a l l and i mp e r v i o u s b o d y o f d a m f o u n da t i o na s we l l as t h e s t a t i c for c e an aly s i s o f s lres s an d s t r a i n wj t l l t r
6、 i a x i ali t y f i n i t e e l e me n t a p p l i e d o n t h e d a m b o d y wh i c h we r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r I t p o i n t s o u t t h a t mo r e t h i c k l y t r an s i t i o n al l a y e r i s f a v o u r a b l e f o r c o r e wall c o n s t r u c t i o n c o n t r o
7、l o f wi l e d a s p h alt i c c o n c r e t e c o r e wall d a m c o mp a r e d wi t h d a m t y pe s s u c h a s p o u rin g t y p e asp h alt c o n c ret e c o r e wall d a m a n d c l a y c o r e wall d a m e t c ,a n d e o r e wa l l t h i c k n e s s main l y d e p e n d s o n d a m h e i g h
8、t a n d p o s s i b l e d e f o rm a t i o n s i t u a t i o n o f d am s h e B ma t e ria1Th e d a m b o d y wi t h r e a s o n a b l e s t r u c t u re l a y o u t ,i t s a s p h alt c o n c r e t e c o r e wall w i l l n o t h a v e h y d r a u l i c f r a c t u r e a n d t e n s i o n f r a c t
9、u r e d e s t r o y s o n a b asi s o f t h e c o mp r e h e n s i v e e v alu a t i o n o f t h e g o o d d am d e - form a t i o n C O 0 r d i n a t i o n an d t h e b asi c rea s o n ab l e s t r e s s d i s t rib u t i o n l a w Ke y wo r d s:mi l e r c o mp a c t e d asp h alt c o n c r e t e;i
10、 mp e rvi o u s C O re wall ;s t r u c t u r e l a y o u t ;d e s i g n o f C O re w all 1 工程概况 某大坝是在新疆高寒地区建成 的首座碾压式沥青混凝土 心墙砂砾石坝, 库容为 1 6 7亿 m , 属于等大( 2 ) 型综合利用 水利工程 , 坝高6 4 m, 坝顶长3 5 5 m, 坝顶宽 8 m, 上游坝坡坡 比 为 1 : 2 2 51 : 2 5 , 下游设“ 之” 字形上坝道路 , 综合坝坡坡 比 为 1 : 2 , 坝基采用帷幕灌浆防渗。坝址处河谷呈 u形 , 河床宽 1 2 0 m, 覆盖
11、层厚 3 m, 下覆基岩为花岗片麻岩 , 两岸山体高出河 谷 1 0 0 m, 基岩裸露。 2 坝体结构布置 2 1 防渗心墙轴线的确定 沥青混凝土心墙一般布置在坝体横断面中部, 使心墙两侧 的受力比较均衡, 心墙上下游设置过渡层。根据 心墙应力状 况 , 大坝运行期心墙在上游水压力的作用下会产生轴线方向的 拉应力, 为减小心墙拉应力, 在坝体横断面上可以将心墙轴线 布置在坝轴线上游侧 , 以增强下游坝壳对心墙 的支撑力; 在坝 体平面上心墙轴线可以布置成向上游略微弯曲的拱形; 在立面 上心墙可以是垂直 的, 也可以向下游倾斜或下部垂直上部倾 斜; 对于坝高超过 6 0 m的 V形河谷高坝一般
12、存在较大的不均 匀变形问题, 在两岸容易产生 向河谷的位移, 会导致心墙与坝 基防渗墙接触面发生止水破坏, 因此可考虑将心墙布置成拱形 或倾斜式, 以适应较大的变形需要。该工程筑坝材料主要为砂 砾石, 从坝址地形条件看可以将心墙布置成拱形 , 但鉴于坝高 条件和 目前施工技术的限制, 设计选择了心墙轴线在平面和立 面上均呈直线 , 布置在坝轴线上游 3 m处。 收稿 日期 : 2 0 1 l 一0 6 - 0 7 作者简介: 张宏军( 1 9 6 3 一) , 男, 甘肃武威人 , 高级工程师, 主要从事水利水电 工程设计工作 。 E ma J l z h j a s x 1 6 3 C O
13、ll l 1 Ol 人 民 黄 河2 0 1 2年第 3期 2 2坝体结构分区与过渡层的确定 坝体结构分区由上游坝壳 、 上游过渡层、 沥青混凝土心墙、 下游过渡层、 下游坝壳组成, 坝体结构布置原则与土料防渗心 墙坝要求基本一致, 心墙延伸到坝基截渗墙, 坝基则借助防渗 帷幕达到防渗设计深度。坝体填筑料采用砂砾石料, 最大粒径 控 制在 2 0 0 mm, 上游坝坡铺设 0 3 m厚混凝土 面板 , 下游坝 坡 砌筑0 6 m厚干砌块石。为了确保过渡层对沥青混凝土心墙 两侧提供均匀的支撑力, 过渡层的粒料必须级配良好, 与坝壳 料之间具有 良好的变形协调性, 要求其最大粒径为沥青混凝土 骨料
14、最大粒径的34倍, 沥青混凝土心墙骨料的最大粒径范 围一般 为 l 61 9 m m。该工 程选 择 了与坝壳 料相 同 的砂砾 石 料作为过渡料 , 粒径控制在 8 0 m m以下, 级配连续, 压实后的渗 透系数平均为2 0 21 0e m s , 满足小于5 m m粒径的含量为 3 0 5 0 、 压实后渗透系数不小于 1 0 。e m s 等要求。坝壳 料压实后的渗透系数平均为 3 5 81 0c m s , 具有良好的透 水性 , 过渡料与坝壳料之间满足层问关系要求。坝体上下游坝 壳料渗透系数大于 1 0 c m s ,其 自身排水能力远大于吸水能 力 , 坝体结构在心墙遭到严重破坏
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