堆石坝面板裂缝成因分析.pdf
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1、68水科学与工程技术2023年第4 期堆石坝面板裂缝成因分析高珊(上海勘测设计研究院有限公司,上海2 0 0 4 3 4)摘要:混凝土面板堆石坝有众多优点,因此被广泛应用于水电工程中,但在其快速发展过程中普遍存在面板裂缝等问题,对坝体安全性造成威胁。通过总结大量实际工程面板裂缝处理实践,分析开裂原因、位置与阶段。结果表明,混凝土面板裂缝大多呈现水平方向且集中在面板较长板块的中部和下部,面板浇筑后出现的大多数裂缝是由于温度应力和干缩应力而致,蓄水期前后出现的裂缝主要是由于堆石变形造成,大多在面板下部和周边区域。关键词:面板堆石坝;面板裂缝;裂缝成因;统计分析中图分类号:TV641.4+3D01:
2、10.19733/ki.1672-9900.2023.04.19Cause and statistical analysis of face slab cracks of concrete face rockfillAbstract:Concrete face rockfll dams are widely used in hydropower engineering because of their many advantages,butthere are widespread problems in the rapid development,such as face slab crack
3、s,threatening the safety of the dam.Inview of the above problems,this paper summarizes the face slab cracks in a large number of practical projects,analyzingthe cracking causes,stages and locations of face slabs,providing reference for similar projects.The results show that theface slab cracks are m
4、ostly horizontal and concentrated in the middle and lower part of the longer face slab.Most of cracksafter the pouring of face slabs are caused by the temperature-induced stress and shrinkage stress.The cracks before andafter the water storage period are mostly in the lower part of the face slabs an
5、d the surrounding areas,caused by thedeformation of dam.Key words:concrete face rockfill dam;face slab cracks;cracks causes;statistical analysis混凝土面板堆石坝具有工程造价少、工程量相对较小、对地质条件适应较好、施工相对比较方便、坝体稳定性较好等特点,因此被大范围应用于水电工程中 1-2 。对于完整的面板堆石坝来说,坝体的混凝土面板、防渗墙、防渗惟幕等构成完整的防渗系统,当整个防渗系统正常工作时,就可保证大坝防渗安全。然而,在面板堆石坝快速发展的过程中
6、却仍然面临着许多实际问题,主要集中在面板由于温度应力、干缩应力、坝体变形等原因引起的大量裂缝,导致坝体发生渗漏,威胁大坝的安全 3-7 。例如我国西北口面板堆石坝浇筑完混凝土面板后,第一次检查中发现面板存在少量裂缝,第二次检查中发现2 5 3条裂缝,其中有1 3 5 条裂缝的宽度超过0.3 mm,最大裂缝宽度达1.2 mm81。墨西哥的Aguamilpa大坝由于面板上的水平裂缝,渗漏量达2 5 7.7 L/s10。因此,混凝土面板作为面板堆石坝的重要防渗结构,其对收稿日期 2 0 2 3-0 2-0 1作者简介 高珊(1 9 9 6 一),女(汉族),陕西华阴人,助理工程师,主要从事水工结构坝
7、工方向工作。E-mail:文献标识码:BdamGAO Shan(Shanghai Inwestigation,Design&Research Institute Co.Ltd,Shanghai 200434,China)坝体安全性和稳定性是至关重要的。此前整体对大量工程中混凝土面板出现裂缝的特点及规律研究依然有限,因此本文详细介绍了混凝土面板堆石坝面板裂缝成因,统计归类世界范围内混凝土面板堆石坝的面板裂缝特性,包括面板开裂原因、位置及阶段,并对其特点及规律进行深人分析。1面板裂缝成因对于面板堆石坝来说,面板裂缝通常分为两类裂缝,一类为结构性裂缝,主要原因为坝体的不均匀变形和沉降。另一类为非结构
8、裂缝,原因较多,主要包含温度应力、干缩应力及施工原因等 1 1 。也有大多数面板裂缝都同时包含结构性裂缝和非结构性裂缝,即在实际工程中,面板裂缝是由于多种原因共同造成的。文章编号:1 6 7 2-9 9 0 0(2 0 2 3)0 4-0 0 6 8-0 32023年第4 期1.1坝体的不均匀变形和沉降由于坝体不均匀的变形和沉降所造成的面板裂缝称为结构性裂缝,通常在这种情况下,由于坝体变形造成面板与垫层之间出现脱空及面板与垫层的约束程度过高,当面板所产生的拉应力超过混凝土抗拉强度时,就会出现一些结构性裂缝。1.2温度应力由于温度应力而造成的裂缝称为非结构性裂缝。由于温度改变,混凝土会相应出现膨
9、胀或收缩,这种现象即为混凝土的温度变形。混凝土在温度改变的影响下发生相应变形,当这种由于温度所产生的变形表现为收缩,外界和自身也都会对混凝土进行约束,此时会引起混凝土产生较大的温度变形应力,当大于它的允许抗拉强度时,就会造成混凝土出现裂缝。温度改变是造成混凝土产生温度变形的关键原因。1.3干缩应力由于干缩应力所造成的裂缝称为非结构性裂缝。混凝土的拌合水通常被分为两部分,其中用于水泥水化的占拌合水的五分之一,被蒸发的水分会占拌合水的五分之四,这种情况就会造成体积收缩,即为干缩现象。在水泥骨架的形成过程中,会发生水泥和水的水化且慢慢硬化,在这个过程中它会慢慢紧缩出现体积收缩的现象,即为凝缩现象。因
10、此,混凝土的干缩现象和凝缩现象都称为混凝土的收缩现象。1.4施工原因面板混凝土施工的强度未达到规定要求时就会产生施工冷缝,这种冷缝主要是由于施工不合理造成的。施工冷缝通常出现在气温过高时进行面板施工及浇筑面板和制作混凝土的距离过远。另外,在施工过程中面板局部也会出现裂缝,这种裂缝主要是由于混凝土的骨料发生分离现象或没有振捣密实造成。竣工坝高/面面板面积/大坝时间m紫坪铺2006156白溪水库2001124.4巴西肯柏诺沃坝2005202(Campos Novos)天门河水库莱索托莫赫尔高珊:堆石坝面板裂缝成因分析2案例统计分析由于温度应力、干缩应力、坝体不均匀变形及施工等原因,国内外众多面板堆
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