高拱壩壩踵防滲措施與高重力壩水力劈裂研究.pdf

1、我國近期將興建一批壩高近300m的特高拱壩和壩高大于200m的特高重力壩。國內(nèi)外的工程實踐、計算分析、模型試驗表明，高拱壩，特別是壩高超過200m的特高拱壩，壩踵部位因施工期屬于強約束區(qū)，運行期應(yīng)力復(fù)雜，常常難以分析清楚是否會在基礎(chǔ)或壩體部位出現(xiàn)裂縫，如柯恩布萊因拱壩，在運行期出現(xiàn)壩踵開裂，又如施萊蓋斯拱壩，出現(xiàn)防滲帷幕拉裂問題，因此研究高拱壩壩踵防滲措施是有必要的。高碾壓混凝土重力壩日益增多，高壓水劈裂的穩(wěn)定性也有探討的必要，以保障大

2、壩的安全。 本文在詳細調(diào)研混凝土壩上游面止水防滲技術(shù)、混凝土面板堆石壩淤填自愈止水技術(shù)以及混凝土水力劈裂研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合“小灣水電站壩前防滲措施研究”項目，對特高常規(guī)混凝土拱壩上游面壩踵柔性防滲體系和壩前自反濾式防滲體系進行了深入研究；通過全級配混凝土試件高壓水水力劈裂試驗及有限元分析，研究了高重力壩考慮水力劈裂的安全問題。主要研究內(nèi)容和成果如下： （1）提出了特高常規(guī)混凝土拱壩上游面壩踵柔性防滲體系的思想，結(jié)合小灣工

3、程進行了大模型仿真試驗論證，提出了可供設(shè)計參考的實施方案。柔性防滲體系的設(shè)想旨在高拱壩運行期壩踵如有開裂，能夠避免高壓水進入裂縫，以提高高拱壩運行期安全。柔性防滲體系實際工作狀態(tài)復(fù)雜，目前的計算公式和小模型試驗的摸擬與實際差別較大，尚未發(fā)現(xiàn)大模型仿真試驗研究的報道。本文的仿真試驗，采用改進的框架式結(jié)構(gòu)試驗?zāi)Ｐ瓦M行，該模型不僅能夠模擬1m長的裂縫，而且能夠在3MPa水壓力作用下實現(xiàn)裂縫的自由張開且能精確控制張開度，可以仿真試驗各種柔性防滲

4、材料在3MPa水壓力和1mm到8mm寬裂縫作用下的性狀。結(jié)合小灣拱壩實際需要和仿真試驗結(jié)果，為小灣工程推薦了兩種柔性防滲體系方案。 （2）提出了特高拱壩壩前自反濾式防滲體系的思想，結(jié)合小灣工程進行了大模型仿真試驗論證，提出了可供設(shè)計參考的實施方案。自反濾式防滲體系的設(shè)想旨在運行期防滲帷幕如被拉裂，或存在其它滲漏通道時，減少滲水量。由于自反濾式防滲體系的效果目前難以分析清楚，本文采用改進的高壓圓筒滲透儀對不同組成的自反濾式防滲體系

5、的效果進行仿真試驗，改進的高壓圓筒滲透儀能模擬一條長350mm、寬15mm的裂縫，且能在一定滲流量情況下保持3MPa水壓力。在仿真試驗的基礎(chǔ)上，提出了墊層的設(shè)置方法、粉煤灰的選擇方法及其厚度確定方法和無紡布的選擇方法。并結(jié)合小灣拱壩實際需要，提出了壩前自反濾式防滲體系的推薦方案。 （3）研究了高重力壩考慮高壓水劈裂的安全問題，設(shè)計了混凝土水力劈裂試驗裝置，對不同齡期的混凝土進行了水力劈裂試驗，根據(jù)試驗結(jié)果與鄭璀瑩（中國水利水電科