[发明专利]一种掺橡胶抗震土石坝及其设计施工方法

说明书

本发明公开了一种掺橡胶抗震土石坝及其设计施工方法；所述的掺橡胶抗震土石坝坝体由堆石料、掺橡胶堆石料、心墙或面板组成。通过废弃轮胎橡胶颗粒取代部分粒径堆石料，构成土石坝的“阻尼器”。在高压、地震作用下填充的橡胶颗粒发生弹性变形降低土石坝的有效应力，减轻堆石料的破碎达到抗震消能减小地震永久变形的目的。本发明还公开了上述掺橡胶抗震土石坝的设计施工方法；利用该方法修筑的土石坝，原料方便易得，有利于降低工程造价，大大提高土石坝的抗震能力，具有良好的社会、经济效益。

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体是一种掺橡胶抗震土石坝及其设计施工方法。

背景技术

在全球变暖的背景下，利用新能源代替传统能源势在必行。水能是清洁可再能源被认为是替代化石能源建设低碳经济的重要途径。我国80％以上的水能位于西部地区，但是西部地区地质灾害频繁，兴建土石坝投资巨大，一旦发生溃坝对国家和下游人民造成极大损失。研究抵抗地质灾害特别是地震的土石坝抗震防灾措施具有重大的社会和经济意义。

土石坝在建设过程中为了获得较大的干密度通常要求堆石料级配良好或所谓的“分形曲线”级配。在地震、爆炸等高能荷载作用下这种级配要求有利于保持颗粒的完整性但不利于能量的耗散，容易造成坝体的整体破化。堆石料的破碎有利于坝体的消能，但颗粒破碎常常发生在级配不良的大粒径填料，如果采用此种级配容易造成坝体的渗透破坏。工程上用于抗震的结构措施应用最为广泛和成功的当属阻尼器，不同于桥梁高层建筑等杆件体系，土石坝属于大面积接触受力的构筑物，传统的阻尼器不能用于土石坝的抗震。

现有技术中主要通过加筋或者高聚物注浆等方法，提高坝体的柔韧性降低刚度的措施来实现抗震，这些方法都需要注浆加大了施工难度，而且高聚物容易老化降解，其生产过程也易对环境产生不良影响。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中施工难度大、高聚物容易老化降解，不利于保护环境等问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种掺橡胶抗震土石坝，包括掺橡胶心墙土石坝，其特征在于：包括心墙、掺橡胶堆石料、堆石料和橡胶颗粒；

掺橡胶心墙土石坝的截面呈梯形；掺橡胶心墙土石坝的二分之一高度处为分界线，所述分界线的上方为堆石料堆砌而成、下方为掺橡胶堆石料堆砌而成；

所述掺橡胶堆石料为橡胶颗粒和堆石料构成的混合物；

掺橡胶心墙土石坝的中心位置处设有心墙。

一种掺橡胶抗震土石坝，包括掺橡胶面板土石坝，其特征在于：包括掺橡胶堆石料、堆石料、面板和橡胶颗粒；

掺橡胶面板土石坝的截面成梯形；掺橡胶面板土石坝的上游和下游的对称线为分界线；所述上游一侧为掺橡胶堆石料堆砌而成、下游一侧为堆石料堆砌而成；

所述掺橡胶堆石料为橡胶颗粒和堆石料构成的混合物；

掺橡胶面板土石坝的上游外表面设有面板。

一种掺橡胶抗震土石坝的设计施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)勘探环境后选取合理料源；

2)进行料场堆石料碾压试验，确定、设计并选取合理的堆石料级配，绘制级配曲线；

3)去除步骤2)中得到的级配曲线中，小于某粒径之百分数10％以下、30～35％、50～55％的堆石料；

4)用等质量的橡胶颗粒替代去除的堆石料；

得出堆石料和橡胶颗粒的质量比，形成的橡胶颗粒和堆石料的曲线；

5)经过大型筛分系统去除步骤3)中的堆石料，加入步骤4)中的橡胶颗粒，拌合装料；