[发明专利]降低超高面板堆石坝面板挤压应力的坝体结构及实施方法

说明书

本发明涉及一种降低超高面板堆石坝面板挤压应力的坝体结构及实施方法。本发明的目的是提供一种降低超高面板堆石坝面板挤压应力的坝体结构及实施方法，以改善坝体的运行条件，优化面板的应力状态，降低面板压应力，甚至消除面板压应力的产生。本发明的技术方案是：一种降低超高面板堆石坝面板挤压应力的坝体结构，其特征在于：该坝体结构沿其轴线依次分为坝体左侧段、坝体中间段和坝体右侧段，其中坝体左侧段和坝体右侧段分别以角度α1和角度α2向上游偏转，形成中间凸向下游的折线型坝体结构，利用蓄水后上游库水对坝体水平向下游的推力作用，使坝体转折部位附近的防渗面板产生拉伸趋势，从而抵消防渗面板浇筑后因坝体沉降而产生的压应力。

技术领域

本发明涉及一种降低超高面板堆石坝面板挤压应力的坝体结构及实施方法。适用于高度超过150m，河床两岸陡峻，按照常规面板堆石坝布置方案进行建造存在面板挤压应力大，挤压破坏风险突出的钢筋混凝土面板堆石坝工程。

背景技术

目前，在高面板堆石坝建设中出现的面板挤压破坏问题一直是制约超高混凝土面板堆石坝发展的关键问题之一，例如天生桥一级、墨霍尔、巴拉格兰德、肯柏诺沃等坝，河谷部位顶部面板都发生了这种破坏。因此，避免面板发生挤压破坏成为超高面板堆石坝设计中有待解决的重大设计课题，国内外的学者和工程师们对此进行了深入的研究。一般认为提高堆石体模量，减小坝体沉降可以减小面板挤压应力，从而降低面板发生挤压破坏的风险。

上述方案从理论上是可行的，也符合面板堆石坝的变形机理，但提高堆石体模量不仅受制于碾压机具和碾压工艺的发展，与筑坝材料本身性质息息相关，对于具有显著经济和环保价值的当地材料坝，筑坝材料选择余地相对较小，因此该方案在实际应用中还存在一定的局限性，制约高面板堆石坝的应用和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种降低超高面板堆石坝面板挤压应力的坝体结构及实施方法，以改善坝体的运行条件，优化面板的应力状态，降低面板压应力，甚至消除面板压应力的产生。

本发明所采用的技术方案是：一种降低超高面板堆石坝面板挤压应力的坝体结构，其特征在于：该坝体结构沿其轴线依次分为坝体左侧段、坝体中间段和坝体右侧段，其中坝体左侧段和坝体右侧段分别以角度α1和角度α2向上游偏转，形成中间凸向下游的折线型坝体结构，利用蓄水后上游库水对坝体水平向下游的推力作用，使坝体转折部位附近的防渗面板产生拉伸趋势，从而抵消防渗面板浇筑后因坝体沉降而产生的压应力。

所述角度α1与左侧岸坡的坡度和坝体结构高度成正向关系；所述角度α2与右侧岸坡的坡度和坝体结构高度成正向关系。

所述坝体左侧段上游坝面坡比为1：N1；所述坝体中间段上游坝面坡比为1：N；所述坝体右侧段上游坝面坡比为1：N2；其中N1＝N×cosα1，N2＝N×cosα2。

所述坝体左侧段、坝体中间段和坝体右侧段上游坝面坡比满足稳定要求，一般不陡于1:1.3。

所述坝体中间段上游坝面上经连接板连接所述坝体左、右侧段上游坝面上的防渗面板。

当所述坝体中间段长度小于16m时，坝体中间段上游坝面上设置一块所述连接板，该连接板的两侧分别连接所述坝体左、右侧段上游坝面上的防渗面板；

当坝体中间段长度介于16～24m之间时，坝体中间段上游坝面上设置左右两块相连的所述连接板；

当坝体中间段长度大于24m之间时，坝体中间段上游坝面上设置左右两块所述连接板，该坝体中间段的上游坝面上、两连接板之间设置防渗面板。

所述坝体中间段长度大于6m。

一种所述坝体结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：

根据河床的走向及两侧岸坡的地形、地质条件，确定河床部位的坝体中间段布置，以垂直岸坡1地形为原则进行布置；