[发明专利]一种特高心墙堆石坝变形综合控制方法

说明书

本发明提供了一种特高心墙堆石坝变形综合控制方法；以坝体最大沉降、“破坏”与“非破坏”变形量、竣工后变形量、协调变形为控制目标，对涵盖料源、坝体结构分区、坝料级配、填筑标准、施工碾压参数、施工分期、蓄水进行综合控制。本发明可有效防控心墙水力破坏、库水漫顶、坝顶裂缝等关键问题，保障大坝全生命周期安全稳定运行；将科学、工程与技术紧密结合，量化目标控制值，并贯穿于设计、施工和运行管理的各个环节，为大坝全生命周期风险防控及安全评价提供了依据，推动“半经验半理论坝型”逐步向“理论坝型”发展。

技术领域

本发明涉及一种特高心墙堆石坝变形综合控制方法。

背景技术

堆石坝具有就地取材、经济安全以及适应性好等优点，在世界水利水电工程中广泛应用。统计资料显示，世界已建和在建的200m及以上特高堆石坝，土质心墙堆石坝占比最大。对于特高堆石坝来说，坝体变形控制是核心，预防和解决大坝安全问题是关键。近些年，我国以糯扎渡(261.5m)、长河坝(240m)、两河口(295m)为代表的特高心墙堆石坝筑坝技术取得重要进展，但部分工程仍然出现了坝体变形量过大、心墙与坝壳变形不协调、坝顶裂缝等问题，这些现象的根本原因在于堆石坝仍然是一种半经验半理论坝型，现有技术理论体系落后于工程实践，至今仍未形成一套系统性的变形综合控制方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种特高心墙堆石坝变形综合控制方法，该特高心墙堆石坝变形综合控制方法可有效防控心墙水力破坏、库水漫顶、坝顶裂缝等关键问题。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种特高心墙堆石坝变形综合控制方法；以坝体最大沉降、“破坏”与“非破坏”变形量、竣工后变形量、协调变形为控制目标，对涵盖料源、坝体结构分区、坝料级配、填筑标准、施工碾压参数、施工分期、蓄水进行综合控制。

所述坝体最大沉降控制目标为最大坝高的0.8％～1.8％。

所述坝体最大沉降包含“非破坏”变形量和“破坏”变形量，其中，

“非破坏”变形量由施工期填筑荷载引起，控制目标为坝体最大沉降的0.7％～0.8％；

“破坏”变形量由蓄水、心墙固结、干湿循环、库水位周期升降循环、流变或地震引起，控制目标为坝体最大沉降的0.2％～0.3％。

所述竣工后变形量指大坝填筑至坝顶以后变形量，包括竣工后坝顶总沉降、上游坝壳湿化沉降增量、蓄泄水循环坝顶沉降增量、流变坝顶沉降增量、风化劣化坝顶沉降增量，其中，

坝顶总沉降，控制目标为最大坝高的1.0％以下；

上游坝壳湿化沉降增量，控制目标为最大坝高的0.3％以下；

蓄泄水循环坝顶沉降增量由全生命周期水库蓄泄水循环引起，控制目标为最大坝高的0.3％以下；

流变坝顶沉降增量由竣工后流变引起，控制目标为最大坝高的0.3％～0.5％；

风化劣化坝顶沉降增量由全生命周期风化劣化变形引起，控制目标为最大坝高的0.1％～0.2％。

所述协调变形采用坝顶沉降梯度值和心墙剪应力水平两项控制指标，其中，

坝顶沉降梯度值为心墙与上下游坝壳各分区之间的沉降梯度，控制目标为2％以下，以如下公式计算：

其中，γ为沉降梯度；S_a、S_b为任意a、b两点的累积沉降量，ΔS＝S_a-S_b；Δl为a、b两点的水平距离。

心墙剪应力水平的控制目标为小于1.0，心墙剪应力水平以如下公式计算：