碾壓混凝土重力壩深層抗滑穩(wěn)定研究

戴靈健

【摘 要】就我國當(dāng)今常見的重力壩工程施工技術(shù)進(jìn)行分析，以碾壓混凝土重力壩為主的施工技術(shù)深受著人們的重視，無論是在施工技術(shù)、施工材料，還是施工觀念上，都發(fā)生了翻天覆地的變化，使得整個(gè)施工流程發(fā)生了質(zhì)的改變。但是就我國早期水利工程分析，因?yàn)楫?dāng)初施工工藝、施工技術(shù)的不完善而引發(fā)的質(zhì)量問題時(shí)有發(fā)生，給工程造成嚴(yán)重的質(zhì)量問題，也引發(fā)了許多意料之外的安全隱患?；率Х€(wěn)便是這些問題中最為突出的一種，它的出現(xiàn)不僅給水利工程功能和耐久性造成影響，還引發(fā)了嚴(yán)重社會(huì)經(jīng)濟(jì)問題。本文著重闡述了碾壓混凝土重力壩深層抗滑穩(wěn)定技術(shù)，以供有關(guān)人士參考。

【關(guān)鍵詞】壩基；混凝土；重力壩；抗滑穩(wěn)定

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，建筑行業(yè)的發(fā)展可謂是日新月異，建筑施工技術(shù)也得到了顯著的提升。目前，人們對(duì)建筑物要求日益嚴(yán)格的同時(shí)，傳統(tǒng)的工程施工技術(shù)逐漸無法滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，并且還容易產(chǎn)生質(zhì)量和性能影響問題。水利工程作為建筑工程中最為特殊的存在，它在施工中亦是如此，一旦施工技術(shù)、施工方法不夠合理，極容易引發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞，產(chǎn)生重大的安全隱患。碾壓混凝土重力壩作為當(dāng)今水利施工建設(shè)中最為常見的一種，它在提高水利工程效率和功能方面有著至關(guān)重要的意義。在這里我們就這些問題進(jìn)行研究分析，提出有關(guān)的控制策略。

1.碾壓混凝土重力壩

碾壓混凝土重力壩是基于常態(tài)混凝土重力壩的基礎(chǔ)上形成的一種新型的壩體結(jié)構(gòu)。這種壩體結(jié)構(gòu)在施工建設(shè)的過程中，是通過采用拌和預(yù)制、吊籃運(yùn)輸以及平倉振搗控制的方法來進(jìn)行施工。在施工的時(shí)候如果壩體剖面較大的時(shí)候經(jīng)常都是采用分塊澆筑施工的方式來進(jìn)行施工，以冷卻接縫灌漿技術(shù)來管理，從而保證施工的正常進(jìn)行。碾壓混凝土重力壩在當(dāng)今的工程施工中，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步其施工方法也發(fā)生了一定的變動(dòng)。同傳統(tǒng)的施工方法相比較，它是采用無塌落的干硬性混凝土為主進(jìn)行施工的，是采用土石壩機(jī)械運(yùn)輸方式來進(jìn)行攤鋪、碾壓修筑形成的壩體結(jié)構(gòu)，這類壩體結(jié)構(gòu)在我國的水利工程項(xiàng)目中應(yīng)用極為廣泛，尤其是在近十年時(shí)間里，無論是施工技術(shù)、施工數(shù)量還是施工規(guī)模上，都發(fā)生了顯著的變化，使得這一技術(shù)得到了明顯的應(yīng)用。與此同時(shí)，我們可以預(yù)計(jì)在未來的水利工程建設(shè)中，碾壓混凝土重力壩必然會(huì)迎來更高層次的發(fā)展。

就過去多年的碾壓混凝土重力壩的施工進(jìn)行分析，在工程施工的過程中存在著以下顯著的特點(diǎn)。首先在工程施工中，單位體積和膠凝材料的用量極少，通常都是常態(tài)混凝土重力壩結(jié)構(gòu)的5%左右；其次單位體積混凝土用量少；再次壩體結(jié)構(gòu)的抗凍、抗磨、抗?jié)B能力強(qiáng)。

2.碾壓混凝土重力壩抗滑穩(wěn)定行研究

在當(dāng)今水利工程施工建設(shè)中，因?yàn)閴位Х€(wěn)而造成的壩體結(jié)構(gòu)垮塌事故屢屢發(fā)生，給人們生活和生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的影響，同時(shí)也給社會(huì)和國家發(fā)展造成了影響。這些問題的產(chǎn)生絕大多數(shù)都是因?yàn)橹亓紊顚涌够€(wěn)定施工建設(shè)不夠合理而引起的。為此在施工建設(shè)的過程中我們必須要進(jìn)行深入研究和分析，尤其是在近年來，隨著巖土力學(xué)研究工作的深入，水利工程壩基施工整體性控制越來越嚴(yán)格，有效控制了傳統(tǒng)工程施工問題。在當(dāng)今的碾壓混凝土重力壩施工當(dāng)中，主要的施工技術(shù)手段如下：

2.1壩基抗滑抗震簡述

近年來的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，碾壓混凝土在世界范圍內(nèi)得到了迅速的發(fā)展，當(dāng)然我國也不例外，其施工數(shù)量和規(guī)模不斷增加，甚至有關(guān)壩體結(jié)構(gòu)高度高達(dá)兩百米以上。由于碾壓混凝土層面存在著抗剪能力低，使得高碾壓混凝土壩結(jié)構(gòu)在使用的過程中存在著容易出現(xiàn)問題的質(zhì)量缺陷與隱患，因此在工作的過程中以什么方法來進(jìn)行控制和完善已成為人們工作中普遍關(guān)注的話題，也是現(xiàn)代化水利工程施工建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在目前水工建筑結(jié)構(gòu)中，由于壩基深層總是存在著軟弱結(jié)構(gòu)面，這也是大壩施工設(shè)計(jì)中面臨的主要地質(zhì)問題，一般來說，在施工的過程中對(duì)這一問題進(jìn)行分析和處理已成為我們?cè)诠ぷ髦嘘P(guān)注的重點(diǎn)，也是提高混凝土軟弱結(jié)構(gòu)面層抗滑穩(wěn)定性的關(guān)鍵所在。在目前的水工建筑工程施工中，常見的抗滑穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)施工和分析方法主要有剛體結(jié)構(gòu)極限平衡法、有限元法和顯式結(jié)構(gòu)有限差分析法等等。其中剛性極限平衡法在目前的設(shè)計(jì)與施工中最為常見，也是工程項(xiàng)目中采用的關(guān)鍵技術(shù)手段和方法之一。

通常情況下，剛體極限平衡法在應(yīng)用中是應(yīng)用最為廣泛的一種，它在應(yīng)用的過程中不受施工場地和低于的限制而能夠廣泛采用，同時(shí)其對(duì)于被動(dòng)抗拉力和等安全系數(shù)的分析至關(guān)重要。在施工中對(duì)于合理的層面處理和施工技術(shù)方法選擇有著直接關(guān)系，一般來說，在工程施工中我們需要對(duì)于層面處理方法進(jìn)行全面總結(jié)，一個(gè)不合理的工程層面處理方法不但有著增加工程造價(jià)的缺陷，還容易使得工程層面處理周期增長，增加工程施工成本和影響工程質(zhì)量。這種施工方法和施工標(biāo)準(zhǔn)在目前的社會(huì)發(fā)展中受到了相關(guān)人員高度重視，也給工程施工技術(shù)和施工質(zhì)量帶來了有效的促進(jìn)作用。

2.2壩基巖體的復(fù)雜性分析

壩基巖體經(jīng)受了多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)發(fā)生了變形和破裂現(xiàn)象，在巖體內(nèi)部形成了各種地質(zhì)界面方式，如層理、片理、節(jié)理、斷層等，這些面統(tǒng)統(tǒng)被稱之為結(jié)構(gòu)面。由于在施工中結(jié)構(gòu)面所包圍的鹽塊被稱之為結(jié)構(gòu)體或者塊體，這就造成在施工中巖體是通過結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體兩種基本方法構(gòu)成的，因此，巖體的工程地質(zhì)特性在施工中主要取決于結(jié)構(gòu)體的物理學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)面數(shù)量、組合、形狀和力學(xué)性質(zhì)。在巖石力學(xué)性質(zhì)分析中，巖石主要有兩種性質(zhì)，一種是巖塊性質(zhì)和巖體性質(zhì)。巖塊一般都是指從掩體中取出來的，尺寸不一和不大的巖石，它是通過一種或者多種礦物質(zhì)組成，具有著相對(duì)均勻性。巖體性質(zhì)包含了鹽塊性質(zhì)和各種各樣的結(jié)構(gòu)面性質(zhì)。目前大多數(shù)試驗(yàn)技術(shù)只能夠提供巖體或者形狀比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面的強(qiáng)度和變形特性進(jìn)行分析，如果需要測(cè)定巖體的特性或者參數(shù)，則是需要在工作中進(jìn)行大量的設(shè)計(jì)與分析，針對(duì)其中存在的各種問題進(jìn)行試驗(yàn)。在這種施工措施中，雖然可以采用某些個(gè)性化特點(diǎn)和方式進(jìn)行分類比較，但是其在工作控制中也存在著巖體變形方式，因?yàn)閹r體內(nèi)部或多或少的存在著一定層次的結(jié)構(gòu)面。只有巖體在施工和應(yīng)用中不發(fā)育、不連續(xù)，而且結(jié)構(gòu)面內(nèi)無軟弱物質(zhì)來填充或者其強(qiáng)度接近巖體的時(shí)候，才能夠通過工程地質(zhì)類比，將巖體的物理學(xué)參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼蹨p和調(diào)整。

2.3工藝措施

各國現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，在進(jìn)行巖石上混疑土示力壩或支墩壩等水工建筑物的設(shè)計(jì)中，必須審查大壩的應(yīng)力和抗滑穩(wěn)定。應(yīng)力主要指的是抗拉、抗壓問題。在市杏抗沿穩(wěn)定方而，一直存在著一個(gè)實(shí)質(zhì)性問題，即混凝土壩與犁：巖結(jié)合面究竟是“接觸”還是“膠結(jié)”。從國內(nèi)外的理論與實(shí)踐都可以證明，混凝土與從巖是能夠膠結(jié)成整體的。且膠結(jié)而上的抗剪強(qiáng)度可以接近甚至達(dá)到混凝土的抗剪強(qiáng)度。既然壩休棍凝土與基宕能夠膠結(jié)良好，因此，只要壩休與壩從各點(diǎn)的剪應(yīng)力不超過該點(diǎn)村料的允許抗剪強(qiáng)度（允許剪應(yīng)力）就應(yīng)該認(rèn)為大壩是處于安個(gè)狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)。口角是抗力體底滑面與水平面的夾角。

3.結(jié)束語

本文利用彈塑性有限元作為計(jì)算工具，對(duì)壩體層面進(jìn)行不同比例降強(qiáng)度來模擬碾壓混凝土重力壩的破壞過程，進(jìn)而對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析.對(duì)碾壓混凝土重力壩進(jìn)行彈塑性分析時(shí)，壩基視為各向同性彈塑性體，由于施工的特點(diǎn)，壩體具有明顯的成層性，故將壩體視為橫觀各項(xiàng)同類型工程的施工措施和工藝要求方式。

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