改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝制造技术

本实用新型专利技术涉及一种改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，包括由上游至下游依次设置的混凝土面板、垫层、过渡层、增模主堆石区、主堆石区、次堆石区、下游护坡和排水棱体，增模主堆石区的上游侧边界与过渡层的下游侧边界重合；增模主堆石区的下游侧边界包括坝轴线上游侧部分和坝轴线下游侧部分，坝轴线上游侧部分平行于上游坝坡，坝轴线下游侧部分水平设置并延伸至下游护坡的内侧。本实用新型专利技术避免或减弱了由蓄水引起的坝体变形所导致的混凝土面板的不利应力变形状态，降低了混凝土面板发生脱空、塌陷、挤压破坏等问题的可能性，提升了混凝土面板堆石坝的安全度，有利于推进高或超高混凝土面板堆石坝的建设。

Concrete face rockfill dam to improve stress and deformation of concrete face slab

【技术实现步骤摘要】
改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝
本技术涉及水利工程
，具体涉及一种改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝。
技术介绍
混凝土面板堆石坝是我国高坝建设的主力坝型之一。随着水电能源开发的深入，我国堆石坝建设逐步从坝高200m级向300m级发展，越来越多的高堆石坝正在规划或建设中。作为水电枢纽的挡水建筑物，混凝土面板堆石坝上游侧的混凝土面板是其主要的防渗结构，堆石体为混凝土面板的支撑结构。由于混凝土面板和坝体填筑料的力学变形特性相差很大，为保证面板防渗结构不被破坏，面板和坝体间的变形应相互协调，也即面板应能适应坝体的变形，坝体变形应尽可能的小。经过几十年不断的实践研究发展，目前混凝土面板堆石坝在设计、施工阶段，主要从坝体分区、料源选取、填筑时序、止水结构等方面开展研究，提出了多种减小坝体变形、改善面板受力变形状态的工程措施以及适应大变形的面板止水结构。现有研究表明，200m级的高混凝土面板堆石坝的坝体变形主要发生在坝体填筑和水库蓄水过程中，之后，沉降逐渐趋于收敛。由于筑坝料自身的力学特性，在面板浇筑完成后，水库初期蓄水过程中，在水荷载的作用下坝体不可避免的又会发生较明显的变形，尤以坝体上游区域为甚；此外，随着高程增加，坝体中上部宽度变窄，其整体变形也易受蓄水的影响。以上由蓄水引起的变形不利于面板的受力，会造成面板破损，严重时则会导致渗漏发生；对于300m级超高混凝土面板堆石坝，仅水头就提升100m，这一问题将变得更加突出。然而，现有的工程措施无法有效的解决面板堆石坝填筑完成后由于蓄水引起的坝体变形及其对混凝土面板应力变形的不利影响。
技术实现思路
为解决以上问题，本技术提供一种可以降低蓄水对坝体变形影响，进而改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝。本技术采用的技术方案是：一种改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，其特征在于：包括由上游至下游依次设置的混凝土面板、垫层、过渡层、增模主堆石区、主堆石区、次堆石区、下游护坡和排水棱体，所述增模主堆石区的上游侧边界与过渡层的下游侧边界重合；所述增模主堆石区的下游侧边界包括坝轴线上游侧部分和坝轴线下游侧部分，所述坝轴线上游侧部分平行于上游坝坡，所述坝轴线下游侧部分水平设置并延伸至下游护坡的内侧。作为优选，所述坝轴线上游侧部分与过渡层下游侧边界之间的水平宽度为0.15～0.40倍的坝高。进一步的，所述主堆石区上游侧边界与增模主堆石区的下游侧边界重合，所述主堆石区下游侧边界包括水平边界和倾向下游边界。更进一步的，所述水平边界的高程为0.4～0.6倍的坝高。更进一步的，所述水平边界延伸至下游护坡。更进一步的，所述倾向下游边界的坡比为1:0.1～1:0.3，所述倾向下游边界的起点距离坝轴线的水平距离小于倾向下游边界的终点距离坝轴线的水平距离。更进一步的，所述倾向下游边界的起点距离坝轴线的水平距离为0～0.2倍坝高。更进一步的，所述倾向下游边界的终点为倾向下游边界延伸至基岩处的交点。作为优选，还包括上游铺盖区、盖重区和底部特殊垫层区，所述上游铺盖区位于堆石坝上游侧底部，并紧贴混凝土面板布置；所述上游铺盖区包括倾斜部分和水平部分，倾斜部分的上游侧坡比与坝坡相同，水平部分向上游延伸1～2倍混凝土趾板宽度；所述盖重区紧贴布置在上游铺盖区的上游侧，所述盖重区顶部高程与上游铺盖区一致，所述盖重区的上游侧坡比较上游坝坡坡比缓；所述特殊垫层区位于混凝土面板下游侧底部。作为优选，所述下游护坡紧贴坝体下游侧轮廓。作为优选，还包括位于混凝土面板下游侧的底部特殊垫层区。本技术取得的有益效果是：(1)、通过在过渡层和主堆石区之间设置增模主堆石区，增模主堆石区抵抗变形能力更强，有效的降低了蓄水对坝体上游侧变形的影响；(2)通过在0.5倍坝高高程以上部位设置主堆石区和增模主堆石区，有效的减弱了坝体中上部变形受蓄水的影响程度，并且能有效降低坝体中上部的后期变形量；(3)本技术避免或减弱了由蓄水引起的坝体变形所导致的混凝土面板的不利应力变形状态，降低了混凝土面板发生脱空、塌陷、挤压破坏等问题的可能性，提升了混凝土面板堆石坝的安全度，有利于推进高或超高混凝土面板堆石坝的建设，能为我国西南地区水电深入开发提供助益。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1的A处的放大图；附图标记：1、混凝土面板；2、垫层；3、过渡层；4、增模主堆石区；41、坝轴线上游侧部分；42、坝轴线下游侧部分；5、主堆石区；51、水平边界；52、倾向下游边界；521、起点；522、终点；6、次堆石区；7、下游护坡；8、排水棱体；9、上游铺盖区；91、倾斜部分；92、水平部分10、盖重区；11、混凝土趾板；12、特殊垫层区；13、坝轴线。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作更进一步的说明。如图1-2所示，本技术的一种改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，包括由上游S至下游X依次设置的混凝土面板1、垫层2、过渡层3、增模主堆石区4、主堆石区5、次堆石区6、下游护坡7和排水棱体8。混凝土面板1、垫层2和过渡层3均设置在坝轴线13上游侧，平行于上游坝坡，上部延伸到坝顶，下部与基岩J之间设有混凝土趾板11和特殊垫层区12。增模主堆石区4设置在过渡层3和主堆石区5之间，增模主堆石区4的堆石料抵抗变形的能力强于主堆石区5的堆石料抵抗变形的能力，可以通过对增模主堆石区4堆石料增加碾压遍数或提升碾压机械吨位或采取定量灌注黏性浆液等方式实现。增模主堆石区4抵抗变形能力更强，有效的降低了蓄水对坝体上游侧变形的影响。增模主堆石区4的上游侧边界与过渡层3下游侧边界重合，可完全处于坝轴线13上游侧；增模主堆石区4的下游侧边界包括坝轴线上游侧部分41和坝轴线下游侧部分42，坝轴线上游侧部分41平行于上游坝坡，坝轴线下游侧部分42水平设置并延伸至下游护坡7，坝轴线上游侧部分41与过渡层3下游侧边界之间的水平宽度为0.15～0.40倍的坝高，水平宽度过小则增模主堆石区4抵抗变形的作用不明显，水平宽度过大则筑坝经济成本过高。水平宽度为0.15～0.4倍坝高时，一方面可以提升大坝抵抗变形能力，另一方面能合理控制筑坝经济成本，本实施例中，选用0.25倍坝高。主堆石区5上游侧边界与增模主堆石区4的下游侧边界重合，完全处于坝轴线13下游侧；主堆石区5下游侧边界包括水平边界51和倾向下游边界52，水平边界51的高程为0.4～0.6倍的坝高，水平边界51的高程过小则主堆石区5的范围增大，筑坝经济成本增加；水平边界51的高程过高主堆石区5的范围变小，坝体中上部变形受蓄水的影响程度减弱的效果不佳。本实施例中，选用0.5倍坝高。水平边界51延伸至下游护坡7侧。倾向下游边界52的坡比为1:0.1～1:0.3，坡比过大则次主堆石区6与主堆石区5的交界面过陡，易发生变形不协调问题，坡比过小则主堆石区5的范围增大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，其特征在于：包括由上游至下游依次设置的混凝土面板、垫层、过渡层、增模主堆石区、主堆石区、次堆石区、下游护坡和排水棱体，所述增模主堆石区的上游侧边界与过渡层的下游侧边界重合；/n所述增模主堆石区的下游侧边界包括坝轴线上游侧部分和坝轴线下游侧部分，所述坝轴线上游侧部分平行于上游坝坡，所述坝轴线下游侧部分水平设置并延伸至下游护坡的内侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，其特征在于：包括由上游至下游依次设置的混凝土面板、垫层、过渡层、增模主堆石区、主堆石区、次堆石区、下游护坡和排水棱体，所述增模主堆石区的上游侧边界与过渡层的下游侧边界重合；
所述增模主堆石区的下游侧边界包括坝轴线上游侧部分和坝轴线下游侧部分，所述坝轴线上游侧部分平行于上游坝坡，所述坝轴线下游侧部分水平设置并延伸至下游护坡的内侧。


2.根据权利要求书1所述的改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述坝轴线上游侧部分与过渡层下游侧边界之间的水平宽度为0.15～0.40倍的坝高。


3.根据权利要求书1所述的改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述主堆石区上游侧边界与增模主堆石区的下游侧边界重合，所述主堆石区下游侧边界包括水平边界和倾向下游边界。


4.根据权利要求书3所述的改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述水平边界的高程为0.4～0.6倍的坝高。


5.根据权利要求书3所述的改善面板应力变形状态的混凝土面板堆石坝，其特征在于：所述水平边界延伸至下游护坡。


6.根据权利要求书3所述的改善面...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琨，杨启贵，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42