【摘要】：膠結(jié)顆粒料壩(或稱(chēng)膠結(jié)壩)是中國(guó)水利水電科學(xué)研究院專(zhuān)家于2009年提出的新壩型,包括膠結(jié)土壩、膠凝砂礫石壩(或稱(chēng)膠結(jié)砂礫石壩)、膠結(jié)堆石壩。該壩型的設(shè)計(jì)理念是“宜材適構(gòu)”、“宜構(gòu)適材”,即根據(jù)材料特性?xún)?yōu)選斷面結(jié)構(gòu),或根據(jù)斷面形式優(yōu)選材料,旨在土石壩和混凝土壩兩種不同的壩型設(shè)計(jì)理念之外構(gòu)建一種能夠兼具二者優(yōu)點(diǎn)的新壩型。具有經(jīng)濟(jì)安全、環(huán)境友好、漫頂不潰等優(yōu)勢(shì),在我國(guó)臨時(shí)工程及部分永久工程中逐漸得到推廣應(yīng)用。目前制約其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)主要集中于以下幾方面:(1)施工工藝優(yōu)化、新型設(shè)備研發(fā)以及施工全過(guò)程質(zhì)量控制技術(shù);(2)全生命期安全評(píng)估技術(shù)與完整的筑壩技術(shù)體系;(3)配制技術(shù)的廣源化與材料的宏細(xì)觀性能研究等。膠凝砂礫石壩是膠結(jié)顆粒料壩的一種,目前,國(guó)內(nèi)外在施工全過(guò)程質(zhì)量控制技術(shù)研究、全過(guò)程仿真模擬研究、飽和與非飽和滲流場(chǎng)模擬研究以及考慮材料離散性的可靠度分析等方面比較薄弱。本文圍繞上述問(wèn)題開(kāi)展了創(chuàng)新性研究,在膠凝砂礫石壩全過(guò)程質(zhì)量控制方法、全過(guò)程安全評(píng)估、功能分區(qū)合理性評(píng)價(jià)等方面,取得了新的研究進(jìn)展,相關(guān)研究成果已在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果如下:(1)膠凝砂礫石壩施工全過(guò)程質(zhì)量控制基于《膠結(jié)顆粒料壩筑壩技術(shù)導(dǎo)則》SL 678-2014中有關(guān)膠凝砂礫石施工各環(huán)節(jié)的約束條件,建立了施工全過(guò)程質(zhì)量控制目標(biāo)函數(shù)集,梳理了邏輯結(jié)構(gòu)圖和軟、硬件系統(tǒng)連接圖。開(kāi)發(fā)了膠凝砂礫石壩施工全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)膠凝砂礫石原材料檢測(cè)、拌和監(jiān)控、碾壓監(jiān)控及成品檢測(cè)的無(wú)縫監(jiān)控。碾壓質(zhì)量監(jiān)控子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)碾壓軌跡、速度、遍數(shù)、層間間隔時(shí)間、收倉(cāng)高程等的實(shí)時(shí)監(jiān)控。采用數(shù)學(xué)方法解決了不同碾壓車(chē)的振動(dòng)閾值問(wèn)題。同時(shí),對(duì)膠凝砂礫石施工大數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘,獲得了碾壓車(chē)行走速度分布規(guī)律、壓實(shí)度與遍數(shù)的擬合關(guān)系等。(2)開(kāi)展了膠凝砂礫石壩全過(guò)程仿真分析考慮膠凝砂礫石材料徐變、自生體積變形、絕熱溫升、彈模變化等因素,首次開(kāi)展了針對(duì)該壩型的全過(guò)程仿真分析。研究了膠凝砂礫石壩的溫度場(chǎng)、位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的發(fā)展變化。計(jì)算結(jié)果表明,膠凝砂礫石壩與混凝土壩比溫度、變形、應(yīng)力變化幅度小,比較均勻,有利于安全。典型層面的位移分布圖中,位移在面板與膠凝砂礫石結(jié)合部位緩慢漸變,無(wú)變形不協(xié)調(diào)現(xiàn)象�；谀z凝砂礫石壩特點(diǎn)和上述研究結(jié)果,提出利用擠壓邊墻施工技術(shù)在膠凝砂礫石壩防滲區(qū)與壩體膠凝砂礫石材料區(qū)之間形成過(guò)渡層,既方便碾壓車(chē)施工,又可改善防滲面板混凝土與壩體膠凝砂礫石材料差異過(guò)大的問(wèn)題。膠凝砂礫石壩擠壓邊墻技術(shù)已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)。(3)開(kāi)展了膠凝砂礫石飽和與非飽和滲流場(chǎng)分析針對(duì)膠凝砂礫石材料的多孔性,參照土的非飽和滲流理論,首次對(duì)滲透水長(zhǎng)期作用下膠凝砂礫石大壩的飽和與非飽和流場(chǎng)開(kāi)展了計(jì)算分析。結(jié)果證明,膠凝砂礫石壩功能分區(qū)構(gòu)造設(shè)計(jì)合理,可有效防止?jié)B水進(jìn)入CSGR壩體區(qū)。防滲體系失效后,均質(zhì)膠凝砂礫石壩仍具有較高的抗?jié)B安全性。基于膠凝砂礫石壩特點(diǎn)和上述計(jì)算結(jié)果,提出了膠凝砂礫石壩防滲與排水系統(tǒng),大壩的防滲、排水、承載有分有合,形成功能分區(qū),有利于充分發(fā)揮分區(qū)結(jié)構(gòu)與分區(qū)材料的功能。膠凝砂礫石防滲排水技術(shù)已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)。(4)開(kāi)展了膠凝砂礫石材料抗剪可靠性分析針對(duì)膠凝砂礫石壩材料抗剪強(qiáng)度低、離散性大的特點(diǎn),引入可靠度分析方法并結(jié)合強(qiáng)度破壞法分析了結(jié)構(gòu)的抗剪能力,推導(dǎo)了基于摩爾庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則和俞茂宏雙剪破壞準(zhǔn)則、以單軸拉壓強(qiáng)度為變量的極限狀態(tài)方程。編制了相應(yīng)的可靠度計(jì)算程序,可直接提取有限元應(yīng)力計(jì)算結(jié)果,對(duì)不同失效準(zhǔn)則下的可靠指標(biāo)及失效概率進(jìn)行了求解。計(jì)算結(jié)果顯示,膠凝砂礫石壩抗剪可靠指標(biāo)整體較高。降強(qiáng)法顯示,膠凝砂礫石壩體具有較高的安全儲(chǔ)備,在材料強(qiáng)度降低50%的情況下,壩體仍未形成貫通的破壞通道。同時(shí),開(kāi)展了膠凝砂礫石壩層面抗剪能力的可靠度分析。分別采用整體抗剪斷公式、單點(diǎn)抗剪斷公式、Mohr-Coulomb抗剪公式3種方法求解了不同碾壓層面的抗剪可靠指標(biāo)。結(jié)果均表明,CSGR壩的層面具有較高的抗剪可靠性。膠凝砂礫石壩強(qiáng)度破壞的可靠度分析研究,已發(fā)表SCI期刊論文1篇。膠凝砂礫石層面抗剪斷試驗(yàn)分析,已發(fā)表核心期刊論文1篇。
【圖文】：

年建成的Ｄｕｒａｎｃｅ圍堰（Ｈ＝９ｍ，上游坡比０．６：１，下游坡比１：１，水泥含量８０？逡逑９０邋ｋｇ／ｍ３），邋１９８９年美國(guó)建成的３２座小型導(dǎo)流結(jié)構(gòu)（Ｈ＝６？１５ｍ，上游＋下游總坡逡逑比１：２，水泥含量１３０？１７０邋ｋｇ／ｍ３），工程剖面圖詳見(jiàn)圖１．１？１．３。逡逑＾邐ｆ邋？＊＊＇邋１逡逑？ｒ／＾ＴＮｉ．邐Ｓ：Ｖｋ．邐ｒ逡逑／邐＼邐舊邋／ＶＷ逡逑Ｌ邋．邋ｒ—．：．．．．．ｒ邋’逡逑（Ｈ）邋Ｂ邋ａ邋ｔａｒｄｅａ邋ｕ邋ｄｕ邋ｂｅｔｏｎ邋ｃｏｍｐａｃｉｅ．邐（／４）邋Ｐｒｏｆｉｌ邋ｄｅ邋ｌａ邋ｆｏｎｄａｔｉｏｎ邋ｅｘｃａｖｅｅ．逡逑（Ｂ）邐Ｆｏｎｄａｔｉｏｎ邋ｅｎ邋ｂｅｔｏｎ．逡逑（Ｃ）邐Ｃｒｅｔｅ邋ｄｕ邋ｂａｔａｒｄｅａｕ邋ｅｎ邋ｂｅｔｏｎ邋ｃｏｍｐａｃｔｅ．逡逑圖１．邋１邋Ｇｕｒｉ圍堰逡逑２逡逑

圖邋１．邋３邋Ｄｕｒａｎｃｅ邋Ａ邋圍堰逡逑１９９０年，通過(guò)對(duì)上述筑壩技術(shù)進(jìn)行的深度研究和總結(jié)，法國(guó)學(xué)者Ｐｉｅｒｒｅ邋Ｌｏ了對(duì)稱(chēng)體型重力壩，隨后分階段開(kāi)展了低水泥含量且不篩分料ＲＣＣ材驗(yàn)，以及對(duì)稱(chēng)梯形斷面ＲＣＣ大壩的結(jié)構(gòu)分析。１９９２年，Ｐｉｅｒｒｅ邋Ｌｏｎｄｅ和Ｍｉｏ根據(jù)上述研究成果，首次提出了對(duì)稱(chēng)硬填料混凝土面板壩ＦＳＨＤ邋（Ｆａ
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TV641;TV523

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 石海榮,趙慶書(shū),趙國(guó)軍;浙江省砂礫石層工程地質(zhì)特征及壩基防滲處理[J];浙江水利水電專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào);2000年04期

2 岳雪波;砂礫石層的鉆進(jìn)與取心技術(shù)[J];長(zhǎng)江水利教育;1988年02期

3 徐堅(jiān)偉;;淺談“鉆劈法”深厚砂礫石層防滲墻施工工法[J];水利建設(shè)與管理;2011年11期

4 王立彬;燕喬;畢明亮;徐曉東;;深厚砂礫石層防滲帷幕灌漿施工技術(shù)研究[J];中國(guó)水利;2009年12期

5 成潔;任秀芳;盛云鷗;;砂礫石層地區(qū)巖土工程特性及地基方案探討[J];山西建筑;2013年19期

6 徐顯利,馬彥,王慶豐;鉆孔灌注樁在砂礫石層上開(kāi)孔的工藝分析[J];交通標(biāo)準(zhǔn)化;2003年06期

7 張文倬;;關(guān)于壩基砂礫石層帷幕灌漿的探討[J];人民珠江;1985年04期

8 姚中英;;砂礫石層中壩體工程防滲墻施工技術(shù)探析[J];水利技術(shù)監(jiān)督;2014年02期

9 王立彬;畢明亮;許小東;;深厚砂礫石層防滲帷幕灌漿施工技術(shù)[J];災(zāi)害與防治工程;2009年01期

10 蔡向民;欒英波;梁亞南;莊健鴻;;北京市平原區(qū)下伏泥砂礫石層特征及成因探討[J];地質(zhì)調(diào)查與研究;2010年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前4條

1 王春;符平;趙衛(wèi)全;邢占清;;砂礫石層水泥灌漿漿液擴(kuò)散過(guò)程監(jiān)測(cè)研究[A];2015水利水電地基與基礎(chǔ)工程——中國(guó)水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第13次全國(guó)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2015年

2 王樹(shù)新;;大功率振沖器在高深度砂礫石層基礎(chǔ)工程中的實(shí)踐[A];河南省建筑業(yè)行業(yè)優(yōu)秀論文集(2005)[C];2005年

3 石玉成;蔡紅衛(wèi);;中國(guó)西部戈壁砂礫石層波速特征[A];第五屆全國(guó)工程地質(zhì)大會(huì)文集[C];1996年

4 張新軍;;古洞口Ⅱ_2級(jí)水電工程砂礫石層壩基的灌漿處理[A];2004水利水電地基與基礎(chǔ)工程技術(shù)——中國(guó)水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2004年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 記者 羅生福;貧礦深部出奇跡[N];中國(guó)國(guó)土資源報(bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王莎;膠凝砂礫石壩全過(guò)程質(zhì)量控制及可靠度分析[D];中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;2019年

2 劉中偉;膠結(jié)顆粒料筑壩材料性能研究[D];中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;2018年

3 李曉;天然河床滲濾取水技術(shù)研究[D];西南交通大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 張義順;尼爾基水利樞紐壩基砂礫石層液化評(píng)價(jià)[D];大連理工大學(xué);2002年

2 王麗影;滲流條件下砂礫石層漿液擴(kuò)散規(guī)律及其可視化模型試驗(yàn)研究[D];河北工程大學(xué);2013年

3 楊鋒;砂礫石層灌漿試驗(yàn)研究及滲流計(jì)算分析[D];中國(guó)水利水電科學(xué)研究院;2005年

4 楊利超;珠江三角洲區(qū)域地下水鹽運(yùn)移的數(shù)值模擬[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

5 袁芳;砂礫石層的分類(lèi)及砂礫石取芯鉆具的研究[D];中南大學(xué);2005年

6 吳標(biāo);超載作用下含砂礫石成層邊坡破壞機(jī)理及穩(wěn)定性的研究[D];湖南科技大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：2699249