带面板的对称干硬填筑坝与混凝土面板堆石坝的比较

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1、2014年3月水利水电快报EWRHI第35卷第3期文章编号：1006-0081(2014)03-0031-03带面板的对称千硬填筑坝与混凝土面板堆石坝的比较[伊朗]M．E．奥姆兰等摘要：带面板的对称干硬填筑坝(FSHD)和混凝土面板堆石坝(CFRD)均适宜建在坝基较差的坝址地带。对两种坝型的特性、技术参数和安全性等进行了详细描述和对比分析，研究结果表明，带面板的对称干硬填筑坝的变形量相对要小，建坝成本更低。关键词：干硬填筑坝；混凝土面板堆石坝；性能对比；对比分析中图法分类号：TV641．4文献标志

2、码：A高、施工简便、工期不长，而且对环境的负面影响最1概述小。设计一座新坝，首要的一步就是要根据现场独由于大坝断面为梯形，所以这种坝型的自重量特的地形地质条件来确定合适的坝型，然后根据技和抗剪强度面比传统的重力坝要大得多(见图1)。术、经济、环境条件和社会因素等确定大坝的最优设同时由于坝基抗剪强度较高，无需再满足抗滑稳定计。的安全要求，这也就意味着这种坝甚至可建在不良对于不良坝基的坝址，大坝断面最好设计成梯的坝基上。形断面，这样，其自重一般就比常规重力坝更重而无需靠建基面上的高抗剪强度来满足抗滑安

3、全要求。带面板的对称干硬填筑坝(FSHD)和混凝土面板堆石坝(CFRD)，其断面均为对称的梯形，上游铺设的混凝土面板，能防止库水透过坝体向下游渗漏。本文重点对FSHD和CFRD两种坝型的特性进行比较与评估。方法为采用有限元分析软件对这两种坝型分别进行静态和动态分析，并评估两种坝型在承受静荷载和动荷载情形下的安全性。最后，从技术上和经济上对这两种坝型进行比较和评估。研究成果表明，FSHD和CFRD都能很好地承图1胶凝砂砾石坝断面CFRD当然更受青睐，现已风行全世界，特别是受外荷载，但FSHD的变形比

4、CFRD小，另外在多发性洪水的河流上，建FSHD比CFRD更经济。在大雨或暴雨经常光顾和不透水黏土缺乏的地带更是如此。CFRD在过去的40a中之所以得以广泛运2两种坝型的特点用，原因就在于与内置土心墙的堆石坝相比，其成本更低，性能更高。FSHD是一种较新的坝型，1992年由日本首建，现代堆石坝的设计，包括CFRD现代设计的精称作CSG，即胶凝砂砾石坝。这种坝是采用低成本髓，都已载入坝工设计的史册，因此，往往有必要根的胶凝砂砾石材料建成，称为干硬填筑坝。FSHD据历史上其他大坝的实际性能资料来评判现

5、代大坝有下列一些优点：安全性高、抗震性强、坝基要求不收稿日期：2014—01—05·31·2014年3月水利水电快报EWRHI第35卷第3期的特性。近年来，人们对CFRD的特性、设计、施工对两种坝型的有限元模型进行静态和动态分析和性状等进行了大量的研究。现在，CFRD高坝遍时所加的外部荷载为：布世界各地，例如，1967年美国建的155In高的新(1)坝体自重；埃克斯钱吉(NewExchanger)坝、1993年墨西哥建的(2)上游面的静水压力；187m高的阿瓜米尔帕(Aguamilpa)坝、200

6、8年中国(3)坝底扬压力；建的233m高的水布垭坝等。(4)上下游水压力作用下的坝体惯性力(动荷载)；3FSHD和CFRD的有限元模型(5)大坝上游侧的动水压力。两种坝型的地震系数都设为0．15。为评估FSHD和CFRD这两种坝型承受外荷载的安全性，作者采用有限元模型进行了研究，并选用4FSHD和CFRD的技术评估了伊朗卡海尔(Kahir)坝的常规特性(几何形态)、FSHD在动荷载作用下，坝体和混凝土面板的坝基材料特性、坝高和库水位等参数，建立了两个模最大变形比CFRD要小得多，其最大水平和垂直变

7、型(两坝型研究的详细数据见表l和表2)。形分别为1：11和1：14，而且FSHD的面板安全性比表1FSHD和CFRD模型的几何特性CFRD高。表3列出了FSHD的主应力和安全系数。在静荷载和动荷载两种情形下，FSHD坝体应力分布的安全系数分别为3和1．5。坝体的拉应力和压应力比容许应力要小得多。因此可以得出结论，这表2有限元模型的特性参数种大坝安全状态良好。此外，FSHD可采用水泥标凝聚力号较低的干硬填筑材料。项目麓冀翟薹／kPa骸零／MPa／MPa表3FSHD的主应力状况CFRD的有限元模型表明

8、，坝体中分布的拉应力和压应力很小，最大拉应力和压应力分别为卡海尔坝建在伊朗东南部的卡海尔河上，按预一0．5MPa和0．3MPa，可见大坝安全状态良好。定计划于2012年开工。该坝68m高，坝顶宽4m，坝底局部抗滑安全系数公式为：坝底宽71．9m。上下游坝坡均为0．7H：1V，是伊朗K=(∑+)／的第一座FSHD。坝址所在的流域面积为4596式中，or为坝底垂直方向上的法向应力；．厂为抗剪断km，流域年均降水量为150mm。摩擦力；c为抗剪断凝聚力；为坝底宽；丁为坝底剪采用了ANSY