辽宁省水利水电科学研究院
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    碧流河水库土石坝沥青混凝土防渗墙
    1986年获辽宁省科技进步一等奖
    1988年获国家科技进步三等奖


    碧流河水库是为解决大连市城市和工业用水及农业灌溉、防洪等为目的的大型水利工程。最大库容9.31亿立方米。水电部原审定拦河大坝由混凝土重力坝和粘土心墙砂砾石坝构成。由于粘土运距37km等原因,经水电部同意改粘土心墙为沥青混凝土心墙。沥青混凝土和粘土中央直立式心墙,在满水条件下,心墙和坝体都要产生向
    下游侧的水平位移,中三分段出现最大值,整个心墙呈弯曲形状态。当心墙位置稍向上游移动时,可以相应减小这样的变形。但空库时的偏向上游的心墙位置,又要出现向上游的弯曲变形。本工程经过对不同心墙位置的数值分析,选出相应心墙变 形最小的心墙位置。即心墙中线偏上游2.8米土石坝中,这样选定心墙位置在国内尚属首位。
    应用非线性有限元数值分析说明:心墙自重,即垂直应力不是随着高度而线性增加。它是通过摩擦剪切把部分自重转移给相邻的过渡层,土石坝中称作"拱效应"沥青含量越高,心墙拱效应越显著。当静水压力大于心墙垂直应力与抗拉强度之和时,心墙就有被水穿透的可能性,土石坝中称作"水力劈裂"。为排除这样的危险性,用非线性有限元的数值分析法,选择适宜的沥青含量来解决,这是从理论到方法,在沥青混凝土防渗心墙领域里取得突破。目前,国内外资料尚未见到这方面的报导。
    在配合比设计方面.我们吸取了国内外的一套常用方法,同时,增加了数值分析内容,使这项设计工作趋于完善,推动了本课题的进展。
    土石坝设置纵向廊道和竖井,布设测温系统,埋设应力、应变仪以及正倒锤引张线等形成以心墙原型观测为核心观测系统,这是在国内大型土石坝中首次采用,手段是先进的。自施工、运用以来,取得了完整、系统的实测资料,对于监测大坝安全运行和同类工程的设计、施工与理论研究,均可提供出有重要价值的资料。水电部1974年审定初设批准粘土单价34.4元/平方米。 1984年竣工后核实工程费用时。粘土单价按53.47元/平方米计算.沥青混凝土按实耗单价283元/平方米。计算并且相应计算其它工程费用和机械、设备购置与折旧等等,采用沥青混凝土节省1172.69万元投资,总造价节省638.39万元。沥青混凝土心墙工程量只占粘土心墙工程量的3.5%,因此减少了大量人力和运力消耗,易于机械化施工,易于保证质量和工期。
    提前一年多向大连市供水,对于严重缺水的大连市的工业发展和改善城市环境与人民生活发挥了重要作用。
    鉴于在大型土石坝上采用沥青混凝土防渗心墙的成功实践,在国内外都具有重要意义。从设计、施工、试验研究等方面的经验和理论成果,为同类工程采用新技术提供成功的先例,对于促进沥青防渗技术发展,做出了贡献。
    随着我国工业化水平的提高,对于那些适宜建造土石坝的坝址又缺乏防渗粘土的工程,对于那些坝基基岩破碎断层节理发育以及复盖层很深,筑坝后要发生较大沉陷等等条件,采用沥青混凝土防渗墙要有无比的优越性。
    另外,诸如大型蓄水池、渠道防渗、地下储蓄室、海港码头护岸以及道路、机场等等方面,该研究项目有着广阔的前途。
    我所做为协作单位,对沥青混凝土心墙方案的选择、施工沥青的选择和性能试验,沥青混凝土配合比试验和沥青混凝土施工工艺等完成了大量具体工作。

     

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