特高心墻堆石壩工程技術(shù)

第一章 高心墻堆石壩技術(shù)進(jìn)展及挑戰(zhàn) 1
1.1 高心墻堆石壩建設(shè)運行概況 1
1.1.1 國外高心墻堆石壩建設(shè)狀況 1
1.1.2 國內(nèi)高心墻堆石壩建設(shè)狀況 2
1.1.3 高心墻堆石壩運行狀況 3
1.2 高心墻堆石壩主要技術(shù)進(jìn)展 6
1.2.1 壩體分區(qū) 6
1.2.2 筑壩材料 11
1.2.3 滲透穩(wěn)定 16
1.2.4 變形穩(wěn)定 1718
1.2.5 壩坡穩(wěn)定 2122
1.2.6 抗震防震 2324
1.2.7 安全監(jiān)測 2527
1.2.8 壩料試驗 2628
1.2.9 土料改性 2830
1.3 RM壩技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新 2930
1.3.1 RM壩關(guān)鍵技術(shù) 2930
1.3.2 主要技術(shù)創(chuàng)新 3133
1.4 本章小結(jié) 3234
第二章 土料特性及改性技術(shù) 3336
2.1 土料勘察要求及試驗內(nèi)容 3336
2.1.1 勘察要求 3336
2.1.2 試驗內(nèi)容 3438
2.2 土料場勘察 3538
2.2.1 土料場選擇原則 3538
2.2.2 基本地質(zhì)條件 3639
2.2.3 防滲土料勘察 3943
2.2.4 接觸土料勘察 4347
2.3 防滲土料試驗 4549
2.3.1 顆粒級配 4549
2.3.2 天然含水率與塑性指數(shù) 4752
2.3.3 分散性及化學(xué)分析 4853
2.3.4 膨脹、濕化、收縮特性 5155
2.3.5 擊實特性 5257
2.3.6 滲透特性 5358
2.3.7 強度特性 6065
2.3.8 固結(jié)剪切試驗 6569
2.3.9 靜力三軸試驗 6670
2.3.10 真三軸試驗 6873
2.3.11 等向固結(jié)試驗 7075
2.3.12 等應(yīng)力比試驗 7277
2.3.13 復(fù)雜應(yīng)力路徑 7681
2.3.14 流變、浸水變形試驗 7984
2.3.15 水力劈裂（擊穿）試驗 8288
2.3.16 動力試驗 8590
2.4 接觸土料試驗 8792
2.4.1 顆粒級配 8792
2.4.2 天然含水率與液塑性指數(shù) 8793
2.4.3 分散性 8893
2.4.4 礦物、化學(xué)試驗 8893
2.4.5 擊實、滲透、固結(jié)及三軸試驗 8994
2.4.6 大剪切變形條件下接觸黏土料與岸坡接觸面滲流特性 9095
2.5 防滲土料及接觸黏土料設(shè)計控制指標(biāo) 9398
2.5.1 防滲土料 9398
2.5.2 接觸土料 98104
2.6 改性技術(shù)及現(xiàn)場試驗 101107
2.6.1 防滲土料加工工藝發(fā)展概述 101107
2.6.2 級配改善措施 105113
2.6.3 含水率改善措施 109117
2.6.4 現(xiàn)場試驗 112120
2.7 本章小結(jié) 123132
第三章 堆石料特性及縮尺效應(yīng) 125134
3.1 概述 125134
3.2 堆石料源及利用原則 126135
3.2.1 料源概況 126135
3.2.2 物理力學(xué)性能試驗 126135
3.2.3 工程開挖料利用原則 128137
3.3 壩殼料級配與優(yōu)化 129138
3.3.1 設(shè)計級配擬定 129138
3.3.2 室內(nèi)試驗級配 131140
3.3.3 極值干密度與小于5mm顆粒含量的關(guān)系 134144
3.3.4 基于分形維數(shù)法的堆石料級配研究 135145
3.3.5 室內(nèi)試驗制樣標(biāo)準(zhǔn) 140150
3.4 靜力特性試驗 141151
3.4.1 干密度試驗 141151
3.4.2 大型側(cè)限壓縮試驗 142152
3.4.3 大型三軸試驗 143154
3.5 滲透特性試驗 149160
3.5.1 滲透變形試驗 149160
3.5.2 反濾試驗 150161
3.6 堆石料特殊性能試驗 151162
3.6.1 濕化試驗 151162
3.6.2 流變試驗 157168
3.6.3 風(fēng)化劣化試驗 163174
3.6.4 循環(huán)加卸載試驗 165176
3.6.5 復(fù)雜應(yīng)力路徑試驗 166177
3.6.6 接觸面特性試驗 170181
3.6.7 動力特性試驗 171183
3.7 堆石料縮尺效應(yīng)研究 181192
3.7.1 室內(nèi)超大三軸試驗 181192
3.7.2 數(shù)值試驗 184196
3.7.3 已建工程反演分析 192204
3.7.4 原級配堆石料力學(xué)參數(shù)推求方法 198210
3.8 本章小結(jié) 202214
第四章 RM壩設(shè)計技術(shù)方案 205218
4.1 概述 205218
4.2 心墻型式及輪廓比較研究 206219
4.2.1 心墻型式比選 206219
4.2.2 心墻輪廓比選 216232
4.3 心墻建基面選擇 220236
4.3.1 河床建基面 220236
4.3.2 岸坡建基面 223239
4.4 壩體輪廓比較研究 226243
4.4.1 壩坡和壩頂寬度對壩坡穩(wěn)定影響分析 226243
4.4.2 壩體輪廓設(shè)計參數(shù)擬定 229246
4.5 堆石料分區(qū)研究 230247
4.5.1 壩料分區(qū)原則 230247
4.5.2 壩料分區(qū)方案擬定 235249
4.5.3 方案比較 237251
4.4.4 反濾層及過渡層設(shè)計 240254
4.5.5 上、下游護(hù)坡 241255
4.6 筑壩材料設(shè)計 241256
4.6.1 防滲土料 241256
4.6.2 接觸土料 242257
4.6.3 反濾料 243257
4.6.4 過渡料 245260
4.6.5 堆石料 246261
4.6.6 上、下游壓重填筑料 247262
4.6.7 壩料填筑標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計指標(biāo) 247263
4.7 壩坡穩(wěn)定分析 248264
4.7.1 分析方法 248264
4.7.2 剛體極限平衡法 249264
4.7.3 有限元強度折減法 251267
4.7.4 可靠度法 253269
4.8 壩基處理 254270
4.8.1 壩基地質(zhì)條件 254270
4.8.2 壩基開挖 256272
4.8.3 壩基處理 257273
4.8.4 防滲處理 257273
4.9 本章小結(jié) 263279
第五章 壩體變形預(yù)測與控制技術(shù) 265281
5.1 概述 265281
5.2 壩體變形預(yù)測理論方法 266282
5.2.1 本構(gòu)模型 266282
5.2.2 滲流固結(jié)有限元法 287304
5.2.3 濕化計算方法 301319
5.2.4 流變計算方法 303322
5.2.5 堆殼風(fēng)化劣化計算方法 313332
5.3 心墻變形控制 317337
5.3.1 工程經(jīng)驗 317337
5.3.2 P5含量的影響 318338
5.3.3 級配離散性的影響 319339
5.3.4 心墻固結(jié)的影響 320341
5.4 心墻與壩殼變形協(xié)調(diào)控制 321341
5.5 心墻與岸坡剪切變形控制 326346
5.5.1 工程經(jīng)驗 326347
5.5.2 心墻建基面型式的影響 330351
5.5.3 接觸黏土區(qū)剪切變形規(guī)律 333354
5.5.4 心墻與岸坡界面應(yīng)力傳遞規(guī)律 337358
5.5.5 心墻與岸坡接觸剪切離心機模型試驗 339360
5.6 水庫蓄泄水控制 343365
5.6.1 初次蓄水 344365
5.6.2 常規(guī)放空 347369
5.6.3 應(yīng)急放空 348371
5.6.4 水庫蓄泄水速率控制指標(biāo) 349372
5.7 大壩變形演化規(guī)律及控制指標(biāo) 351374
5.7.1 壩體應(yīng)力變形一般規(guī)律 351374
5.7.2 壩體總變形量 354377
5.7.3 后期變形 355379
5.7.4 大壩變形控制指標(biāo) 357380
5.8 大壩靜力離心機模型試驗 357380
5.8.1 試驗方案 357380
5.8.2 試驗結(jié)果與分析 360383
5.9 心墻水力破壞評價方法及防治措施 368391
5.9.1 心墻水力劈裂判別方法 369392
5.9.2 礫石土心墻水力擊穿模擬方法 371395
5.9.3 有限元-無單元耦合模擬方法 375399
5.9.4 基于內(nèi)聚力模型的水力劈裂模擬方法 378402
5.9.5 心墻水力破壞防治措施 379403
5.10 壩體裂縫預(yù)測方法及防治措施 381405
5.10.1 心墻壩裂縫工程實例 382406
5.10.2 變形傾度有限元法 384409
5.10.3 壩體張拉裂縫有限元-無單元耦合法 387412
5.10.4 壩頂開裂擴(kuò)展連續(xù)-離散耦合法 391416
5.10.5 壩體裂縫防治措施 395420
5.11 本章小結(jié) 396422
第六章 壩體滲流穩(wěn)定分析 401427
6.1 概述 401427
6.2 壩體及壩基防滲體系構(gòu)建 401427
6.3 反濾層設(shè)計控制方法及反濾試驗研究 406432
6.3.1反濾層設(shè)計控制方法 406432
6.3.2 反濾試驗研究 410436
6.4 心墻裂縫愈合研究 411437
6.4.1 心墻裂縫愈合試驗研究 411437
6.4.2 裂縫形狀和大小對愈合效果的影響 413439
6.5 大剪切變形條件心墻與岸坡接觸面抗?jié)B性能研究 420447
6.5.1 研究背景 420447
6.5.2 直剪滲透試驗研究 422449
6.5.3 三軸剪切滲流試驗研究 424452
6.5.4 旋轉(zhuǎn)連續(xù)剪切滲流試驗研究 427455
6.6 壩體及壩基滲流分析 432460
6.6.1 主要分析內(nèi)容 432460
6.6.2 滲流控制基本標(biāo)準(zhǔn) 432460
6.6.3 天然滲流場反演計算及模型率定 433461
6.6.4 二維穩(wěn)定滲流分析 435464
6.6.5 三維穩(wěn)定滲流分析 437466
6.6.6 壩體非穩(wěn)定滲流分析 440470
6.6.7 壩體及壩基滲透系數(shù)敏感性分析 446476
6.6.8 防滲系統(tǒng)隨機缺陷條件下三維穩(wěn)定滲流場計算 448479
6.7 本章小結(jié) 453484
第七章 抗震防震關(guān)鍵技術(shù) 455487
7.1 概述 455487
7.2 動力本構(gòu)模型 456488
7.2.1 等價黏彈性動力分析方法 456488
7.2.2 真非線性動力本構(gòu)模型 458490
7.2.3 靜動力統(tǒng)一彈塑性本構(gòu)模型 462494
7.3 地震動輸入 474506
7.3.1 復(fù)雜壩基巖體地震波傳播特性 475507
7.3.2 非一致性地震波動輸入法 479511
7.3.3 大壩頻譜特性及濾波效應(yīng) 481513
7.4 大壩動力響應(yīng)及抗震穩(wěn)定性數(shù)值模擬 483516
7.4.1 地震動參數(shù) 483516
7.4.2 計算條件 491523
7.4.3 大壩加速度反應(yīng) 492524
7.4.4 地震永久變形 495528
7.4.5 壩坡抗震穩(wěn)定性 496529
7.4.6 心墻動強度及反濾層液化分析 498531
7.4.7 接觸黏土靜動應(yīng)力變形 503536
7.4.8 大壩抗震計算成果 505537
7.4.9 與同類工程的比較 510542
7.5 大壩整體離心機振動臺模型試驗 511544
7.5.1 心墻堆石壩震害經(jīng)驗 511544
7.5.2 BK組試驗成果 512545
7.5.3 NK組試驗成果 517549
7.6 心墻與岸坡接觸剪切離心機振動臺模型試驗 523556
7.7 大壩抗震措施及加固效果研究 527559
7.7.1 工程抗震措施經(jīng)驗 527559
7.7.2 RM大壩設(shè)計抗震措施 532565
7.7.3 壩頂抗震加固效果研究 536570
7.8 大壩抗震評價方法及極限抗震能力 552587
7.9 本章小結(jié) 554589
第八章 結(jié)論與展望 558594
8.1 結(jié)論 558594
8.1.1 防滲土料 558594
8.1.2 接觸土料 558595
8.1.3 壩殼堆石料 559595
8.1.4 壩體分區(qū) 559596
8.1.5 變形預(yù)測與變形試驗 560596
8.1.6 變形協(xié)調(diào)與控制 561598
8.1.7 水力破壞評價及防護(hù) 563600
8.1.8 壩體開裂評價與防治 563600
8.1.9 滲流與滲透穩(wěn)定 563600
8.1.10 抗震防震 564601
8.2 展望 566604
參考文獻(xiàn) 569607