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胶凝砂砾石(简称CSG)坝是在面板堆石坝和碾压混凝土重力坝基础上发展起来的一种新坝型[1],其特点是借助水泥和粉煤灰(含量低于80kg/m3)的胶凝作用使松散体材料的抗剪强度显著提高,相比传统面板坝可以缩小坝体断面,不仅经济性良好,还通过充分利用施工过程中产生的弃料,减小了工程对周围环境的影响,凸显了其在适应环境、减轻环境破坏方面所具有的优势,已开始得到国际坝工界的重视。
目前国内外已建成或在建多座CSG坝,但是由于没有现行的设计施工规范进行指导,故只能依靠经验采取对称剖面进行设计施工,在很大程度上制约了这种新坝型的推广应用。因此本文结合国家水利部公益性行业专项经费项目——《胶凝砂砾石材料力学特性、耐久性及坝型研究》,主要完成了以下几方面的工作:
1、研究确定了CSG坝的基本设计流程与剖面设计原则;
2、初步提出CSG坝安全控制相关参数变量如何选取、稳定应力的控制要求;
3、根据已有实验数据,通过计算研究分析,指出CSG坝剖面随胶凝含量改变的变化规律;
4、探讨了对称剖面的必要性,以及非对称剖面对比前者的优劣性;
5、结合实际工程进行剖面重新设计,对比各种工况下,经验断面与设计断面(按照本文所制定的设计原则)的安全可靠度,为该方法的推广使用提供理论依据和指导经验。
CSG坝未来在国际国内均具有十分广阔的应用前景,故其设计施工不能仅局限于并停留在经验指导层面,而应该将大坝稳定性与经济性、筑坝材料、坝体剖面尺寸、施工技术等方面有机结合综合考虑,形成一套完整的设计理念。其中,科学合理的剖面设计原则是大坝设计的出发点,也是整个CSG材料坝研究课题的核心内容之一。笔者希望通过本文所做出的的探讨和研究,可以为这种新坝型的研究推广提供有益的指导和启发。