采用挤压边墙技术的高面板坝裂缝成因探析.doc

1、采用挤压边墙技术的高面板坝裂缝成因探析摘要：挤压边墙技术作为水电工程中的一种重要技术，在这里从以下方面针对采用挤压边墙技术的高面板坝裂缝成因进行了具体分析。 关键词：挤压边墙技术；高面板坝裂缝；成因分析 挤压边墙技术可以加快施工进度，确保边墙的有效成型，合理进行垫料的铺筑与碾压，充分保证了施工的安全性与工程的施工质量。 一、研究背景 目前水电工程中，混凝土地面板堆石坝作为其中重要的、较为广泛的一种坝型，最为重要的一个设计理念就是加强面板的防渗处理，从而保证其可以有效地承载较大的荷载。根据工程实践研究发现，面板堆石坝的结构和设计特点来分析，在整个大坝中，最为关键的部分就是面板，若是面板发生贯穿性

2、裂缝，就极易发生漏水事故，此时存在于堆石体中的渗流就会将一些小颗粒所带走，最终导致整个坝体出现架空的现象，这样，不仅影响到工程质量，而且会给工程带来巨大的危险，影响到大坝的安全性与稳定性。因此，对于面板的防裂的科学设计与施工，积极探讨裂缝成因，控制裂缝形成就成为工程探讨的一个关键性问题。 二、裂缝成因分析 在工程中，由于各种外界原因和内在原因，目前我国已经建成的一些面板堆石坝也出现了一些相应的裂缝，以下以我国西北地区施工期间面板出现裂缝的工程实例作为案例进行分析，具体情况如图 1 所示，根据图示可以知道，图中的左 L 为左岸的第一条面板，其他的则以此类推，右 L 则为右岸第一条面板，然后根据上

3、述情况类推，经过工作人员分析发现面板发生裂缝主要发生于面板浇筑后的第一年冬天，属于贯穿裂缝，裂缝方向属于水平方向，且遍布于整个上游坝面，且根据具体的计算结果来分析，面板所产生裂缝还由于干缩应力和温度应力所引起，与此同时，垫层所存在的切向约束力则为裂缝所产生的一个必要条件。 图 1 面板裂缝情况 根据实际情况来分析，除了上述所提出的温度裂缝外，导致其发生裂缝的原因还是由于面板结构而产生的结构性改变，具体的原因是由于堆石流变产生脱空引起，这个现象可以根据均匀温降下的面板的收缩情况以及拉应力分布情况为倒爷进行解析，当面板磨擦约束力与上游面垫层分布相对均匀时，就可以利用具体的方法将面板的最大拉力以及应

4、力和发生的位置计算出来。 三、挤压边墙技术的应用 为了推进工程施工进度，工程面板采用挤压边墙技术，要求每一层的垫层料填筑前采用挤压边墙沿着坝轴的方向做出一个混凝土小墙，制作时要保证其半透水性、连续性，严格按照设计的要求，进行铺填，并充分考虑到工程的各种外界原因和内在原因，待混凝土凝固后，对其内侧加以科学设计，接着再采用振动碾平面碾压处理，确保垫层料的平整性，在上面我们提到了我国已经建成的一些面板堆石坝也出现了一些相应的裂缝，而挤压边墙在施工时，其施工特点可以很好地决定其与上覆面板之间的关系与差异，避免了传统方法处理中垫层料施工完毕后进一步的消坡、超填、修整以及碾压等工程程序，还可以加强对坡面的

5、防护处理，同时，为了保证坡面的平整性，还要利用挤压边墙施工技术对分段进行预制处理，在这里仍旧以施工期间面板出现裂缝的工程实例作为案例进行分析，由于工程中出现了较大的沉陷，但是还不至于导致面板发生裂缝时，可以不进行以上的修坡工作，而以工程实际为参照进行具体的修理，但是由于挤压边墙在施工时是沿着坝轴线方向一层一层完成的，这样就会导致出现上下错层现象，具体情况如图 2 所示，而从摩擦角的方面来分析，由于挤压边墙所导致的错层现象，会使得其对面板的约束作用增强，因此，需要合理区分其关系，然后根据上述情况，需要工作人员分析发现面板发生裂缝进行分析，主要发生于面板浇筑后的贯穿裂缝现象综合分析，确定裂缝方向以

6、及在整个上游坝面的分布情况，根据具体的计算结果来分析，面板所产生裂缝还由于干缩应力和温度应力所引起，与此同时，垫层所存在的切向约束力则为裂缝所产生的一个必要条件。另外，对于某些高程而言，由于坡面相对平顺、平整度较小，局部高程的不平整度不大，根据实际情况，除了温度裂缝外，由于面板结构而产生的结构性改变，主要是由于堆石流变产生脱空引起，其对于面板的约束会呈现不均匀性，为此，这个现象击破要对面板的应力进行分析，并要根据均匀温降下的面板的收缩情况以及拉应力分布情况进行分析，同时考虑凝聚力对面板的约束和磨擦角情况，当面板磨擦约束力与上游面垫层分布相对均匀时，就可以利用具体的方法将面板的最大拉力以及应力和

7、发生的位置计算出来，此外，还存在着面板本身模拟方法对其产生的精力影响，为此，需要进行裂缝深度的计算。 图 2 1.模型分析 根据上述分析，对于摩擦接触问题之间的问题主要采用弹性接触分析最小位能原理进行分析，具体的公式如下： 上述原理主要是力求于解决应变关系和应力关系，对位移边界条件可以存在的增量位移场进行分析，从而获得弹性系统的总势能驻值。 另外，是对于接触单元状态的判定，在分析时，需要基于乘子法求解的基础上，对其进行扩展，一般而言，主要存在分离、滑动、粘合三种状态，为此，在计算中，需要根据以下顺序进行判断：一是对接触面的拉应力进行判断，若此应力为拉应力，且大于摩尔库仑准则，则处于滑动状态，若

8、是小于摩尔库仑准则，则处于粘合状态，当接触面张开时，当不能承担的应力与接触面发生滑动时，会重新分配给周围的新单元，这里需要利用扩展 LAGRANGE 乘子进行分析。 2.仿真分析 某一面板工程主要分为 3 期完成，在检查时，需要对一些分布规则的水平微裂缝进行分析，并且对其高程进行分布，沿着轴线的方向贯穿于整个面板，具体的临时断面如图 3 所示： 图 3 根据面板裂缝成因分析来计算，对面板的温降荷载、面板与挤压墙之间局部的不均匀约束进行初步判断，同时，分析其产生的附加变形，采取下列措施：（1）降低混凝土入模温度， （2）认真做好混凝土养护工作， （3）地下室外墙混凝土应分层连续浇筑。 结语： 总而言之，边墙挤压技术简化了工序、设备和机具，挤压机操作简单，施工方便、快捷，同时，挤压边墙在上游坝面形成了一个规则、平整、压实的坡面，而且坡面整洁美观，是一种较为理想的工程技术的方法，对工程施工具有很好的指导作用和意义，且具有较高的工程效益和社会效益。 参考文献： 1徐建华，胡颖，李建林，谭运坤. 水布垭面板堆石坝挤压边墙技术研究及应用J. 人民长江，2006，11：29-32. 2唐英敏，张洪海. 挤压式边墙施工技术在泗南江面板坝中的应用J. 水利科技与经济，2006，10：705-707.