Page 62 - 水利学报2021年第52卷第2期

态、密度桶尺寸特征等环境因素，还有振动能量等众多不同因素的影响，对现场和室内试验最大、
最小干密度差异的量值和规律的评估还需要进一步研究 ［28］ 。
变形控制是高混凝土面板堆石坝建设的关键技术问题 ［29-30］ ，提高坝体填筑密实度是进行变形控制
的关键措施。在现场采用大型相对密度试验可对原级配砂砾石直接开展试验，能避免室内相对密度
试验缩尺带来的误差，且现场试验的振动碾压条件与实际施工情况一致。在相同的设计填筑相对密
度指标下，依据现场试验最大、最小干密度值确定用于施工填筑质量检测的干密度，相对于依据室
内试验确定的施工填筑质量检测的干密度而言，提高了大坝填筑质量控制的干密度，大坝填筑密实
度增大，有利于控制大坝变形。由于室内试验得出的坝料最大干密度偏小，现场施工检测中如基于
室内试验成果进行坝料填筑密度检测，经常出现相对密度大于 100%的情况，由此可见，在设计填筑
标准中，采用现场大型相对密度试验代替室内试验确定筑坝砂砾石最大、最小干密度，更好地进行
混凝土面板堆石坝的变形控制是十分必要的。

3 高面板坝变形控制影响因素及效果分析

混凝土面板堆石坝的沉降变形与坝高、筑坝材料及其级配、施工填筑控制标准、碾压施工参数
和工艺有密切关系，同时还与坝体设计及材料分区、施工进度与填筑顺序及蓄水、运行等不同时间
控制节点有关。表 5 给出了新疆 12 座 100 m 级混凝土面板堆石坝沉降变形统计表，据此重点分析坝
高、坝料、填筑标准、施工参数和运行时间等因素对坝体沉降变形的影响，以便为设计、施工等环
节中更好地控制坝体变形提供指导。

表 5 新疆已建 12 座 100m 级混凝土面板堆石坝沉降变形统计
建设 最大坝高 覆盖层 竣工沉降量 现状沉降量
序号 工程名称 筑坝材料
时间 /m /m 时间 沉降量/mm 时间 沉降量/mm
1 阿尔塔什 2019 砂砾石/白云质灰岩 164.8 94 2019 236
2 吉音 2018 斜长片岩 124.5 30 2019 412
3 卡拉贝利 2018 砂砾石 92.5 6 2017 213 2018 223
4 温泉水电站 2017 花岗岩/灰岩 102 13 2010 312 2019 704
5 KSY 水电站 2016 花岗岩/砂砾石 108 10 2019 325
6 JL 水电站 2015 砂砾石/花岗岩 146.3 8 904 2019 1304
7 肯斯瓦特 2014 砂砾石 129.4 10 2014 383 2017 399
8 斯木塔斯 2014 砂砾石/花岗岩 106 12 2012 339 2019 519
9 柳树沟 2014 凝灰岩 106 15 2014 488 2019 527
10 察汗乌苏 2010 砂砾石 110 47.8 2009 538 2019 825
11 JLT 水电站 2005 砂砾石/凝灰岩 157 5 2008 730 2019 1170
12 乌鲁瓦提 2000 砂砾石 131 5~10 2001 385 2019 564
注：竣工沉降量指大坝填筑完成时的沉降量；现状沉降量是包括竣工沉降量和竣工后到表中所列年份的工后沉降的总沉降量。
3.1 坝高和筑坝材料的影响 对新疆己建的 12 座 100 m 级高混凝土面板堆石坝工程原型观测资料统计
分析表明，大坝沉降量和沉降率与坝高和筑坝材料密切相关，图 4 和图 5 分别给出了新疆已建 100 m 级
以上砂砾石坝和堆石坝竣工沉降量 S 和竣工沉降率 R（竣工沉降量 S 与坝高 H 的比值），现状沉降量
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（S ）和现状沉降率 R（现状沉降量 S 与坝高 H 的比值）与坝高的关系。由表 5 和图 4 分析可知，坝体竣
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工沉降量和竣工沉降率随着坝高的增大而增大，坝高越大，竣工沉降量和沉降率增大的速率越大。
砂砾石坝竣工沉降量和沉降率与堆石坝竣工沉降量和沉降率有显著差异，这种差异随着坝高的增大
而增大。其原因主要与砂砾石与堆石料的级配特征、材料特性及不同应力条件下的变形特点有关，
相对于爆破堆石料，砂砾石料级配连续性好，筑坝碾压时有更多的细颗粒填充大颗粒的骨架孔隙，
通常可以获得更高的压缩模量，且在高应力条件下，爆破堆石料比砂砾料更容易发生颗粒破碎和结

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