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水 利 学 报

２０２２年 １２月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 １２期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）１２ － １３９７ － １３

狭窄河谷中混凝土面板坝的应力变形规律及工程措施研究

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徐泽平 １，３ ，陆 希 ，翟迎春 ，严祖文 １，３ ，姬 阳 ，徐 耀 １，３，４
（１．中国水利水电科学研究院，北京 １０００３８；２．中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 ７１００６５；
３．流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 １０００３８；４．北京中水科海利工程技术有限公司，北京 １０００３８）

摘要：为深入了解河谷地形因素对混凝土面板堆石坝应力变形特性的影响，采用一个典型的混凝土面板堆石坝三
维有限元模型进行了不同岸坡坡度与河床宽度等影响因子的分析研究，并在总结已有相关研究成果的基础上，结
合工程实例，探讨了改善峡谷地区混凝土面板堆石坝应力变形特性的工程措施。研究成果表明：河谷地形对大坝
的作用主要表现在岸坡对坝体和面板的约束及顶托作用，这种作用随大坝长高比的增加而减弱。对于修建于狭窄
河谷中的面板坝，其堆石体位移梯度和面板的压应力数值相对较大。工程上可采取提高堆石体压实密度，设置岸
坡增模堆石区，以及合理确定面板浇筑时机和设置可吸收变形的面板纵缝填充材料等措施，以控制坝体变形并改
善面板的应力状态。
关键词：混凝土面板堆石坝；河谷性状；应力变形；狭窄河谷
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＶ６４１．４ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０７７８

１ 研究背景

作为一种以堆石材料为主的土石坝坝型，混凝土面板堆石坝通常对坝址的地形条件具有较好的适
应性。国内外工程实践表明，在狭窄河谷和宽阔河谷上均有修建混凝土面板堆石坝的成功案例 ［１］ 。哥
伦比亚的安其卡亚（ＡｌｔｏＡｎｃｈｉｃａｙａ）面板堆石坝，坝高 １４０ｍ，坝顶长 ２８０ｍ，坝顶长与坝高的比值为
２．０。巴西的阿里亚（ＦｏｚｄｏＡｒｅｉａ）面板堆石坝，坝高 １６０ｍ，坝顶长 ８２８ｍ，坝顶长与坝高的比值为 ５．１８。
我国的天生桥一级面板堆石坝，坝高 １７８ｍ，坝顶长 １１３７ｍ，长高比 ６．３９。猴子岩面板堆石坝，坝高
２２３．５ｍ，坝顶长 ２７８．３５ｍ，长高比 １．２５。安其卡亚大坝和猴子岩大坝的坝顶长与坝高的比值分别为 ２．０
和 １．２５，是典型的峡谷地形中的面板坝，而天生桥一级和阿里亚坝的坝顶长与坝高的比值分别为 ６．３９
和 ５．１８，是典型的宽河谷中的面板坝。
尽管混凝土面板堆石坝对坝址地形条件的适应有着较大的宽容性，但是，不同的地形条件对于混
凝土面板坝坝体和面板的应力和变形仍会产生一定程度的影响。河谷的宽窄、岸坡的陡缓、两岸坡的
对称性等均可直接影响坝体和面板的应力变形分布，以及面板周边缝的位移。近些年来，随着水电建
设事业的发展，我国在复杂地形条件下的混凝土面板坝建设取得了长足的进展，相继建成了江坪河、
猴子岩等狭窄河谷中的高混凝土面板堆石坝，同时，还有一批位于狭窄河谷中的混凝土面板堆石坝工
程在建或待建。表 １所列为部分已建和在建的狭窄河谷中的混凝土面板坝工程。
不同河谷地形条件下混凝土面板坝的应力变形特性主要通过数值分析或模型试验的方法进行研
究。杨杰等 ［２］ 等结合青海茨哈峡混凝土面板坝研究了复杂地形条件下超高混凝土面板堆石坝的应力变
形特性。徐泽平等 ［３］ 结合洪家渡混凝土面板堆石坝研究了狭窄河谷中高混凝土面板坝的应力变形特

收稿日期：２０２２ － ０９ － ２６；网络首发日期：２０２２ － １２ － １９
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２１２１６．０９２９．００２．ｈｔｍｌ
基金项目：西藏自治区科技计划项目（ＸＺ２０２１０１ＺＹ０００２Ｇ）；中国水科院基本科研业务费专项（ＳＭ０１４５Ｂ０２２０２１）
作者简介：徐泽平（１９６３ － ），博士，正高级工程师，主要从事土石坝及岩土工程研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｘｕｚｐ＠ｉｗｈｒ．ｃｏｍ
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