Page 97 - 2023年第54卷第6期

移显示，大坝整体向上游变形，且拱冠梁处变形最大可达 ３．８７ｍｍ，占拱冠梁总变形量的近三分之
一 ［６３］ 。太阳辐射引起的大坝非均匀温度分布在伊朗 Ｄｅｚ混凝土拱坝 ［６４］ 与伊朗 Ｋａｒａｊ混凝土拱坝 ［６５］ 亦
有报道，其中夏季强烈太阳辐射引起的快速温度变化被认为是 Ｋａｒａｊ拱坝下游面开裂的主控致因。张
宗亮等 ［６６］ 的分析表明，太阳辐射引起的温度应力也是堆石坝混凝土面板夏季发生挤压破坏的重要影响
因素。值得注意的是，高海拔区混凝土结构阴阳面温差可达 １０℃以上 ［６７］ ，夜间或无日照条件下，高
海拔地区温度偏低，混凝土常处于受冻状态；白天或日照条件下，太阳辐射产生的温度增量可使混凝
土快速解冻，而未暴露于太阳辐射下的混凝土可能仍处于受冻状态，进而可能引起混凝土坝发生非均
匀分布的冻融。

图 ６ 太阳辐射对混凝土坝系统的影响分析 ［６３］

５．３ 小结 在强烈太阳辐射下混凝土材料干燥收缩加快，裂隙与缺陷增多，混凝土坝结构温度分布差
异增大，温度应力升高并引发开裂。尽管通过引入太阳辐射，考虑近坝山体光照遮蔽，建立了较为精
细的混凝土坝日照辐射模型，但 由 于 高 海 拔 地 区 大 气 逆 辐 射 弱、太 阳 辐 射 对 环 境 温 度 驱 动 较 为 直
接，坝体会经历非均布的冻融和循环的温度荷载，现有日照辐射模型难以准确模拟高海拔区混凝土
坝工程的此类行为变化。此外，高海拔地区冻土分布广泛，强烈太阳辐射下冻土区域常出现明显的
冻胀融沉现象，引起其上部构筑物产生开裂、沉降等问题，因此，除分析混凝土坝坝体非均匀太阳
辐射引起的温度和冻融分布外，还需考虑太阳辐射驱动下近坝山体与坝基的冻胀融沉和冻胀开裂行
为对大坝结构变形的影响，最终从大坝 － 坝基 － 近坝 山 体组 合系 统 角 度揭 示 高 海拔 区混 凝土 坝工程
的变形驱动机制。

６ 结论

高海拔地区环境具有低大气压力、强太阳辐射、低温、低湿度、大温度日较差等自然环境特征，
通过物理试验、数值模拟、现场调研等方式，初步揭示了高海拔区特征环境作用下混凝土材料性能劣
化与结构工作性态异常的主要影响因素和形成机制，针对性提出了优选引气剂品种、加强保温控温、
引入滞后因子等安全防控方法与技术。总体上，现有研究多聚焦于高海拔区单一特征环境要素的影
响，较少关注多特征环境要素复合作用下的大坝性态馈控、混凝土多尺度劣化规律、材料与结构长期
性能演化、工程组合系统行为分析等高海拔区混凝土坝健康诊断与灾变防控方面的命题，亟待从筑坝
材料性能与本构、巡测装备与技术、智能监控模型与数值分析方法等角度进一步深入探研。

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