劣级配砂砾石坝变形协调控制成套技术及应用

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源：河南省水利厅推荐

技术简介

心墙土石坝在水利工程中应用广泛，国内外工程中仍持续出现心墙水力劈裂和坝顶裂缝等问题。产生这些问题的原因是由于土质心墙的刚度与砂砾石、堆石料等坝壳料刚度存在较大的差异，导致坝体变形的不协调。如何评价及控制心墙土石坝变形不协调对坝体安全性的影响，是工程中亟待解决的技术难题。虽然国内外学者围绕心墙土石坝变形协调问题开展了卓有成效的研究，但这个问题仍没有得到彻底解决，其原因主要是对心墙土石坝的变形协调控制只是从设计理念上提出，缺乏具体的变形协调控制方法、指标和评价体系。该项目在河南省水利科研专项等课题支持下，以国家重大水利工程—前坪水库为依托，针对劣级配砂砾石坝坝体协调变形关键科学与技术问题，采用物理模拟、数值仿真、现场试验与理论研究等综合手段，形成了劣级配砂砾石坝坝体协调变形控制成套技术，取得了多项具有自主知识产权的原创性成果。

主要性能指标

技术特色

1.发明了劣级配砂砾石料智能压实施工技术与装备。提出了劣级配砂砾石黏-弹-塑性动力压实过程模型，建立了劣级配砂砾石料压实度与连续压实指标SCV之间的关系，研制了压实质量机载声波检测系统和智能碾压机器人，实现了高精度定位导航、安全避障、自动检测与自主碾压等智能控制功能。 2.创建了以最大变形和变形梯度双控的变形协调控制指标体系。揭示了变形梯度对坝体变形协调的影响机理，建立了以坝体最大变形和变形梯度作为双控指标的土石坝变形协调控制标准，提出了劣级配砂砾石坝变形协调优化控制方法，为劣级配砂砾石坝的建设提供了解决方案。 3.提出了劣级配砂砾石坝坝体与岸坡变形协调控制方法与技术。揭示了岸坡比对坝体变形协调的影响机理，提出了识别岸坡滑动面锁固段类型的物理模拟技术和潜在滑动面的锁固段控制技术，确定了满足前坪水库坝体与岸坡变形协调的最优岸坡比。

推广情况

项目成果已成功应用于前坪水库土石坝、碾压混凝土坝、公路等工程建设中，解决了劣级配料导致的坝体变形协调、碾压施工控制等技术难题，具有显著的推广价值与广阔的应用前景。

典型案例

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负责人：皇甫泽华

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河南省前坪水库建设管理局、清华大学、水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、华北水利水电大学、河南省水利第一工程局、中国水利水电科学研究院、河南省水利勘测设计研究有限公司、河南省水利第二工程局、河南省水利勘测有限公司、河南科光工程建设监理有限公司

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