第三章　复杂地形地质条件下高混凝土面板堆石坝结构分析

随着水利水电建设的发展，许多高混凝土面板堆石坝工程的坝址都存在深厚覆盖层、狭窄河谷或陡峻坝基地形和高地震烈度等不良自然条件。在这些复杂地形、地质条件下建造高混凝土面板堆石坝，其设计与施工将面临一系列的技术挑战。

趾板建在深厚覆盖层上的混凝土面板堆石坝，坝体和坝基的渗流控制结构形式，特别是深覆盖层地基的防渗结构及其与坝体防渗结构的连接形式是否合理，往往是工程设计和安全运行的关键所在。一个合理、可行的坝体和坝基渗流控制方案，不仅要满足工程所需的防渗要求，同时还要满足应力变形等工程结构方面的要求，以确保整个结构体系在各种运行工况下不会发生破坏或丧失防渗和承载能力。［1，2，3］

作者结合依托工程（甘肃九甸峡混凝土面板堆石坝和新疆察汗乌苏混凝土面板砂砾石坝），通过数值分析，研究了覆盖层上面板堆石坝的应力变形特性、深覆盖层对坝体变形的影响规律以及坝体—面板—趾板—连接板—防渗墙—覆盖层之间的相互作用，提出了深厚覆盖层上面板堆石坝的防渗结构形式、防渗结构的优化，防渗墙应力变形性状及其影响因素。并且探讨了圆弧型防渗墙的技术可行性。［4，5，6］

九甸峡水利枢纽工程位于甘肃省卓尼、临潭两县交界处，黄河支流洮河中游的九甸峡峡谷进口段，距兰州市约193km，是甘肃省引洮供水工程的龙头水库。水库设计正常蓄水位2202.00m，校核洪水位2205.11m，水库总库容9.43亿m3。电站装机容量为300MW。九甸峡工程混凝土面板堆石坝，最大坝高136.5m，坝址基本烈度为7度，设防烈度为8度。其坝址地形为不对称狭窄河谷，河床左岸边分布有河床深槽，河床覆盖层砂卵砾石层厚达54～56m。为建造在深厚覆盖层上世界最高的混凝土面板堆石坝，该坝典型剖面如图3-1所示。［7］

图3-1　九甸峡混凝土面板堆石坝典型剖面图（单位：cm）

新疆开都河察汗乌苏水电站工程位于新疆维吾尔自治区巴音郭楞蒙古自治州（简称巴州）和静县境内，是开都河中游河段水电规划中的第七个梯级电站，正常蓄水位以下库容1.083亿m3，总装机容量300MW，是一个以发电为主的大⑵型水电枢纽工程。大坝坝址位于察汗乌苏沟与开都河干流交汇处，是一座趾板建在砂砾石覆盖层混凝土面板砂砾石坝，坝顶高程1564.00m，坝顶全长352.0m，坝顶宽8.2m，河槽处趾板底高程1544.00m，最大坝高110.0m，坝基砂砾石覆盖层最大厚度46.70m，覆盖层内砂夹层平均厚度5.92m。坝址区地震基本烈度为7度，大坝设防烈度为8度。察汗乌苏混凝土面板堆石坝典型剖面如图3-2所示。［5］

图3-2　察汗乌苏混凝土面板砂砾石坝典型剖面图（单位：cm）

为充分利用高程差，抽水蓄能电站上库通常建造在山顶，利用山顶沟谷形成上库库盆，上库坝址往往会在陡峻的地形上建造大坝，本章将结合宜兴抽水蓄能电站上库主坝工程，研究陡峻地形上安全建设面板堆石坝的技术难题，提出了坝趾建有重力挡墙的混凝土面板堆石混合坝新坝型及其设计施工对策。［8］