混凝土面板堆石坝填筑施工仿真研究

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发布时间：2021-09-18

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混凝土面板堆石坝填筑施工仿真研究
尹志洋
(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室。天津300072)
【摘要】针对混凝土面板堆石坝的工程特点，通过对坝体填筑施工系统进行分析，提出了建立坝体三维实
体模型的方法；根据坝体填筑模拟机制和模拟规则建立了坝体填筑仿真模型。最后通过对某大坝填筑方案的分
析对比来对系统的合理性进行了论证。
【关键词】混凝土面板堆石坝；坝体填筑；仿真模拟
【中图分类号】TU755 【文献标识码】 A 【文章编号】 1001—6864(2012)05—0056—03
STUDY oN DAM FⅡ L G CoNSTRUCTIoN S耶 ULATION
OF CoNCRETE FACE ROCK．FILL DAM
YIN Zhi—yang
(State Key Laboratory of Hydraulic Engi．Simulation and Safety，Tianjin Univ．，Tianjin 300072，China)
Abstract：According to the characteristics of concrete face rock—fill dam construction，the method
used to create three—dimensional solid model of the dam is proposed by the analysis of the dam filling
construction system． I1le dam filling simulation model based on the dam simulation mechanism and rules
is developed．Through a comparative an alysis of the dam filling program ，the rationality of the system is
demonstrated．
Key words：concrete face rock—fill dam ；dam filling；simulation
混凝土面板堆石坝因具有经济性良好、适应性高
及施工速度快的优点而被国内外许多大型电站所采
用⋯ 。在面板堆石坝施工过程中，坝体填筑是其主要
分项工程，坝体填筑不仅自身施工工艺复杂，工序繁
多，且与上坝道路，料场布置及工程进度安排等环节
紧密联系，人工进行施工方案的比较和优化很难做到
及时有效，而计算机仿真技术可有效地对工期安排和
资源分配等进行快速、精确的分析论证。为此，综合
考虑了填筑强度、流水作业等方面的因素，及不同填
筑区各种料物的填筑协调的要求，在对坝体填筑施工
系统分析的基础上，建立了坝体填筑仿真模型，并通
过实例对模型的可行性进行了验证。
1 坝体填筑施工系统分析
1．1 坝体填筑系统的作用
堆石坝施工系统主要由坝体填筑系统、土石方运
输系统和料物开挖系统三部分组成，三个子系统相辅
相成，即相互独立又相互联系，其中，坝体填筑系统的
作用主要体现为两个方面。
(1) 不同的填筑料物所受降雨的影响不同，其
中垫层料和过渡料受降雨影响较大。雨量大小和历
时将影响填筑施工的停工时间和历时，进而影响运输
系统和开挖系统的工作状态，最终将影响整个施工系
统的施工强度和施工进度。
(2) 不同填筑时段的填筑工作面的大小所造成
的影响。坝体填筑作业的初期和后期的工作面积较
小，无法进行流水作业，坝体填筑强度较低；填筑作业
中期的工作面较大，可进行流水作业，坝体填筑强度
较高，而对应时期的开挖强度和运输强度却可能是相
反的状态，因此需要根据填筑系统的需求对运输系统
和开挖系统进行合理的调节平衡。
1．2 填筑区与填筑子区的划分
面板堆石坝的填筑一般是分期分层进行。每一
层不同分区的料物填筑顺序一般采用“先粗后细”法，
坝面填筑作业主要包括卸料平料、洒水碾压和质量验
收三道工序。
通常根据导流度汛及施工总进度安排将填筑总
工期划分为不同的填筑时段，并且根据不同料物之间
接触面是否需要骑缝碾压来划分不同的填筑区，同
时，为了充分考虑各种料物之间填筑时间和填筑强度
的协调关系，按照填筑料物和施工工艺的不同，将一
个填筑区划分为若干个填筑子区，最后根据填筑料物
的不同压实厚度将每一期划分出若干层。具体分区