胶凝砂砾石坝结构设计研究
十二胶凝砂砾石筑坝技术
外，还有 39m 高的 Okukubi 坝、64m 高的 Hommoyogawa 坝等。
希腊修建了两座胶凝砂砾石坝，分别为 1993 年竣工的 Mararhia 坝和 1997 年竣工的 Ano Mera
坝，这两座坝均建在 Myconos 岛上。两座坝体均选用梯形断面并在上游面做防渗处理，碾压层
在 200mm~300mm 之间。筑坝材料主要来源于河床和坝址，经过粉碎、筛选和分堆，骨料的最
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2 选择本专题进行调研的原因、必要性及意义
2.1 胶凝砂砾石筑坝技术的发展沿革和工程应用情况
胶凝砂砾石是 J.M.拉斐尔（J.M.Raphael）于 1970 年在美国加州召开的“混凝土快速施工会议” 上首先提出的，他在《最优重力坝》的论文中建议使用胶凝砂砾石材料筑坝，用高效率的土石方 运输机械和压实机械施工。由于水泥的稳固作用增大了材料的抗剪强度，从而可以缩小坝体断面； 因使用类似于土石坝施工的连续方法，缩短了施工时间，从而可以减少施工费用。在天然级配的 土石料中掺加少量水泥，使砂砾石料从散粒体变成连续体，由此产生的胶凝砂砾石有很多优点： ①水泥用量低，则水化热温升低，施工不存在温控问题；②对骨料要求低，可以就地取材，直接 利用坝址河床开挖出来的砂卵石及枢纽建筑物开挖丢弃的砂砾石、石渣等；③对骨料要求降低， 使得材料的造价大大降低；④胶凝砂砾石的使用，减轻了水利枢纽工程的施工对周围环境（尤其 是植被）的破坏程度。
1.2.3 其他 ICOLD Bulletin 126: Roller-compacted concrete dams - State of the art and case histories Newsletter of Japan Commission on Dams Newsletter of ACI Concrete Knowledge 相关课题研究报告 硕士、博士学位论文等
胶凝砂砾石(CSG)坝研究与技术进展
过 国 内外 Ｃ Ｓ Ｇ材料 筑坝 实践 和研 究现 状 ，归纳分析 了 ＣＳ Ｇ坝的特点及 大力开展 ＣＧ Ｓ材料 、
本构模 型、 工程设计 、 施 工工艺及质量 控制研 究和 实践 的必要 性 。
・
６ ７ ・
专题研究
东北水利水电
２ ０ １ ５ 年第 ９ 期
低， 开挖弃渣、 河床砂砾石及软岩等可 简化制备工
希 腊修 建 了 Ｍａ ｒ ａ ｔ ｈ ｉ ａ 和Ａ ｎ ｏ Ｍｅ ｒ ａ 两座 Ｃ Ｓ Ｇ
凝土坝 ， １ ９ ６ ０ 年 首 先 在 中 国 台 湾 省 内修 建 石 门土
２ ６ ． ８万 ｍ ３ 水泥土嘲 ， 是第 一次使 用水泥土振动 碾 压实筑坝 。此后 ， Ｐ ． Ｃ Ｃ （ Ｄ Ⅱ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ） 坝 的发展趋 势之一是将干贫胶材作 为坝体的筑 坝
缝， 上下游是缓坡设计 ， 只在上游面做防渗 ” 固 。“ 最
优 重力坝 ” 的进一步发展是 １ ９ ９ ２ 年ｐ ｉ ｅ ￣ ｅ Ｌ ｏ ｎ ｄ ｅ 和
Ｍｉ ｅ ｈ ｅ ｌ Ｌ ｉ ｎ ｏ提 出 的 “ Ｆ ａ ｃ ｅ ｄ Ｓ ｙ ｍｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ￣ Ｈａ ｒ ａ ￣ ｎ Ｄａ ｍ
２ ０ １ ５ 年第 ９ 期
【 文章 编号 】 １ ０ ０ ２ 一ｏ ６ ２ ４ （ ２ Ｏ １ ５ ） Ｏ ４ 一ｏ ０ ６ ７ 一ｏ ４
东北水利水 电
专题研究
胶凝砂砾石（ ｃ ｓ ｃ ） 坝研究与技术进展
房 晨
（ 吐鲁番地 区阿拉沟水库建设管理局 ， 新疆 吐鲁番 ８ ３ ８ ０ ０ ０ ）
守口堡水库胶凝砂砾石坝设计与研究
关键 词 ： 守 口堡水 库 ； 胶 凝砂 砾 石坝 ； 设 计
中图分 类号 ： Ｔ Ｖ ２ ２ ２
文 献标 识码 ： Ｂ
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｔ ｈｅ Ｃｅ ｍｅ ｎｔ ｅ ｄ Ｓａ ｎｄ－ｇ ｒ ａｖ ｅ ｌ Ｄａ ｍ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ Ｓｈ ｏｕｋ ｏｕ ｂｕ Ｒｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ
摘
要： 守 口堡水 库 大坝采 用 的是胶 凝砂 砾 石坝 。 这 是我 国首 次将 这种 新 坝型 用 于永 久性 水利 工
程 中。 结 合 工程 当地材 料情 况 ， 并 同国 内外 工程 进行 类 比 ， 对 坝体 断 面、 坝体 材料 分 区、 建基 面设 置 、 泄 洪建 筑物布 置 等方 面进行 分析 研 究 ， 得 出 了守 口堡 水 库胶凝 砂砾 石 坝 的合理 设计 方案 。守 口堡水 库胶
ｕ ｓ ｅ ｔ ｈ ｉ ｓ ｎ ｅ ｗ ｄ ａ ｍ ｔ ｙ ｐ ｅ ｉ ｎ ｐ ｅ ｒ ｍ ａ ｎ ｅ ｎ ｔ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｏ ｕ ｒ ｃ ｏ ｕ ｎ ｔ ｒ ｙ ． Ｉ ｎ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ｃ ａ ｌ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｉ ｔ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｂ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｉ ｒ ｓ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ａ ｔ ｈ ｏ ｍ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄ， ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ａ ｍ， ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｌ ａ ｚ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄ ａ ｍ ｂ ｏ ｄ ｙ ，
胶凝砂砾石坝设计理论探讨
下， 砂砾石材料强度 随砂率增 压而 降低 ， 砂砾石材 料强度
胶 凝 砂 砾 石 坝 设 计 理 论 探 讨
张 化 强 张 防修 ，
（．中国港 湾工 程有限责任公 司， 京 １ 北 １０ ２ ；２ ０ ０ ７ ．黄河水利科学研究 院， 郑州 ２００ ） ５０ ３
［ 要］ 胶 凝砂 砾 石 筑坝就 是 将 土 石 坝和 混 凝 土 重 力 坝 综合 的一 种 新 坝 型 ， 过材 料 特 性 、 摘 通
１７ ９ ０年 ， Ｍ 拉 斐 尔 （ ｅ ｍｅＲ ｆ １ 提 出 了 “ 优 重 Ｊ ． Ｊｒ ａ ｅ） ｏ ａ 最 力 坝 ” 论 ， 出 了一 种 筑 坝 新 材 料— — 胶 凝 砂 砾 石 （ ｅ 理 提 ｅ—
ｍｅｔ ａｄａｄｇａｅ） ｎ ｓｎ ｎ ｒ １ 。法 国的隆德 （ ．Ｌｎ ｅ 于 １８ ｖ Ｐ ｏ ｄ ） ９ ８年 提 出用碾 压硬填方的施工方法修建上下 游坝坡均为１０ ７ ： ． 的对称 断面坝 ， 上游 面设防水 面板 防渗 ， 称之 为硬填 方面
是 将土 石坝 和混凝 土重 力坝 综合 的一种 新坝 型 ， 此种 筑 坝技术将 土石坝与混凝土 重力坝 两种筑 坝技术 的交叉 和
优点集 合。胶凝砂 砾 石坝 对基 础地 质等 条件 的要求 ， 比 常 态混 凝土 坝和 富胶凝 材料 碾压混 凝 土坝宽 松很 多 ， 坝 体 断 面 又 比土 石 坝 断 面 小 很 多 。
２ 材 料 特 性
研究其特性 ， 要做大量 的试验 研究 ， 需 试验应 采用河 床天 然砂砾 料或 开挖弃 料 ， 通过 试验研 究探 讨碾 压贫胶
凝砂砾石材料筑坝原材 料 、 压贫胶 凝砂砾 石材料 特性 、 碾 配 合 比 ， 出符 合 工 程 设 计 和 满 足 实 际 施 Ｔ 要 求 的 配 合 提 比及 工 艺 要 求 ， 以计 算 和 评 价 其 经 济 性 。 材料试验具 体工 作一 般包 括 ： 压 贫胶 凝 砂砾 石材 碾
胶凝砂砾石筑坝材料特性研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｓａｎｄ ａｎｄ ｇｒａｖｅｌ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｄａｍ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｒｏｃｋｆｉｌｌ． Ｉｔ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ
ｓａｖｉｎｇ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓ ｓａｎｄ ａｎｄ ｇｒａｖｅｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ
多座， 学者主要集中在 ＣＳＧ 材料的性能及筑坝技术
研究， 并且较为成熟， 得到各界广泛的认可， 表 １ 为
１ 胶凝砂砾石材料试验研究
胶凝砂砾石材料试验研究是分析 ＣＳＧ 筑坝材料
国外采用 ＣＳＧ 材料筑成的永久性 ＣＳＧ 工程。 参考大
性能的前提， 为能保证经济效益最大化， 施工便捷，
研究尚浅， 尤其是对 ＣＳＧ 材料筑坝特性的应用研究
配的设计， 通过配合比及实测密度参数， 得出当胶
材用量超过１００ ｋｇ ／ ｍ ３ 时， 力学性能与混凝土存在密
切联。
（４） ＶＣ 值试验研究。 ２０１５ 年， 陈彬兴 ［１８］ 对顺
江堰胶凝砂砾石坝材料进行了配合比和性能的分析，
影响的变化规律， 总结分析近些年胶凝砂砾石材料
分析了胶凝砂砾石料的用水量与 ＶＣ 值的关系， 对胶
王 冉， 龚爱民， 邵善庆
（ 云南农业大学 水利学院， 云南 昆明 ６５０２０１）
摘 要： 胶凝砂砾石是一种介于混凝土与堆石料之间的新型筑坝胶凝材料， 具有节约资源、 降低造价、 保护
环境等优点， 对胶凝砂砾石材料的特性研究是坝体结构设计的关键， 目前对于胶凝砂砾石材料的特性研究缺少
胶凝砂砾石材料本构模型研究
１ ５
ｃ＝
。
４
（ ＋（等３ 后＋ ， ， ） ｂ ）
Ｏ － ｂ Ｏ －
、 （ １ ５ ）
将 上 述参 数 ， ， 代 入 式 （ ） 到 随 围压 变 化 ｂｃ １得
的 胶 凝 砂 砾 石 材 料 应 力 一应 变 关 系 表 达 式 ， 胶 凝 即
近 年来 出现 了一 种 新 坝 型—— 胶 凝 砂 砾 石 坝 ， 它是 在碾 压 混凝 土坝 和堆石 坝 的基础 上 提 出并 发 展
胶凝 砂砾 石材 料 的应力 一应 变关 系表现 出非 线 性 软化特 征 ， 因此 建 立 一种 能 够 描 述 该材 料 应 变 软 化 的本构 模 型并 合 理地 确定其 相应 的参 数是 笔者要 解决 的核 心 问题．
ｌ 。
其 中 ｏ ｂｃ ， ， 为试 验 常数．
丽
㈩
后 趋 于残余 强度 ， 曲线 呈现 明显 的 软化特 征 ． 其
收 稿 日期 ：０ ２— ６— ５ ２ １ ０ ２ 基金 项 目 ： 利 部 公 益 性 行 业 专 项 项 目（ ０ ０ １ ４ ） 水 ２ １０ ０ ８ ．
数 ． 些参 数可 由三 轴试 验 数 据 按 照 上 述 方 法 经过 这 简 单 的拟合 得 到．
由三轴试 验数 据 先得 出初 始 切 线 弹性 模 量 、 余 强 残 度和 峰 值 强 度 与 围压 的 关 系 ， 定 参 数 ｋ ， 后 ， 确 ｂ ，
ｂ ， ｂ ， ｋ ， 的值 ， 而 可 以得 到 胶 凝砂 砾 石 材 料 应力 从 随 围压 变化 的关 系式． ２ 通 过本 构模 型 得 出 的理 论 曲线 与 三 轴 试 验 ）
ｏ ， ＝（ 一 ， 一 ＝ｃｂ － 一 ） ｒ ｏ ）。 ／ （） ２
青川县东阳水库胶凝砂砾石坝结构设计与分析
青川县东阳水库胶凝砂砾石坝结构设计与分析邹同华，马学吉（四川沃土项目投资管理有限公司，成都,611732）!摘要】胶凝砂砾石坝是近年发展起来的一种新坝型，具有安全经济、环境友好、施工方便、适应性强等特点。
本文结合东阳水库的实际情况，经综合分析比较，推荐采用胶凝砂砾石坝；阐述了大坝结构和基础处理设计，进行了稳定、应力和地震动力分析，表明坝体结构设计合理，结构安全可靠，可为类似工程设计提供借鉴。
!关键词】胶凝砂砾石坝结构设计稳定分析应力分析东阳水库中图分类号:TV641文献标识码:A文章编号：2095-1809（2019）03-0027-04胶凝砂砾石坝（CSGR坝）是贾金生等［1］于2009年提出的一种介于面板堆石坝和混凝土重力坝之间的新坝型。
其主要特点是利用工程现场的砂砾石或开挖石渣料作为筑坝材料，使用少量的胶凝材料，通过简易拌合,经摊铺、振动碾压或浇筑振捣后形成的具备一定强度和抗剪性能的胶凝砂砾石⑵。
胶凝砂砾石坝具有漫顶不溃、抗震性能好、安全经济、适应性强、节能环保等优势，特别适宜在围堰、堤防和中小型水库大坝工程中推广应用目前国内已建成有街面、洪口等胶凝砂砾石围堰工程和顺江堰、猫猫河山塘等永久性工程;在建工程主要有山西守口堡水库、四川岷江犍为防护堤等工程⑷。
1工程概况东阳水库位于四川省青川县三锅镇境内，水库坝址位于嘉陵江流域清江河一级支流东阳沟上，坝址以上集水面积65.5km2%水库正常蓄水位932m，总库容717万m3，大坝采用胶凝砂砾石坝，最大坝高66.5m%工程属W等小（1）型工程，因大坝采用新型结构，且工程地质条件复杂，其主要建筑物提高一级为3级％大坝设计洪水标准采用50年一遇，相应洪峰流量564m3/s；校核洪水标准采用500年一遇，相应洪峰流量910m3/s%2工程地质2.1基本地质条件工程区位于扬子准地台龙门大巴山台缘坳陷之龙门山陷断束北段，属龙门山强烈活动断裂构造区％工区场地地震基本烈度为讽度，50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.2g，且工区附近有平武~青川主断裂及其羽列分支断裂F2、F3通过％其中平武~青川主断裂距工区最近距离约600m，F2、F3羽列分支断裂距离坝址区最近距离分别为440m、215m。
胶凝砂砾石坝材料特性研究及工程应用
胶凝砂砾石坝材料特性研究及工程应用摘要：胶凝砂砾石筑坝技术是在碾压混凝土筑坝技术和面板堆石筑坝技术的基础上发展起来的一种新坝型，其特点是采用胶凝材料与砂砾石材料（包括砂、砾石、石等）拌合筑坝，使用高效率的土石方运输机械和压实机械施工。
由于水泥的胶凝作用增大了材料的抗剪强度，与面板坝相比可以缩小坝体断面；由于简化了材料的配比和骨料的制作，与碾压混凝土坝相比可以简化施工、缩短工期和减少费用。
胶凝砂砾石筑坝技术因施工快速、经济性和安全性好，以及环境友好，近年在日本、土耳其、希腊、法国、菲律宾等国的永久工程得到了应用，具有良好的发展前景。
该新型筑坝技术的引进研究及推广应用对我国面广量大的中小型水库大坝工程、围堰工程建设，以及众多的病险水库除险加固工程具有重大意义。
关键词：胶凝砂砾石坝技术特性发展误区1胶凝砂砾石坝技术特性和误区1.1筑坝材料──胶凝砂砾石胶凝砂砾石是将胶凝材料和水加入河床砂砾石或开挖废弃料等在坝址附近容易获得的岩石基材中，然后用简易的设备进行拌合而得到的一种筑坝材料。
与早期干贫碾压混凝土类似，胶凝砂砾石大多采用“土工法（‘Soil’Approach）”确定配合比，即通过试验得到材料的用水量、VC值和密度等指标之间的关系，确定单方最优用水量，然后通过试验得到胶凝砂砾石抗压强度与用水量、胶凝材料用量、龄期之间的关系，确定胶凝材料用量和设计龄期。
研究表明，VC值在10～20s之间时，胶凝砂砾石各方面的性能较好。
通常情况下，胶凝砂砾石胶凝材料用量在70～100kg/m3，其中水泥用量在40～60kg/m3，90d龄期抗压强度大于5MPa。
应力—应变关系可以近似为线性的范围被定义为“线性范围”，线性范围内的最大应力被定义为“线性极限强度（σL）”。
1.2应力分布胶凝砂砾石性能与混凝土类似，目前胶凝砂砾石坝也借鉴传统混凝土重力坝设计准则进行设计。
但因坝体断面不同，胶凝砂砾石坝与传统重力坝的应力分布存在根本性区别。
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胶凝砂砾石坝结构设计研究
胶凝砂砾石坝是一种体型介于土石坝和重力坝之间的新坝型。
相较于堆石坝其工程量显著减少，抗冲刷能力强；相较于碾压混凝土坝其水泥用量大大节省，显著降低造价，骨料、配合比、温控和地基要求大为降低。
本文根据胶凝砂砾石坝结构设计特点，基于摩尔-库伦准则研究胶凝砂砾石材料本构关系，采用规划求解计算三轴试验胶凝砂砾石材料强度指标。
运用大型有限元软件ADINA对胶凝砂砾石坝进行二维、三维计算分析，主要有静力计算、动力计算、考虑渗流作用的应力计算等；采用岩土软件Geo-studio 对不同防渗措施进行渗流计算分析。
采用应力水平标准评价胶凝砂砾石坝的抗剪能力，采用点安全系数法计算建基面抗滑稳定情况，基于可靠度理论对胶凝砂砾石坝的稳定性进行评价。
主要完成了以下工作：⑴对三峡大学胶凝砂砾石材料单轴试验结果进行分析，得到筑坝材料的主要力学指标。
结合三轴试验结果，推导了胶凝砂砾石材料的本构关系。
⑵选用试验中力学性能良好的材料作为筑坝材料进行结构设计，并结合等高程的重力坝对比分析了两种坝型在不同水位荷载作用时的应力分布情况。
分别采用应力水平、点安全系数法、可靠度理论分析了不同水荷载下等高程胶凝砂砾石坝和重力坝的抗剪、抗滑稳定情况。
设计空库、满库两种工况，研究了分层地基时胶凝砂砾石坝对不同地基弹性模量的适应性。
⑶分别采用钢筋混凝土面板、复合土工膜、高强度胶凝砂砾石材料做胶凝砂砾石坝上游防渗层，对比防渗效果，并根据考虑渗流作用的应力计算结果分析了采用不同防渗体的胶凝砂砾石坝应力水平。
⑷研究不同坡比设计时胶凝砂砾石坝的应力应变、应力水平情况，对胶凝砂砾石坝的体型进行研究。
结合守口堡工程实例，通过三维建模计算分析了该胶凝砂砾石坝的渗流、应力应变、超载破坏等情况。