胶凝砂砾石坝材料特性研究及工程应用
胶凝砂砾石坝坝坡比分析研究
胶凝砂砾石坝坝坡比分析研究胶凝砂砾石坝坝坡比分析研究杨晋营，高超（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原030024）摘要：胶凝砂砾石坝属于新型筑坝技术，坝坡比是胶凝砂砾石坝断面设计的重要参数，直接影响工程的安全性和经济性，应通过坝体抗滑稳定性和应力分析来确定最优坝坡比和坝体断面。
通过和面板堆石坝、碾压混凝土重力坝坝坡比的对比，结合胶凝砂砾石坝坝体受力特征分析，对胶凝砂砾石坝在基本荷载组合条件下的坝坡比进行了理论分析和研究。
胶凝砂砾石坝设计初期，类似Ⅳ类硬质岩的坝基地质条件，且材料设计抗压强度6.0 MPa、坝高小于70 m时，胶凝砂砾石坝综合坝坡比可在1.2～1.3之间初选；上游坝坡比宜大于1∶0.3、小于1∶1.0；下游坝坡比宜大于1∶0.5、小于1∶1.0。
在综合坡比一定时，将坝体设计为对称梯形断面对坝体抗滑稳定有利；将坝体设计为上游坝坡比小、下游坝坡比大的非对称梯形坝对降低坝体主应力水平有利。
关键词：胶凝砂砾石坝；坝坡比胶凝砂砾石坝属于新型筑坝技术，在国内永久工程中应用实例为数不多，山西守口堡水库胶凝砂砾石坝是我国应用此项技术的首例，坝高61.6 m［1］；四川顺江堰拦河滚水坝是我国第一座已建成的胶凝砂砾石坝永久性工程，坝高11.6 m［2］。
在临时围堰工程中应用较多［3－6］。
从材料性能和施工方法来看，胶凝砂砾石坝是介于面板堆石坝与碾压混凝土坝之间的一种新坝型，其特点就是加入少量的胶结材料，将不经筛分的天然砂砾料胶结起来，通过碾压的方式使之达到一定强度，来满足应力和稳定要求的。
胶凝砂砾石坝断面形状一般为梯形，断面比较大，当坝轴线较长，对断面进行优化设计，可有效减少胶凝砂砾石工程量。
坝坡比是胶凝砂砾石坝断面设计的重要参数，直接影响工程的安全性和经济性，应通过坝体抗滑稳定性和应力分析来确定最优坝坡比和坝体断面。
目前，国内有关永久性胶凝砂砾石坝坡比研究成果比较少，有关文献对守口堡胶凝砂砾石坝坝坡比进行了研究［7－9］。
胶凝砂砾石坝的设计准则
胶凝砂砾石坝的设计准则中国大坝协会秘书处郑璀莹、贾金生、杨会臣、马锋玲、徐耀、冯炜1 概述胶凝砂砾石筑坝技术是国际上近年发展起来的新型筑坝技术，其特点是采用胶凝材料和砂砾石材料（包括砂、石、砾石等）拌合筑坝，使用高效率的土石方运输机械和压实机械施工，具有安全可靠、经济性好、施工工艺简单、速度快、环境友好等优点：（1）胶凝砂砾石具有一定的抗冲刷能力，坝顶过水也不至于溃坝；（2）可以充分利用当地筑坝材料，减少弃料，水泥掺量少，不仅节约成本，而且大幅减少大坝施工对环境的影响；（3）对施工工艺要求较低，大幅度简化流程，缩短工期。
近年在日本、土耳其、希腊、法国、菲律宾等国家的永久工程得到应用。
我国对该坝技术的研究始于上世纪90年代，通过对筑坝材料特性、大坝受力特性、防渗体系、施工工艺等的系列研究，2004年建成了第一座胶凝砂砾石坝围堰，即坝高16.3m的福建尤溪街面水电站下游围堰。
之后，胶凝砂砾石筑坝技术在福建洪口、云南功果桥、贵州沙沱、四川飞仙关等围堰工程中得到陆续应用。
由于缺少该坝型设计的行业技术标准，近年多座中小型水库大坝将胶凝砂砾石坝作为备选坝型之一，但尚没有建成永久工程。
根据国内外工程实践，目前，胶凝砂砾石围堰工程和大坝工程的设计通常采用经验设计，多参照混凝土重力坝的设计方法和控制指标体系。
基于国际已建胶凝砂砾石坝工程的经验，通过对材料性能、坝体结构受力特性和施工工法的研究，我国自2004年来陆续建成了福建街面、福建洪口、云南功果桥、贵州沙陀、四川飞仙关等胶凝砂砾石围堰工程，取得了一定的技术进展，但与国际当前研究发展水平对比来看还有一定的差距，对于胶凝砂砾石坝作为永久工程的建设，尤其需要行业标准，明确胶凝砂砾石坝的设计方法，并建立控制指标体系。
本调研基于胶凝砂砾石坝技术导则编制工作开展，旨在对国际已建工程和国内拟建工程的设计准则和研究进展进行调研。
本次调研通过搜集、整理国内外学术期刊、国际会议论文集和相关研究报告、硕士和博士论文中有关胶凝砂砾石筑坝技术的相关内容，对胶凝砂砾石坝设计准则及结构设计等方面进行归纳、总结、提炼，以期为国内专家了解该新坝型设计技术进展，以及为后续研究工作提供参考。
试论深覆盖层上砂砾石坝渗流特性及防渗措施
郝 欣
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试论深覆盖层上砂砾石坝渗流特 ｆ 生及防渗措施
摘 要： 近年来 ， 国民经济的飞速发展促使了各种水利工程施工项 目的不断涌现 ， 其施工规模、 施工数量都明显的增加 。但是在施工 的过程 中由于施 工质量和施工效率方面存在着一定的缺 陷与 问题 ， 使得这些水利工程在施工中不得不选择一些特殊的地基来进行施工 ， 这就给工程施工带来 了新 的难题 与考研 。本文就深覆盖蹭上 的砂砾石坝 常见 的渗流现象进行分析， 就其产 生原 因以及施工质量要点提出了新的看法与认识 。 关键词 ： 砂砾石坝 深覆盖层 混凝土 渗漏
游指 向下游截取３ ０ ０ ｍ； ｇ 向以高程为坐标，左岸 山体高程截至３ ０ ８ ２ ． Ｏ Ｏ ｍ， 河 床段高程截至３ ０ ８ １ ． ２ ０ ｍ。由于右岸地下水位较高，山体地形按实际高程考 虑， 底高程截至２ ８ ３ ８ ． ０ ８ ｍ． 左岸和河床段底高程截 至弱风化线。上下游边界 为上游从坝轴线往上游截取１ ５ ０ ｍ。 下游从坝轴线往下游截取１ ５ ０ ｍ。 左右岸 边界为左岸从原 点沿坝轴线往左截取８ ０ ０ ｍ． 右岸 从原点沿坝轴线往右截 取
随着 国民经济飞速发展，水利工程在社会发展中发挥 的作用越 来越突
２ ． １ 模型范围
出， 其不仅 为社会发展提供了可靠 、 充足、 稳定的电力能源 ， 同时也为人们生 活和社会生产用水提供了必然的保障依据。因此， 在 目前 的社会发展中， 提 高水利工程施工技术和施工效率至关重要，对于促进社会发展也有着极为 关键的意义与作用 。 但是在施工 的过程中由于受到施工规模、 施工效率和施 工质量的影响，使得一些工程项 目 在施工中不得不选取各种复杂的地基来 进行施工，以深厚覆盖层为主的复杂地基条件也逐步受到人们 的关注与重 视 。在这种地基工程施工中， 由于深覆盖层本身具备着抗渗系数低 、 结构整 体性和稳定性差 以及各种结构输送的特 性，使得在这些工程项 目中经常会
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
胶结颗粒料筑坝材料性能研究
胶结颗粒料筑坝材料性能研究胶结颗粒料坝是中国水利水电科学研究院专家于2009年自主研发并提出的新坝型。
该坝型是在欧美Hardfill、日本Trapezoidal CSG、中国胶凝砂砾石坝和堆石混凝土坝等基础上的提炼,即在土石坝和混凝土坝之间,探讨胶结土、胶凝砂砾石和胶结堆石(包括堆石混凝土)筑坝的理论与实践,从而形成连续完整的散粒料到混凝土的筑坝材料谱系。
胶结颗粒料坝的突出特点是“宜材适构”、“宜构适材”,即充分利用工程现场的材料,并利用快速碾压的施工工艺工法,力求尽可能减少弃料筑坝,具有经济安全、环境友好、漫顶不溃等优势,是一种生态友好的新型筑坝技术,在我国围堰等临时性工程及部分永久性工程中得到了应用,取得了一些实质性工程进展。
但目前制约胶结颗粒料坝发展的关键技术主要集中于以下几方面:(1)广源化的胶结颗粒料配制技术与材料宏细观工程性能;(2)胶结颗粒料高效施工工艺、设备与全过程质量控制系统;(3)胶结颗粒料坝全生命期安全评估与筑坝技术体系。
本文主要基于胶结颗粒料配制技术开展了创新性研究,重点以胶凝砂砾石为研究对象,围绕的胶结颗粒料材料及性能、配制技术、质量检测开展了创新性研究,并取得发明专利,且在工程上得到应用。
本文的主要研究内容和创新成果如下:(1)胶凝砂砾石材料的力学和耐久性能研究了胶凝砂砾石材料的渗透溶蚀问题。
发明了一种含层面的胶凝砂砾石渗透系数测试新装置,解决了含层面芯样的渗透系数测试问题。
试验并探明了压力水持续作用下,长期溶蚀的胶凝砂砾石中Ca2+的溶出规律。
研究得到的胶凝砂砾石的抗剪参数可为工程设计提供数据支撑。
研究发现,泡低温水后与标准养护的胶凝砂砾石试件相比,抗压强度下降7%～26%,试件抗压强度越高,泡低温水对抗压强度的影响越小,为守口堡水库的安全越冬方式提供了参考。
胶凝砂砾石绝热温升仅为10℃左右,大大降低了施工中对温控的要求。
基于渗透溶蚀机理已发表SCI论文1篇层间抗渗性能的测试方法已取得发明专利1项(第四作者)(2)胶凝砂砾石材料的质量检测和施工方法研究了胶凝砂砾石碾压质量检测手段及防渗体与承载体连接不密实的处理措施。
胶凝砂砾石过水围堰填筑材料特性研究
胶凝砂砾石过水围堰填筑材料特性研究戈雪良;陆采荣;张金海;梅国兴;刘伟宝;王珩;杨虎【摘要】大华桥水电站上游过水围堰采用坝址区附近河床天然砂砾石及工程开挖弃渣料作为骨料配制胶凝砂砾石材料,骨料最大粒径250 mm.针对河床天然砂砾料含砂量波动大、含泥量较高的特点,系统研究了20％～35％含砂量范围内,胶凝砂砾石材料水胶比、单位用水量、砂率、28 d抗压强度之间的关系,并提出了满足材料性能设计要求的水胶比、单位用水量等关键配合比参数控制范围.基于现场碾压工艺试验,提出了250 mm大粒径胶凝砂砾石材料碾压施工关键工艺参数.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2019(045)006【总页数】5页(P46-49,55)【关键词】胶凝砂砾石;过水围堰;配合比控制参数;碾压工艺参数【作者】戈雪良;陆采荣;张金海;梅国兴;刘伟宝;王珩;杨虎【作者单位】南京水利科学研究院,江苏南京210029;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;国家能源水电工程安全与环境技术研发中心,江苏南京210029;华能澜沧江水电股份有限公司,云南昆明650214;南京水利科学研究院,江苏南京210029;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029;南京水利科学研究院,江苏南京210029;水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029【正文语种】中文【中图分类】TV43;TV551.361 研究背景20世纪70年代美国加州大学伯克利分校Raphael[1]教授最早提出了用水泥胶结堆石料筑坝的构思，认为在重力坝和堆石坝之间存在一种最优坝型，坝体剖面介于重力坝与堆石坝之间、其填筑材料的性能也介于混凝土与堆石料之间，并称之为“最优重力坝(Optimun gravity dam)”。
胶凝材料坝在夹山水库中的应用
坝体材料为 C６ 胶 凝 砂 砾 石,河 床 溢 流 坝 段 总
宽为 １６
００m,共布置 ２ 孔开敞式溢洪道表孔,堰
顶高程 １２１１
００ m, 设 ２ 孔 ５ m×７ m 弧 形 闸 门,
溢流 总 长 为 ８９
１５７ m. 表 孔 之 间 闸 墩 中 墩 厚
２０１９)
０６
Ｇ
００８９
Ｇ
０４
１ 工程概况
夹山水库 所 在 夹 山 河 为 长 江 流 域 乌 江 上 游 三
岔河左岸 一 级 支 流, 发 源 于 织 金 县 白 泥 镇 与 六 枝
特区新 华 镇 交 界 的 梁 子 上, 河 源 高 程 １７６３
５ m,
河流 由 西 北 向 东 南 流, 经 大 冲 头、 小 坡 脚, 于 白
３４m(
P＝０
１％ ),总库
容 １４３０ 万 m３ , 设 计 洪 水 位 为 １２１８
１２ m (
P＝
(
２)重力坝适 应 性 分 析. 坝 址 区 为 宽 缓 不 对 称
“
V”型横 － 斜向河谷,自然地形正常蓄水位 时 河 谷
收稿日期:２０１９
Ｇ
０６
Ｇ
１７
作者简介:吴 鸿(
１９８７
Ｇ),男,贵州铜仁人,工程师,主要从事水利水电工程施工工作.EＧma
化深度较 大, 岩 层 倾 下 游 略 偏 左 岸, 倾 角 １０
°~
２
５０m,两边墩厚为 ２
００m.溢流堰面采用 WES
综合以 上 分 析, 选 择 胶 凝 砂 砾 石 坝 以 及 重 力
消能,消力池长 ６０
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。
复杂地层胶凝砂砾石碾压堤坝施工工法(2)
复杂地层胶凝砂砾石碾压堤坝施工工法复杂地层胶凝砂砾石碾压堤坝施工工法一、前言复杂地层胶凝砂砾石碾压堤坝施工工法是土木工程领域中一种常用的堤坝施工工法。
该工法通过采取一系列的技术措施，能够有效应对复杂地层条件下的堤坝建设，提高施工效率和质量，确保工程的安全运行。
二、工法特点复杂地层胶凝砂砾石碾压堤坝施工工法具有以下几个特点：1. 多层次施工：根据地层条件和土石类型的不同，采用多层次施工方法，有利于防止地层塌陷和交叉混合，提高施工效率。
2. 胶凝力加固：采用胶凝材料对土石进行加固，提高堤坝的稳定性和抗渗性能，保证工程的长期稳定。
3. 砂砾石碾压加固：借助大型碾压机械对砂砾石层进行加固，提高土石层的密实性，增强承载力和抗渗性。
4. 综合利用：充分利用现有资源，如可回收的砂砾石、尾料等，减少环境污染，节约施工成本。
三、适应范围复杂地层胶凝砂砾石碾压堤坝施工工法适用于以下情况：1. 复杂地层：如松散的砂土、软弱的黏土、岩溶地质等地层条件。
2. 环境要求高：如河流、水库、海岸线等需要有较高抗渗性和稳定性要求的工程。
3. 可再生资源利用：砂砾石等可回收利用的资源较为丰富的地区。
四、工艺原理复杂地层胶凝砂砾石碾压堤坝施工工法的工艺原理是通过胶凝材料和碾压机械相结合的方式，对地层进行加固。
首先，根据地层及土石质量要求，选择合适的胶凝材料，并按照规定的配比进行现场混合和喷涂，使土石颗粒结合紧密，增强抗渗性能。
然后，采用大型碾压机械对胶凝后的土石层进行碾压，将土石层强力压实，提高土石的密实性和承载力。
通过这一系列的施工工艺，可以使复杂地层下的堤坝具备较高的稳定性和抗渗性能。
五、施工工艺复杂地层胶凝砂砾石碾压堤坝施工工艺包括以下几个施工阶段：1. 地层勘察：通过地质勘察和岩土测试，了解地层条件及土石性质，确定施工方案。
2. 胶凝材料配制和喷涂：根据施工需要，选择适当的胶凝材料，并进行现场搅拌和喷涂，使土石颗粒结合紧密。
胶凝砂砾石坝材料配合比和性能分析
胶凝砂砾石坝材料配合比和性能分析陈彬兴【摘要】胶凝砂砾石坝 (简称CSG坝) 是一种就地取材、施工简单、快速, 造价低廉, 对环境的负面影响小的新坝型. 目前我国对CSG坝的研究尚处于理论分析阶段, 结合实际工程应用的研究成果还不多见. 本文以顺江堰工程为依托, 对CSG坝材料配合比和性能进行了分析.%Cement sand gravel dam (CSG) is a new type dam,which can make use of local materials,simple construction,fast,cost cheap and small negative impact on the environment.At present the research on the CSG dam is still in the theoretical analysis stage and the research combined with the practical application is rare. In this paper,the CSG dam material mix and performance is analyzed based on the project of ShunJiangyan.【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2015(000)010【总页数】4页(P12-14,35)【关键词】胶凝砂砾石坝;配合比;强度;性能【作者】陈彬兴【作者单位】四川大学工程设计研究院有限公司, 四川成都 610065【正文语种】中文【中图分类】TV641顺江堰引水枢纽改造工程位于西河上，天然砂卵石资源丰富。
拦河坝拟采用闸坝方案，左岸布置270.00m长溢流坝，右岸布置3孔泄洪冲沙闸。
溢流坝采用胶凝砂砾石坝，设计溢流坝顶部为WES曲线型实用堰，溢流坝最大坝高为11.6m。
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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。
传统重力坝设计一般在抗倾覆稳定和抗滑稳定的前提下以坝体体积最小为目标，
然后探讨坝体内部应力安全，最后确定坝体材料的设计强度。
因此，传统重力坝
最优断面是上游面垂直（或接近垂直），下游面坡比接近0.8：1（H:V）的三角
形断面，传统混凝土重力坝应力分布随满库和空库变化很大，满库时最大压应力
位于下游坝趾区；空库时位于坝踵区，满库时上游坝踵区可能出现拉应力。
此外，传统断面的混凝土重力坝对于建基面的抗剪摩擦系数要求相当高，因此需要比较
好的坝体基础条件。
1.3施工及工程应用
胶凝砂砾石坝为对称断面，在不同荷载组合作用下应力分布变化较小，最大压应
力较小，且对拉应力无要求，因此对筑坝材料的强度要求较低，相对常规混凝土
坝和碾压混凝土坝而言，施工相对简单、快速，体现在拌和、碾压、层面处理、
质量控制等多个方面。
从国内外已有工程实践来看，胶凝砂砾石拌和可以采用连续式搅拌机拌和，也可
以采用装载机或反铲等机械进行简易拌和，前者主要用于永久工程，后者则主要
用于围堰等临时工程。
由于单方用水量对胶凝砂砾石物理力学性质较大，过高导致强度偏低，过低
导致VC值过大，施工困难。
因此拌和前需要对母材含水量进行测试，以对胶凝
砂砾石单方用水量进行校正。
母材为含水量较大的河床砂砾石时，应将母材堆存
一段时间，使母材含水量低于5%后再进行拌和。
1.4其他特性
根据前面的渗透溶蚀试验结果显示，胶凝砂砾石筑坝材料的抗渗透溶蚀性能较差，对于永久性工程，上游面板是胶凝砂砾石坝的必要组成部分，这与混凝土面板堆
石坝的理念类似，防渗面板位于透水的堆石体上。
面板施工可采用与混凝土面板
堆石坝类似的成熟技术，由于胶凝砂砾石坝的变形比混凝土面板堆石坝要小得多，所以面板中的配筋率可以小一些，周边缝的处理也可以简化很多。
对于坝高低于50m的胶凝砂砾石坝或胶凝砂砾石围堰等临时性水工建筑物，根据
胶凝砂砾石坝的特征，可不设上游基础廊道、排水等。
但对于坝高超过50m的永
久性胶凝砂砾石坝，特别是坝高超过100m时，有必要修建足够大的上游基础廊道，进行排水、基础钻孔、灌浆和对基础灌浆帷幕进行维护，并采取必要的防裂
措施，如设置横缝等。
2西部高寒高海拔地区修建胶凝砂砾石坝的技术优势
（1）坝体断面为对称梯形断面，上下游坡面从1:0.4～1:0.7，应力分布较为均匀，对于百米级的坝，最大地震加速度0.2g时坝体没有拉应力产生（更高的坝，或地震加速度更大的例子暂未进行分析），对地基的适应能力强，可以大幅度减
少基础处理工作量。
（2）在施工方面，由于坝体断面比常态混凝土和碾压混凝土重力坝大，坝体层
面依靠剪切摩阻力即可满足稳定要求，层面处理要求可以降低，即使出现冷缝也
可以接受，因此施工程序可以相对简化，降低工人劳动强度，保证工程的整体安
全性。
（3）在筑坝材料方面，可充分利用开挖料，从而减轻工程对周围环境的破坏程度。
同时胶凝砂砾石中仅掺有少量胶凝材料（水泥大约40～60kg/m3），可以减
少胶凝材料等物资的运输。
同时，因水泥用量少，温升低，温度应力较小，可以
简化甚至取消温控。
（4）胶凝砂砾石对母岩和骨料性能要求相对较低，可以少处理甚至不处理，可
以充分利用工程开挖料，从而少设甚至不设弃渣场，并减小砂石加工系统和混凝
土系统规模。
因能够充分利用开挖料，尽最大可能减少弃料，在减少工程对周边
环境影响方面较其它坝型有较大优势。
（5）胶凝砂砾石具有一定的强度和抗冲刷能力，胶凝砂砾石坝的坝面采用抗冲
磨混凝土防护后坝顶即可过水，克服了土石坝不能过水的缺点。
当过水流量较小时，允许在坝顶设置溢洪道，省去了岸边溢洪道或其它泄洪设施的开挖工作，便
于施工导流和枢纽建筑物布置。
（6）在坝体上游面设置专门的防渗层和排水层，可保护内部胶凝砂砾石免受渗漏、溶蚀和冻融等破坏。
相对整个坝体而言，上游面防渗层和排水层工程量较小，施工质量和进度易于保证。
因西部高寒高海拔地区特殊的自然环境，将胶凝砂砾
石坝这种“最优重力坝”应用在该地区，可以充分发挥该坝型的优势，并能保证
工程安全，是该坝型未来发展的主要方向。
3结语
胶凝砂砾石坝是一种结合了碾压混凝土坝和混凝土面板堆石坝的优点发展起来的
一种新坝型，可同时实现设计合理化、施工合理化以及材料利用合理化。
国内外
工程实践也表明，采用胶凝砂砾石筑坝能够缩短工期、降低工程造价。
胶凝砂砾石筑坝技术具有良好的经济性与安全性，且能充分利用当地材料，方便施工，对环境影响相对较小，在我国的中小型水库大坝工程、堤防工程及中小型病险水库除险加固工程等领域中具有广阔的应用前景，其推广具有良好的社会经济效益。
参考文献：
[1]福建省水利水电勘测设计研究院试验中心.街面水电站下游围堰CSG现场试验研究初步成果报告[R]福州.福建省水利水电勘测设计院,2004.
[2]胶凝砂砾石料动力特性试验[J].明宇,蔡新,郭兴文,傅华.水利水电科技进展.2014(01)。