前言

在深厚覆盖层上直接建造混凝土面板堆石坝与对覆盖层进行开挖，将趾板置于基岩上的筑坝方案相比，不但能够节省工程量，而且能够简化施工导流，缩短工期，具有明显的经济优势。

随着我国坝工技术水平的不断发展，已有越来越多的混凝土面板坝工程将趾板建在深厚覆盖层上，并且有了坝高在100m以上的工程实例。河口村面板坝设计坝高122.5m，建在深覆盖层上，面临的主要技术难题有高面板坝变形控制技术、适应大变形的止水结构及深覆盖层基础处理措施等一系列高面板坝筑坝技术难题。黄河勘测规划设计有限公司、黄河水利委员会黄河水利科学研究院、河海大学进行重点科技攻关，河口村面板坝坝料力学特性试验研究、河口村面板坝动力与静力应力应变分析与安全评价，课题主要以河口村面板坝为依托，针对河口村面板坝关键技术难题开展了联合攻关。围绕河口村面板坝长达10年的研究中，国内众多专家提供了咨询意见。对覆盖层上面板坝而言，防渗系统的应力变形特性对工程的安全影响重大。虽然覆盖层上面板坝已经有一些成功的实例，但覆盖层上高面板坝还不多，目前还缺乏完善的工程经验，因此理论研究对工程设计具有较大的指导作用。

现代面板堆石坝的发展，建立在堆石料变形控制基础上，合理地减少堆石体的变形，保证面板与其接缝止水防渗的可靠性，基于此，堆石料的变形特性得到了坝工界密切关注。

对于深覆盖层上面板堆石坝复杂结构的应力变形特性分析，数值计算研究是目前最主要的分析方法，其中，堆石体的本构模型以及接触面和接缝系统的模拟是分析中的关键所在。本书中以河口村面板坝工程为依托，介绍了二维静力和三维动静力非线性有限元应力变形计算分析研究，提出了深覆盖层上混凝土面板堆石坝筑坝技术。

在模型计算参数方面，难点在于覆盖层参数的确定，由于覆盖层密度、级配等难以准确确定，所以室内试验难以合理确定覆盖层计算参数，研究中结合物探、现场载荷试验、室内试验等因素综合考虑。通过静力三轴压缩试验测定坝料的应力—应变及体变—应变关系，得到所需的静强度指标和相应的模型参数；通过振动三轴试验测定坝料在动应力作用下的应力、应变和孔隙水压力的变化，得到所需的动应力比值及分析计算所需的其他参数；通过动模量阻尼试验，确定坝料的最大动剪切模量与有效固结压力的关系及动剪切模量比、阻尼比与动剪应变的关系，最终得出所需的不同动剪应变下的动剪切模量比值和阻尼比值。通过对大坝结构三维非线性有限元静力和动力分析，得出大坝各分区的设计与填筑的标准、坝体分层填筑与面板分期浇筑方案合理，坝体抗震性能好。本书中通过三维有限元的计算准确分析与预报大坝在施工与运行期间的性能，大坝施工期填筑方式，向业主与设计部门提供科学决策的依据。

河口村面板坝工程于2008年开始前期施工，2011年10月截流，2014年12月坝体填筑完成，工程施工总工期60个月。

为此，现将河口村面板坝设计过程中，对一些技术难题的研究过程及主要研究成果进行系统的介绍，希望能对推动我国面板坝筑坝技术的发展尽绵薄之力。

本书由赵寿刚总体策划并统稿。

本书引用了大量的设计科研成果和文献资料，并得到了多家单位和多位专家的大力支持，在此，表示衷心的感谢！由于本书涉及专业众多，编写时间仓促，错误和不当之处难免，敬请同行专家和广大读者赐教指正。

谨以此书献给所有参与和关心河口村面板坝研究、论证和建设的单位、专家、学者，并向他们表示崇高的敬意与衷心地感谢！

编者　　

2014年5月