前言

在深厚覆蓋層上直接建造混凝土面板堆石壩與對覆蓋層進行開挖，將趾板置于基巖上的筑壩方案相比，不但能夠節省工程量，而且能夠簡化施工導流，縮短工期，具有明顯的經濟優勢。

隨著我國壩工技術水平的不斷發展，已有越來越多的混凝土面板壩工程將趾板建在深厚覆蓋層上，并且有了壩高在100m以上的工程實例。河口村面板壩設計壩高122.5m，建在深覆蓋層上，面臨的主要技術難題有高面板壩變形控制技術、適應大變形的止水結構及深覆蓋層基礎處理措施等一系列高面板壩筑壩技術難題。黃河勘測規劃設計有限公司、黃河水利委員會黃河水利科學研究院、河海大學進行重點科技攻關，河口村面板壩壩料力學特性試驗研究、河口村面板壩動力與靜力應力應變分析與安全評價，課題主要以河口村面板壩為依托，針對河口村面板壩關鍵技術難題開展了聯合攻關。圍繞河口村面板壩長達10年的研究中，國內眾多專家提供了咨詢意見。對覆蓋層上面板壩而言，防滲系統的應力變形特性對工程的安全影響重大。雖然覆蓋層上面板壩已經有一些成功的實例，但覆蓋層上高面板壩還不多，目前還缺乏完善的工程經驗，因此理論研究對工程設計具有較大的指導作用。

現代面板堆石壩的發展，建立在堆石料變形控制基礎上，合理地減少堆石體的變形，保證面板與其接縫止水防滲的可靠性，基于此，堆石料的變形特性得到了壩工界密切關注。

對于深覆蓋層上面板堆石壩復雜結構的應力變形特性分析，數值計算研究是目前最主要的分析方法，其中，堆石體的本構模型以及接觸面和接縫系統的模擬是分析中的關鍵所在。本書中以河口村面板壩工程為依托，介紹了二維靜力和三維動靜力非線性有限元應力變形計算分析研究，提出了深覆蓋層上混凝土面板堆石壩筑壩技術。

在模型計算參數方面，難點在于覆蓋層參數的確定，由于覆蓋層密度、級配等難以準確確定，所以室內試驗難以合理確定覆蓋層計算參數，研究中結合物探、現場載荷試驗、室內試驗等因素綜合考慮。通過靜力三軸壓縮試驗測定壩料的應力—應變及體變—應變關系，得到所需的靜強度指標和相應的模型參數；通過振動三軸試驗測定壩料在動應力作用下的應力、應變和孔隙水壓力的變化，得到所需的動應力比值及分析計算所需的其他參數；通過動模量阻尼試驗，確定壩料的最大動剪切模量與有效固結壓力的關系及動剪切模量比、阻尼比與動剪應變的關系，最終得出所需的不同動剪應變下的動剪切模量比值和阻尼比值。通過對大壩結構三維非線性有限元靜力和動力分析，得出大壩各分區的設計與填筑的標準、壩體分層填筑與面板分期澆筑方案合理，壩體抗震性能好。本書中通過三維有限元的計算準確分析與預報大壩在施工與運行期間的性能，大壩施工期填筑方式，向業主與設計部門提供科學決策的依據。

河口村面板壩工程于2008年開始前期施工，2011年10月截流，2014年12月壩體填筑完成，工程施工總工期60個月。

為此，現將河口村面板壩設計過程中，對一些技術難題的研究過程及主要研究成果進行系統的介紹，希望能對推動我國面板壩筑壩技術的發展盡綿薄之力。

本書由趙壽剛總體策劃并統稿。

本書引用了大量的設計科研成果和文獻資料，并得到了多家單位和多位專家的大力支持，在此，表示衷心的感謝！由于本書涉及專業眾多，編寫時間倉促，錯誤和不當之處難免，敬請同行專家和廣大讀者賜教指正。

謹以此書獻給所有參與和關心河口村面板壩研究、論證和建設的單位、專家、學者，并向他們表示崇高的敬意與衷心地感謝！

編者　　

2014年5月