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水 利 学 报

２０２３年 １２月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５４卷 第 １２期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２３）１２ － １４０４ － １１

整体浇筑堆石混凝土拱坝施工期温度监测与等效均质仿真研究

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徐小蓉 ，余舜尧 ，金 峰 ，梁 婷 ，罗 键 ５
（１．华北电力大学 水利与水电工程学院，北京 １０２２０６；２．航天时代飞鸿技术有限公司，北京 １０００９４；
３．清华大学 水圈科学与水利工程全国重点实验室，北京 １０００８４；４．雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 ６１００５１；
５．遵义市水利水电勘测设计研究院有限责任公司，贵州 遵义 ５６３００２）

摘要：不分横缝、整体浇筑拱坝是近年来推动堆石混凝土拱坝快速发展的新型筑坝技术，非均质堆石混凝土材料
的等效参数取值是全拱坝温度仿真前亟待解决的问题。本文依托风光拱坝工程开展了施工期原型温度监测试验，
并通过分析堆石与自密实混凝土的温度演化规律，进行了等效均质堆石混凝土温度仿真研究。试验结果发现，入
仓的堆石体对下层已浇筑的堆石混凝土存在 “保温效应”；自密实混凝土浇筑后会引起下层已浇筑堆石混凝土二
次温升，但影响深度不会超过每仓厚度；气候温和地区冬季，堆石体入仓温度比日平均气温高约 ２．０～４．０℃。结
合仿真计算发现，堆石混凝土早龄期温度是从非均匀场向均匀场演化的过程，自密实混凝土入仓时会迅速与堆石
进行热交换，水化反应开始后堆石会不断吸收自密实混凝土水化热，经过约 ４８ｈ达到温度峰值后，两种材料的温
度场接近均匀分布。采用均质模型及等效入仓温度、加权导热系数、等效绝热温升，考虑拱坝上下游预制块模板与
防渗层等结构开展施工期温度仿真，能较好地模拟堆石混凝土水化过程的等效均匀温度场。拱坝体型相对较薄、散
热快，筑坝材料堆石混凝土实测水化温升低（冬季仅约 ６℃），有力支撑了整体浇筑堆石混凝土拱坝的可行性。
关键词：堆石混凝土；整体浇筑拱坝；非均质材料；热传导；温度仿真计算
文献标识码：Ａ
中 图 分 类 号 ： Ｔ Ｖ ４ ３ １ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２３０５９４

１ 研究背景

最早的堆石混凝土（ＲＦＣ） ［１ － ２］ 拱坝是 ２０１２年建成的山东蒙山水库单曲拱坝（２４．５ｍ），之后又于
２０１６年建成了陕西佰佳水电站双曲拱坝 ［３］ （６９ｍ），与已建成 １２０余座堆石混凝土重力坝 ［４］ 相比，目
前建成的堆石混凝土拱坝仅 １２座 ［５ － ６］ 。２０１７年，遵义市水利水电勘测设计研究院依托绿塘水库（５３．５ｍ，
单曲拱坝），创新性地提出整体浇筑、不分横缝堆石混凝土拱坝型式 ［７ － ８］ （见图 １），解决了拱坝分缝带来
的施工干扰大、速度慢、堆石率低以及接缝灌浆困难等问题 ［９］ ，简化了堆石混凝土拱坝施工工艺，提升
了筑坝速度，显著推动了堆石混凝土拱坝技术的发展。绿塘水库之后，龙洞湾水库 ［１０］ （４８ｍ）、风光水库
（４８．５ｍ）、桃源水库（３５ｍ）、沙千水库（６６ｍ）等堆石混凝土拱坝相继建成。其中，风光水库是首座整
体浇筑的堆石混凝土双曲拱坝。
整体浇筑堆石混凝土拱坝型式正在积极探索与工程实践中，曾提出过上下游表面采用预制混凝土
块模板 ［１１］ 、拱坝上部设置溢洪表孔释放上部拱圈应力等措施。本文通过风光堆石混凝土拱坝原型温度
监测试验，在已有研究 ［１２ － １４］ 基础上，深化对非均匀堆石混凝土材料温度变化规律的认识，研究堆石混

收稿日期：２０２３ － ０９ － ２４；网络首发日期：２０２３ － １１ － ２０
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２３１１１７．１３４０．００１．ｈｔｍｌ
基金项目：国家自然科学基金重点项目 （５２０３９００５）；清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室开放基金项目 （ｓｋｌｈｓｅ －
２０２２ － Ｃ － ０３ ）；中央高校基本科研业务专项（２０２３ＭＳ０７１）
作者简介：徐小蓉（ １９９０ － ），讲师，硕士生导师，主要从事大坝温度仿真、颗粒介质力学研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｘｘｒｏｎｇ＠ｎｃｅｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通信作者：金 峰（１９６６ － ），教授，博士生导师，主要从事堆石混凝土技术、高坝抗震等研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｊｉｎｆｅｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ

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