1.2 峡谷区高面板坝主要特点

混凝土面板堆石坝的技术核心是对坝体变形的控制，以及保证面板、止水结构等防渗系统满足强度和变形的要求。面板坝应力变形特性的影响因素复杂，坝址区河谷形态就是其中一个。修建在宽阔河谷的面板堆石坝，坝体的宽高比较大，坝体的应力分布三维作用较弱；修建在峡谷区的堆石坝，坝体宽高比较小，坝体应力分布呈现出明显的拱效应，施工期坝体的变形往往偏小，后期坝体的流变效应明显。此外，狭窄河谷坝址两岸陡峻，地形复杂，坝肩接触部位变形梯度大，为坝体的变形与面板开裂控制带来严峻挑战。表1.1列出了国内外一些修建在狭窄河谷上的面板堆石坝。

表1.1 国内外一些修建在峡谷区上的面板堆石坝

峡谷区面板堆石坝的坝址及坝体几何构形通常具有以下的特点：①坝址位于峡谷区，河谷大多为V形，某些坝址的河谷具有明显的不对称特点，坝体的宽高比较小；②坝址地质地形条件较为复杂，左右两岸岸坡陡峭，倾角可达70°以上，岸坡坡度通常具有明显的转折，某些坝址甚至包含倒坡或台阶状的复式地形；③某些河谷具有较为深厚的覆盖层。

峡谷区面板堆石坝的上述特点给坝体的变形以及混凝土面板的开裂控制带来了新的问题，主要可归结为以下几点：

（1）狭窄河谷面板堆石坝的宽高比较小，坝体的三维效应明显。以洪家渡面板堆石坝为例，三维有限元计算的结果比二维计算结果小30%~50%；坝体的应力与变形特征具有明显的拱效应，应力与变形的演化规律复杂；坝体内部的竖向应力相对于宽阔河谷条件下较小，岸坡承受了相当部分的坝体自重应力。由于拱效应的存在，坝体的初始变形较小，但随着时间的推移，在堆石料的流变作用下，坝体内部应力逐渐调整，坝体的后期变形不可忽视。

（2）为了避免不经济的开挖，坝体修建大多直接利用了原有的陡峭岸坡，坝体自重荷载在岸坡斜面上的法向分量可能小于切向分量，如果沿岸坡切向的抗滑力低于自重荷载的切向分量，坝体可能会沿陡峭的坝肩发生滑移。另外，坝体竣工后，由于坝肩渗漏、堆石料的受压破碎等作用，堆石与坝肩之间的接触摩擦强度会发生衰减，进而引起运行期新的变形产生。

（3）混凝土面板与堆石料相互接触且属于不同材料，当堆石坝发生不均衡变形或者沿坝肩发生滑移时，面板与堆石体的变形难以协调，易发生面板的脱空、受拉、受压破坏或者止水结构破坏。狭窄河谷地区两岸岸坡通常不对称，这一方面使得堆石坝坝体具有不对称的空间几何形状，另一方面使得坝体的变形具有复杂的约束条件。因此狭窄河谷地区的堆石坝在自重以及两岸约束作用下易产生不均衡的变形，为面板的变形与开裂控制带来困难。

下面结合国内外几个具有代表性的狭窄河谷地区高面板堆石坝的工程运行性状，总结了该类坝型在修建、运行期间面临的主要问题与工程经验。