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胶凝砂砾石坝是一种体型介于碾压混凝土坝和土石坝之间的新型坝。相较于碾压混凝土坝而言,胶凝砂砾石坝筑坝材料要求宽泛,水泥用量低,工程造价得以显著节约,对温控和地基要求大为降低;与土石坝相比,胶凝砂砾石坝工程量显著减少,且坝体抗冲能力强。不管是从建设成本还是建设周期来分析,胶凝砂砾石坝都显示出了较强的优势。但是,胶凝砂砾石坝坝体本身抗渗能力弱,而有关胶凝砂砾石坝的整个研究建设的历史短、经验少,因此防渗措施的设计选择至关重要。 钢纤维喷射混凝土(SFRS)与传统混凝土相比较,性能优越,在水工以外的其它领域已经有了大量的运用,能否作为胶凝砂砾石坝的防渗结构,满足抗渗稳定、耐久性和安全性的要求,本文主要完成了以下工作: (1)钢纤维喷射混凝土作坝前防渗结构,对材料本身的整体力学性能提出了较高的要求,特别是其抗渗性能和抗裂性能。试验部分,分别完成了SFRS的抗渗等级试验、相对渗透性试验和抗拉试验,同时进行了与普通混凝土相关性能的试验对比。 (2)采用混凝土材料做防渗结构时,防渗层厚度的选择是设计的重点和难点之一,本文以钢纤维喷射混凝土材料的临界水力坡降试验为基础,通过试验得出了SFRS的临界水力坡降值,并通过推导,得出了相应的理论厚度设计公式。 (3)在实际应用方面,以我国第一座永久性的胶凝砂砾石坝——守口堡水库为工程背景,通过二维有限元建模计算分析,验证了SFRS做胶凝砂砾石坝防渗结构时的可靠性,并对SFRS材料做防渗结构的经济性和建设周期做了简要的分析。