龙马水电站面板堆石坝设计
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i坝体分区设计
龙马水电站面板堆石坝最大坝高135m，坝顶长315m，坝顶宽10m，坝顶高程643.0m，上游设防浪墙。
上游坝坡1:1.4，下游坝坡1:1.35，分别在603.0m、563.0m高程设
两台2.5m宽马道。
上坝料为坝址下游左岸的旧家箐料场、右岸清水河料场和溢洪道开挖料，
其主要成分为石英砂岩。
面板顶部厚度0.3m，渐变至面板底部，厚度为0.7m。
面板分缝分块根据地形、有限元
计算的坝体变形、施工条件进行分块，垂直缝间距12m。
根据运行期间对坝体各部位的要求，坝体材料进行分区设计。
分区的原则是：对料场
开挖料的特性认真研究，在保证工程安全、经济的前提下，充分利用建筑物开挖的有用料；
各区坝料从上游到下游满足水力过渡要求，相邻区下游坝料对其上游区有反滤保护作用；蓄水后坝体变形尽可能小，从而减小面板和止水系统遭到破坏的可能性。
根据料源及对坝料强度、渗透性、压缩性、施工方便和经济合理等要求，将坝体从上游到下游分为垫层区、过渡
区、主堆石区、下游次堆石区，并在面板上游设坝前覆盖料。
2A区为面板下的垫层区，考虑施工机械设备施工需要的最小宽度，确定垫层水平宽度
为3.0m ；3A区为垫层下的过渡区，亦考虑施工要求，水平宽度为 4.0m ; 3B区为主堆石区，为级配良好的砂岩堆石料；3C区为次堆石区，位于坝体下游部位，可利用建筑物开挖料和
砂泥岩料。
下游坝面块石护坡，厚度1m。
1A区为上游坝脚粘土铺盖区，1B区为上游坝脚回填石渣盖重区。
1.1垫层料
工程区天然砂砾料储量较小，垫层料采用料场弱风化以下岩体轧制而成。
对垫层料的
设计有如下要求：应有较高的变形模量及抗剪强度，能维持自身的稳定，对面板起到良好的支撑作用；垫层料应具有半透水性质，在面板及接缝开裂破坏时，可以起到限制坝体的渗漏量并保持自身抗渗稳定，对细粒料起到反滤作用，渗漏发生时通过细粒料堵塞渗流通道自愈，
起到一定的挡水作用；施工中不易分离，便于平整坡面，使面板受力均匀。
垫层料的宽度按以上要求并考虑抗震、施工要求确定；级配根据工程经验和试验结果
确定，最大粒径80mm，特殊垫层料最大粒径30mm。
小于5mm含量30%〜50%，小于0.0 -3
75mm含量不大于8%。
经过试验，压实后渗透系数为（1.46〜7.15）X10- cm/s，相对密度不小于0.8。
垫层料设计干密度为2.24g /cm3，孔隙率不大于18%。
1.2 过渡料
在垫层料与主堆石料间设过渡料区，料源为料场开挖的弱风化以下岩石，物理力学指标要求与垫层料相近，即具有低压缩性、高抗剪强度，对垫层料能起到反滤保护作用。
根据垫层料的级配确定过渡料区的级配，最大粒径为300mm ，小于100mm 含量大于15% ，
小于1mm含量不大于3%。
过渡料设计干密度为2.18g/cm3,孔隙率不大于20%。
经过试验，渗透系数为（2.36〜5.7）X10-1cm/s。
1.3 堆石料
上游主堆石料区为水压力的主要承载区,为避免面板产生较大的变形,要求有较高的压缩模量及良好的透水性,筑坝石料应有较高的干、湿抗压强度,在面板浇筑后,即使水库蓄水坝体的变形增量也不大。
可用于主堆石区的料源有弱风化、微风化及新鲜的砂岩。
下游堆石料区位于上游堆石区下游,坝料要求较主堆石区低,为充分、灵活利用建筑物开挖料,下游堆石料分为三个区：底部要求与主堆石区底部类似并具有足够的透水性, 顶部高程据下游最高水位确定为
550.00m;上部采用建筑物开挖的强风化砂岩料（湿抗压强度应大于40MPa ）,对石料的抗压强度要求稍低；下游区为维持坝坡稳定,抵抗风化侵蚀, 保护其上游侧的软岩料区,对石料的抗压强度要求仍较高,采用弱风化及以下砂岩填筑。
堆石料最大粒径为800mm，小于5mm含量不超过15%，小于0.075mm含量不大于5%。
堆石料设计干密度为2.16g/cm3,孔隙率不大于21%。
1.4 坝前覆盖料区
面板上游的坝前覆盖料区由堵缝材料和保护料组成，当面板较低部位（不具备检修条件）出现裂缝、周边缝止水破坏等原因产生大的渗漏水时，堵缝材料随水流进入渗漏通道堵缝自愈。
堵缝材料采用粘土，顶部高程由水库放空的最低水位560.00m确定，宽度在满
足施工要求的前提下根据工程经验确定为10m ;保护料采用工程弃渣料，坡度由边坡稳定
控制，确定为1:2.5。
图1面板堆石坝最大横剖面图
2坝料试验成果
①原岩物理力学试验成果表明，溢洪道岩样大部分岩石的节理、裂隙孔洞发育，岩石
为弱风化及其上部，故孔隙率、最大吸水率偏大。
旧家箐石料场岩石的抗压强度值变化较
大，粉砂质泥岩及泥质粉砂岩表现尤为明显，这是由于岩石本身的不均匀性所引起的。
②密度试验结果，过渡料最大干密度为 2.16g/cm3〜2.19g/cm3,平均2.18g/cm3;垫层
料最大干密度2.24g/cm3〜2.27g/cm3,平均2.26g/cm3,在满足试验级配条件下，密度值较大。
③压缩成果表明，堆石料的压缩系数值随压力增大而减小,相应压缩模量值随压力的
增大而渐增，但压缩模量增加的幅度较缓，少部分有下降的情况，堆石料的压缩性符合一般粗粒料的压缩规律。
④ 垫层料的渗透系数为1.46 >10-3cm/s〜7.15 M cm/s，属半透水料。
过渡料的渗透系数为
2.36 >10-1cm/s〜5.70沐O-1cm/s，堆石料的渗透系数为 1 X10-2cm/s〜1 X10°cm/s,过渡料
及堆石料为透水性材料。
各组料的渗透系数与其自身的颗粒组成及岩性一致，满足设计要求。
⑤三轴试验成果表明，垫层料CD剪在㉛=1°°kPa〜5°°kPa范围内，有效强度$ cd 为40.5 ° 41.2 °过渡料CD剪的有效强度 $ cd为38.1 °〜38.2 °堆石料CD剪的有效强度 $ cd为37.0〜40.8 ；强度值较高。
此外，邓肯E —B模型参数中，初始弹性模量K和体积模量都比较高。
⑥旧家箐石料场和溢洪道开挖的弱风化及以下的砂岩料，堆石料压缩变形小，压缩模
量高，抗剪强度、初始弹性模量K和体积模量都比较大，其透水性、变形、强度及弹性模
量能满足龙马水电站堆石坝筑坝材料的要求。
以上石料浸水湿化后对其强度有一定影响，施工中应根据岩石情况分区使用。
试验成果与岩性、风化程度、密实度、试验条件有关，与原岩的物理力学性成果基本一致。
各石料的渗透性、压缩指标及三轴试验成果相互对应，成果平行关系好，反映了试验材料的基本特性。
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图2 石料颗粒级配曲线
3坝料填筑参数
坝体填筑标准根据坝料室内试验及现场碾压试验结果，并参考类似已建工程最终确定如表1。
表1 坝料填筑参数表
4坝体计算
4・1坝坡稳定分析
坝坡稳定分析采用二维线性计算，采用STAB2000进行计算，滑裂面为圆弧（毕肖普法）。
选取面板堆石坝典型断面进行计算，堆石体完全透水，不考虑面板作用。
坝料计算参
数依据堆石坝石料试验成果整理而成。
表2 坝坡稳定计算参数
表3 坝坡稳定计算成果。