第七节 混凝土面板堆石坝

 一、土石坝坝型的重大发展

尽管混凝土面板堆石坝的问世可追溯到19世纪中叶修建于美国加利福尼亚州金矿地区，但它仍是土石坝大家族中相对年轻的一种坝型。它的发展经历了三个不寻常的阶段：第一阶段（1850年~1940年），为抛填堆石阶段；第二阶段（1940年~1965年），是由抛填堆石向碾压堆石发展的过渡阶段；第三阶段（1965年以后至今），主要是以碾压堆石为特征，将大型振动碾运用于坝体堆石碾压，使堆石体的密实度更高，从而大幅度降低了堆石体变形，再配合接缝止水设施和改进的钢筋混凝土面板防渗。同时在坝体结构、施工技术上有很大的进步，所筑坝也越来越高，成为现代的新型面板堆石坝。

混凝土面板堆石坝以堆石体为支承结构，采用混凝土面板作为坝的防渗体，并将其设置在堆石体上游面。它由防渗系统、垫层、过渡层、主堆石体、次堆石体等组成。

1.防渗系统

防渗系统包括L型挡墙、钢筋混凝土面板、趾板和帷幕灌浆组成。

L型挡墙设于坝顶，既挡水又挡石，还有防浪作用，多用钢筋混凝土修建，延伸至两岸与坝头基岩或结构物相连接形成完整的防渗系统。与面板的连接按周边缝设计。挡墙的建基高程应高于正常高水位。

混凝土面板是坝体的重要防渗设施，支承在压实的碎石垫层上，并将水压力传递给堆石坝体。面板应满足如下要求：①具有较小的渗透系数，满足挡水防渗要求；②应有足够的抗冻、抗渗及抗风化能力，以满足耐久性要求；③有足够的柔性，以适应坝体的变形；④应有一定的强度和抗裂能力，能承受局部的不均匀变形。

趾板的主要作用是将坝身防渗体与地基防渗结构紧密结合起来，提供地基灌浆的压重，同时也可作为面板底部的支撑和面板滑模施工的起始点。

2.垫层

垫层位于面板下游侧，是混凝土面板堆石坝中最重要的组成部分之一。它是防渗面板的基础，有时也作为坝体防渗的第二道防线。

3.堆石坝体

堆石坝体是混凝土面板堆石坝的主体部分，主要用来承受荷载，因而要求堆石体压缩性小、抗剪强度大，在外荷载作用下变形量小，且应具有一定的透水性。

4.周边缝及止水

周边缝是指面板与趾板之间的接缝。趾板一般建于完整的基岩面，几乎不产生沉陷变形；而面板支承在碾压堆石体上，在自重和水荷载作用下堆石体势必产生较大变形，面板与趾板之间会产生明显的相对位移，使得周边缝的工作条件复杂，成为面板止水体系中最薄弱的环节。周边缝内需设置止水。

二、现代面板堆石坝的显著特点及枢纽实例

与一般土石坝相比，现代混凝土面板堆石坝具有如下几个显著特点：

①混凝土面板堆石坝具有良好的抗滑稳定性。水荷载的水平推力大致为堆石体及水重的1/7左右，而且水荷载的合力在坝轴线的上游即可传到地基。

②面板堆石坝还具有很好的抗渗稳定性。堆石一般都有棱角，随着填筑高程的增加，即使下部的堆石会有一部分被压碎，也是有棱角的，所以一般不会发生渗透变形。因不受渗透压力的影响所以混凝土面板堆石坝具有良好的抗震性能。

③防渗面板与堆石施工没有干扰，且不受雨季影响。

④由于坝坡陡，坝底宽度小于其他土石坝，故导流洞、泄洪洞、溢洪道、发电引水洞或尾水洞均比其他土石坝的短。

⑤施工速度快、造价省、工期短。面板堆石坝的上游坡较陡（一般为1:1.3～1:1.4），可比土斜墙堆石坝节省较多的工程量，在缺少土料的地区，这种坝的优点更为突出。

⑥面板堆石坝在面板浇筑前对堆石坝坡进行适当保护后，可宣泄部分施工期的洪水。

正因为混凝土面板堆石坝有上述这些特点，所以在现代坝工设计中，几乎所有的高坝枢纽都将钢筋混凝土面板堆石坝与土心墙土斜墙堆石坝及拱坝作方案比较。如图7-67为天生桥一级混凝土面板堆石坝枢纽布置图。

三、堆石体的材料分区设计

堆石体是面板堆石坝的主体材料，应选用新鲜、坚硬、软化系数小、抗侵蚀和抗风化能力强的岩石。由于坝体大，各部位受力大小不一样，为了降低造价，方便施工和缩短工期，在能满足变形模量、抗剪强度、耐久性和渗透系数等要求的前提下，堆石体的石料应尽可能采用从坝基、溢洪道和水工地下洞室开挖所得的石料。但由于从上述各处开挖出来的石料在岩性与物理力学特性等方面常各不相同，开挖工艺又有差异，因而各部分石料在强度、粒径级配和耐久性等方面也各不相同；又因各部位施工开挖有前有后，往往不能与堆石体施工进度相配合；这就需要对堆石体进行石料分区布置和各区石料要求的研究，选出最佳分区方案，使开挖料尽可能随即上坝，减少石料临时储存和二次转运的工序，降低工程造价。

堆石体分区设计时要注意各区的应力状况不同，变形情况也不一样。因而各区应分别提出对石料性质、粒径级配、碾压后密实度和变形模量、透水性以及施工工艺的要求。堆石坝体的一般分区情况，即分为上游铺盖区(1A)、压重区(1B)、 垫层区(2)、过渡区(3A)、主堆石区(3B)、下游堆石区(3C)、主堆石区和下游堆石区的可变界限(4)、下游护坡(5)、混凝土面板(6)等。事实上垫层起直接支承面板并将面板所受水压力向下游堆石体均匀传递的作用，还可能要有一定的抗渗能力，这是最为重要的一个区；过渡区起垫层与堆石区之间过渡作用，重要性稍次；靠近中央及其上游部位的堆石区受水压力作用较大，离面板较近，也较重要，对该区石料特性与技术要求相应也较高；靠下游部位的堆石区（Ⅳ）只起保持坝的整体稳定和下游坝坡稳定的作用，对该区石料特性和技术要求相对较低。

各区石料的最大粒径不能超过该区每层碾压厚度。

1、垫层的设计

垫层对面板起柔性支承作用，将作用于面板上的库水压力较均匀地传递给下游的过渡区和堆石区，同时又缓和下游堆石体变形对面板的影响，改善面板应力状态。为此垫层应为高密实度而又具有一定塑性的堆石层．同时要注意垫层与面板直接接触，垫层本身在水压力作用下产生的变形对面板影响更大，故垫层应具有尽可能大的变形模量。

高度大的面板堆石坝通常难以将全部堆石体在一个枯水季填筑到顶，而往往要将堆石体先按某一临时断面加快填筑至预定高度，用以渡汛拦洪，满足施工导流要求；这样就要求垫层有一定程度的临时面板作用，挡汛期洪水。为此，垫层应具有低透水性。根据工程经验，垫层的渗透系数一般控制在k=10-3～10-4cm/s为宜。

设计垫层时还宜考虑万一面板遭受破环而漏水，垫层应能承受水库最大水头所形成的水力梯度，而不致被冲蚀破坏，保证坝的安全。

垫层中应具有一定的细料含量。这是因为：①级配良好，细料填满粗料孔隙，可压到很实的程度，有较高的变形模量值，对面板起很好的支撑作用；②面板和裂缝一旦开劈，垫层的半透水性可起限渗漏作用；③当垫层料的渗透系数为110-3cm/s时，它对防渗土料可起到一定的反滤作用(漏水时，在上游抛土)；④能用来渡汛挡水；⑤当在趾板的下游加大垫层料的尺寸时，趾板的基础条件可以放宽；⑥施工时不易分离，便于整平坡面；使面板厚度更加均匀。

垫层上下游方向的水平宽度除应满足结构构造要求外，还应满足振动碾及其它施工机械的操作要求。顶部水平宽度一般采用3～4m，向下逐渐加宽，坝高100m以下的面板堆石坝也可考虑采用上下等宽的垫层。

垫层施工的每层铺筑厚度一般为0.4～0.5m，用10t或10t以上振动碾碾压4遍以上。为保证垫层区与其下游过渡区、堆石区相邻连接处的紧密结合，通常各区宜平起升高。

2、过渡区设计

过渡区（Ⅱ）位于垫层区(Ⅰ)和堆石区(Ⅲ)之间，起过渡作用，材抖的粒径级配和密实度要求介于两者之间。由于垫层很薄，过渡区实际上与垫层共同承担面板传力，因而也要求有较高的密实度和较大的变形模量。此外，当面板裂缝或止水失效而漏水时，过渡区应具有防止垫层内细颗粒流失的反滤作用，并保持自身抗渗稳定性。因而，过渡区石料也须坚硬、具有抗冲蚀和抗侵蚀性能，且级配良好。粒径要求可比垫层材抖适当放宽，可以粗一些；但最大粒径不能超过每层铺填厚度。

过渡区水平宽度有较大的变化幅度，可宽可窄，但不会比垫层宽度小。主要取决于坝的结构、堆石体变形以及材料供应条件。过渡区每层碾压厚度和碾压遍数应与垫层相适应。

3、堆石区设计

堆石区（Ⅲ区和Ⅳ区）一般占堆石体总体积的2／3，是保持坝体稳定的主要部分。其中Ⅰ区靠上游部分也是承受库水压力的重要部位，承受由于库水压力而产生的法向压应力以及相应的变形，加之这部分堆石离面板不远，对面板有较大影响。故Ⅲ区石料也应较坚硬、较完整、具有抗冲蚀和抗侵蚀性，且级配较良好，以便碾压密实。但其密实度要求可比垫层及过渡区要求低些。Ⅲ区每层石料的铺填厚度可取为垫层、过渡区铺填厚度的倍数，一般为0．8～1．0m。以便与垫层、过渡区平起上升。Ⅲ区石料的最大粒径相应铺填厚度可加大到0．6m左右。

Ⅳ区堆石位于堆石体下游部位，宽度一般为堆石体总宽的1／3弱。该区已远离面板，填筑到顶时，由于堆石自重产生的应力状态已趋稳定，蓄水后在库水压力作用下几乎不再有应力增加，相应由水压力产生的新变形也甚小。故该区的主要作用只是保持坝的整体稳定性，对其密实度和变形模量要求可比Ⅲ区更宽些，相应对岩石特性及粒径级配要求也可适当放宽。在坝址附近如有坚硬石料，以就地取材最为经济；如缺乏坚硬石料，则Ⅳ区可采用较为软弱的石料，但不能采用易于风化破裂或易于泥化的石料。如采用坚硬石料，也可允许含有少量分布均匀的风化岩石。有人建议，Ⅳ区在浸润线以上部分可考虑采用开挖石碴或风化岩石。例如澳大利亚1981年建成的曼格鲁武溪坝的Ⅳ区即利用风化岩石填筑。由于风化料在施工中易压碎而类似填土，故为保证下游坝坡稳定，相应要采用较平缓的坝坡，曼格鲁武溪坝的坝坡采用1：1．6。Ⅳ区的铺填碾压厚度可达Ⅲ区的两倍，即约为1.5～2.0m，以便各区平起上升。Ⅳ区石料的最大尺寸以不超过每层铺填碾压厚度为限。Ⅳ区碾压一般也用l0t振动碾碾压4遍，但由于铺填厚度大，所得密实度将低于Ⅲ区。Ⅳ区的下游坡面一般用大块石护坡，既保护坡面免受损坏，还可承受较大的渗流逸出坡降。以阿利亚河口坝为例，其下游坡面采用最小尺寸不小于0.8m的新鲜坚硬块石，用推土机堆砌成台阶状护面，既便于施工，又美观，且便于人员上下行走，效果良好。

关于堆石体的设计，除上述内容外，其它还包括坝坡、马道布置和稳定分析、沉陷变形计算等，都已在本章前几节所述，本节不再赘述。

四、混凝土面板、底座及L型挡墙设计

面板堆石坝的上游面是靠钢筋混凝土面板连同其下部的底座(趾板)、顶部的防浪墙构成完整的挡水防渗前缘的。这里着重介绍面板、底座和两者间接缝设计。

1、混凝土面板设计

面板是堆石坝防渗系统的重要组成部分，长期在高水力梯度作用下工作。因此混凝土面板应具有较高的抗渗性能，抗渗标号一般不低于S6。严寒地区应有更高要求。同时面板是“斜躺”在垫层坡面上的结构，其受力变形主要取决于堆石体的变形。为使面板适应这种变形防止产生较大的弯曲应力，混凝土应有一定的强度要求。一般可采用28天强度为20MPa的混凝土。

温度应力和混凝土干缩易使面板发生裂缝，因此需对面板混凝土配合比和分缝进行认真设计，注意控制水泥用量和水灰比，并采取有效温控措施。

(1)面板厚度

从所承受的水压力强度分布规律考虑，面板厚度从坝顶向下需渐增。

具体面板厚度适用范围多大仍有各种意见。有设计者认为较薄的面板有适应堆石体变形的较大柔性；有的则认为采用上下等厚的面板有造价经济和施工方便的优点；还有的认为面板不能太薄，要保证耐久性和阻水性。

对75～180m以内的中等高度坝可用0.25～0.3m等厚面板。

(2)面板分缝

为使面板易于伸缩以适应堆石体变形并减小结构拉力和温度应力，通常将面板分成若干条块，相邻条块间内设止水，即伸缩缝。每一条块从上到下为一整体结构，便于面板浇筑时采用滑模施工。面板条块分缝的水平间距取决于堆石体变形和温度应力大小、坝址河谷横剖面形状及施工条件等因素，一般为12～18m。显然，在河谷狭窄陡峻的坝址，应采用较小的间距。塞萨纳坝所在河谷狭窄，河床部分伸缩缝间距为12.2m，两侧岸坡较陡处条块的全部或下部缝距为6．1m，使其能更好地适应地形和堆石体的变形。采用6.1m下部缝距的部分面板条块，在其拼缝处设置水平伸缩缝，水平缝以上的条块宽仍为12.2m。

已建面板堆石坝的原型观测表明，面板设置纵向伸缩缝后，确有利于各条面板沿垫层上游面左右方向滑移。应注意的是，水库蓄水后堆石体在水压力作用下产生的变形使垫层上游面呈凹镜形，上游坡面的中央部位挠曲变形最大，因而使各条面板自两侧向中央部位滑移，从而导致面板两侧部位的伸缩缝拉张，而中央部位的伸缩缝挤紧。考虑到不同部位缝的伸或缩的规律，目前面板堆石坝一般采用A、B两种型式的伸缩缝及其止水结构，如图7-70所示、两种型式的缝内均不留间隙，不加填料，仅在接缝混凝土面上涂刷沥青，使其易于分离移动。两侧部位用A型缝，其止水结构保证适应缝张开，甚为可靠。中央部位用B型缝，因蓄水后缝将受压挤紧，不可能使止水片拉断，故结构较简单，仅在底部设一道止水铜片。但应注意当压紧变形量较大时，易将缝两侧混凝土压碎。我国天生桥一级钢筋混凝土面板堆石坝，就出现较大范围的压碎现象，设计时应给予足够的注意。

面板如在上下方向上分期施工，就要设水平向施工缝。施工缝内不需止水铜片，接缝两边的面板混凝土接触面直接胶结，上下方向的面板钢筋都穿过接缝，使面板上下方向浇筑完成后结构上成为整体。

2、底座设计

底座亦称趾板，是大坝防渗系统的一部分。它是坝身防渗体(面板)和坝基防渗体的连接结构。底座与面板用接缝连接，该接缝也称周边缝(注意与拱坝中的周边缝同名，但结构作用与型式不同)；底座与地基的连接视地质条件而定。若为岩基则底座可直接在其上修筑，挖除覆盖风化层；若为深覆盖层地基，则与坝基防渗体相连，具体结构型式视坝基防渗型式和尺寸而定。

底座设计的基本内容包括定线(X-X线)、趾板宽度s、趾板厚度h、趾板端部斜长段和面板端部下堆石体厚度a等基本结构尺寸的确定。

设计时应考虑如下几条原则：①满足坝基渗流控制和止水系统工作可靠的要求，并结合地基处理措施确定；②满足填筑坝体与坝基（包括岸坡）之间变形协调的要求，保证面板端部具有良好的受力与变形条件；③满足施工方便的要求。

(1) 趾板定线(X-X线)

趾板的“x”为面板底面线与趾板底面的交点是趾板设计、施工的控制点。各截面的“x”点连线称为趾板的基准线，亦称趾板轴线。 “z”点为面板底面线与趾板下游端面线的交点，是坝体填筑时上游面的起始控制点。各段趾板横截面上的z点应在同一平面上，即在面板底平面上，以保证大坝上游填筑面为一平整面。趾板基准线在空间上呈一系列的连接折线段，折线转角应根据地形、地质条件来确定，以最大限度地保证每段趾板都是布置在地质条件较好、开挖量最小、混凝土方量最省和施工最方便的岸坡上，并尽可能以较小锐角转折。

(2)趾板宽度s

为防止趾板地基在设计水头作用下产生冲蚀，必须选择合理的允许渗透坡降来确定趾板的宽度，即趾板宽度s与基岩性质和作用水头H有关。趾板地基的允许平均水力比降可参考以下经验数据：

对于坚硬可灌的新鲜基岩：H／s＝20～25；

对于微、弱风化基岩：H／s＝10；

对于强风化、较破碎、软弱基岩H／s＝2～5。

近年来修建的面板坝中，有些将趾板放在强风化层甚至残积土上，也有个别放在河床冲积层上，此时水力比降低到2～3，有的还用截水墙、连接板等形式，以延长渗径，保证地基的渗透稳定。趾板最小宽度一般取3m，然而对于坝高低于40m，且位于良好基岩上的趾板，最小宽度也可取2m。

(3)趾板厚度h

应满足趾板自身稳定和起到灌浆盖板作用，同时还应考虑温度应力和施工要求。对于大多数坝的趾板要保证其最小设计厚度为0.3m。高坝底部的趾板的设计厚度可用0.4～0.5m；现在设计趾板厚度一般都与面板同厚。由于局部超挖或地形不平整等原因，可能使趾板有较大的厚度，此时可以分两次浇筑，先将超挖部分填平，再在其中浇筑正式的趾板。

(4)趾板端部斜长段

该段是作为面板滑模施工时起始工作面，要求该段与防渗面板在同一平面上，即QT段的坡度与面板坡度相同，该段的长度一般要求不小于0.8m。

(5)面板端部下堆石体厚度a

为使面板边缘能够自由下沉，避免硬性支承，消除面板硬性支承应力，趾板下游端面应垂直面板，即QT垂直TE或TF，同时要求面板下部与基岩面之间应保持一定厚度的堆石体，在最大坝高处趾板下游端的最小堆石厚度a不得小于0.8～1.0m，对于两岸较高部位的趾板，可适当放宽此项要求。有时为了方便趾板立模施工并节省部分混凝土，趾板横截面多设计成如图7-72（b）形式，但应注意TF的长度不宜过小，以防止当面板发生沉陷变形时造成周边缝止水破坏和面板下端座应力集中，一般可取TF≥2TZ（TZ为周边缝处面板厚度）。

(6)不同部位趾板型式的变化

趾板必须建在稳定或经过处理后稳定的地基上，以防止趾板产生较大的变形或滑动失稳，在选择坝轴线和趾板基准线时应充分研究趾板地质条件，要避开不利于稳定的大断层、缓倾角裂隙等不利的地质因素。

趾板所处的位置、趾板处地基的地质条件和岸坡施工条件的不同，趾板的布置形式也不相同。通常分为河床段趾板与岸坡段趾板。

1）河床段趾板：其布置形式比较简单，趾板轴线“x”平行于坝轴线，趾板底面一般呈水平面，趾板斜长段QT的坡度与面板坡度仍一致。河床段混凝土底座通常可直接浇筑在良好岩基上，并加设锚筋，使其与底座连成一体。只要地基是稳定的，底座在库水压力作用下不会有明显的位移。但面板总是会随堆石体一起产生一定的位移，为此趾板与面板间须设周边缝以适应两者间的相对位移。

2）岸坡段趾板：由于该段趾板置于斜坡上，C点高于B点，趾板底面为非水平面，其轴线x与坝轴线亦不平行。故趾板横截面（垂直于趾板轴线的截面）上面板的坡度m’（即QT的坡度）不等于面板的设计坡度m，）。因此，岸坡段趾板的横截面形式及布置就较为复杂。总结国内外经验，大致可分为3种基本形式，各趾板截面均指垂直于坝轴线的平面，它不一定是铅直面，只有当趾板轴线平行于坝轴线，且为水平线时，其横截面才为铅直面。

无论哪种形式，都要求QT段的斜率与该平面上的面板迎水面坡度相同，以满足滑模施工的要求。因此，在确定趾板横剖面几何尺寸时，关键在于确定横剖面上面板迎水面与水平线的夹角，这是一空间角度。

上述三种类型是当前国内外所采用的基本布置形式。对于一个具体工程，其趾板横剖面的布置究竟采用何种形式为宜，应当根据地形、地质、气象、施工队伍的技术水平及施工机械化程度等因素，进行综合研究确定。当然，只要能发挥趾板的作用，又能方便施工，节省投资，也可因地制宜地采用其他布置形式。

3、面板堆石坝坝顶挡墙

国内外的面板坝普遍都在其顶部上游侧设置不透水的挡墙，其形状为L状，亦称L型挡墙。L型挡墙既起挡水作用，又起挡土作用，也是防浪墙。挡墙延伸到两岸与坝头基岩或结构物相连接，形成完整的防渗体系。因此，它是坝体防渗结构的一个组成部分。在各种形式的挡墙中，直墙挡水较为有效，各坝多采用“L”型钢筋混凝土墙。之所以能够采用高挡墙，是因为经碾压填筑的坝体具有较好的稳定性，沉降量较小，且在施工期基本完成，不会危及高挡墙的防渗性；高挡墙所节省的堆石费用将大于建造挡墙的费用，坝愈高节省的堆石量愈多，经济效益愈显著。有时为了进一步节省堆石方量，可在坝顶下游一侧另设挡墙，如株树桥坝为满足左岸坝头连接，减少工程量，坝顶亦采用上下游侧均设挡墙的结构。

挡墙的建基高程应高于正常高水位。我国已建面板坝多数是前者高于后者，这是适当的。也有少数工程挡墙的建基高程低于正常高水位。挡墙与面板间的接缝应按周边缝处理，止水结构必需可靠。

如坝址位于强震区，坝顶采用箱形结构或将上下游挡墙对拉起来，或将其用后张预应力锚索锚固于坝体上。

面板坝若建在高山峡谷区，在确定防浪墙顶部高程时，应考虑到库区可能产生滑坡引起的涌浪和达到坝前的涌浪高度，以此作为确定坝顶安全超高的依据。

在地震区，还需考虑由于地震使坝体沉降和地震造成的水面涌浪，安全超高也要适当加大。堆石体在自重和水荷载作用下产生蠕变，竣工后还会继续发生沉降及水平位移，坝体填筑时要预留填筑超高。

五、周边缝及止水

周边缝是指面板与底座（趾板）之间的接缝。它自坝顶的一端起，沿面板与岸坡底座的相交线下延，跨过河谷，再沿另一岸岸坡底座与面板的相交线上升，至坝顶的另一端止，是一条通过全部面板底面的连续接缝。由于底座直接浇筑并锚定于岩基，故蓄水后变位极其微小；而面板自浇筑完成至水库蓄水，却有多种因素导致明显变位。故面板与底座（趾板）的变形性质不同，工作条件较差，是面板坝防渗系统中最为薄弱的部位，设计时应慎重对待。

周边缝及止水的设计常以大坝在运行过程中可能产生的位移为基础，结合地形条件和己建类似工程的经验进行。大坝蓄水后堆石体靠上游部分（特别是垫层区）的沉降变形和向下游方向的水平变形导致面板的相应变位。周边缝的工作状态还是相当严峻的，必须精心设计和精心施工，以保证其良好的防水性能。

阿利亚河口坝设计时已预先考虑到堆石的级配欠佳，碾压后密实度和变形模量都较低，库水压力作用下堆石体将有较大变形，周边缝要承受其两侧面板相对于底座的较大位移。故其设计较为谨慎，在周边缝的顶部将混凝土浇筑成V形槽，槽内安装有外径50mm的氯丁橡胶管，其上用塑性填料（Igas）填满，槽顶用薄铝片或聚氯乙烯片覆盖保护。缝内用坚实木板填衬。在面板厚度中部设聚氯乙烯止水一道，于面板下游面处又设紫铜片W形止水一道。铜片安设在氯丁橡胶带上，橡胶带则铺设在沥青砂垫块上，其下为垫层特别级配区，该区采用了粒径较细和级配优良的材料，并和入少量水泥以提高其变形模量。氯丁橡胶带与沥青砂垫块在面板下可起又一道止水作用，且可遏阻缝顶塑性填料的流失。上述止水措施，在水库蓄水后周边缝张开时，水压力作用下氯丁椽胶管与塑性填料将被挤压到缝内补充止水作用。该坝建成后蓄水运行观测表明，周边缝设计是成功的，渗漏量甚小。

六、面板堆石坝的稳定分析及应力和变形分析

混凝土面板堆石坝的坝坡一般在1:1.4左右，堆石体重量可达水平库水压力的6~7倍，因而坝体的整体抗滑稳定是足够的，稳定分析通常只针对上下游边坡，保证坝体在正常运用时不发生局部滑动破坏。由于面板堆石坝的防渗面板设于坝体上游面，其后堆石体透水性大，因而堆石体内浸润线很低，不存在水的渗透压力和孔隙水压力等问题，这对坝坡的稳定非常有利。混凝土面板堆石坝稳定分析通常可采用折线法。

堆石坝的变形主要包括施工期的变形和蓄水以后的变形。施工期的变形，是由堆石体的自重和施工荷载等引起；蓄水后的变形则主要由库水压力以及堆石体本身的蠕变特性引起。从三轴剪切试验及三向固结试验曲线可以看出，与钢、混凝土等材料不同，堆石体在荷载作用下的应力～应变关系十分复杂，呈现非线性，材料的弹性模量E和泊松比μ等都是变量。通常我们将材料的应力～应变关系称为材料的本构关系，将反映这种本构关系的数学表达式称为计算模型。

采用有限元法分析堆石体的应力和变形，可以解决堆石体的分区、各向异性、材料的非线性等难题，还可反映坝体不连续界面的力学特性，并按照施工填筑分期和蓄水过程来模拟坝体分期加载的条件。用有限元法分析堆石体的应力和变形，最关键的问题是如何合理确定材料的本构关系和模型计算参数。关于堆石体的本构关系，目前已出现了较多的计算模型，包括弹性非线性的、弹塑性的等等，其中应用较广的是邓肯—张模型和剑桥模型，我国学者提出的如清华模型、南水模型、椭圆-抛物双屈服面模型等也有相当的应用。关于模型的计算参数，其选择极为复杂，常用的方法是通过试验并结合类似工程分析确定。