本文结合三峡枢纽工程茅坪溪防护土石坝建设中出现的沥青混凝土三轴试验模量数K值偏低,人们对大坝的安全,特别是对心墙是否产生水力劈裂产生疑虑,国务院三峡工程安全验收专家组难以正常验收的问题,深入研究了沥青混凝土的力学特性,提出了能够较好地反映沥青混凝土应力-应变特性的粘弹塑性模型;利用筑坝现场的原型监测资料,对大坝安全进行复核,分析了坝体可能存在的安全隐患,为茅坪溪大坝的运行安全提供了科学的判断依据;揭示了高沥青混凝土心墙坝的工作机理,分析了现行沥青混凝土心墙设计规范规程等存在的不足,并提出了适当的建议。 文章首先以沥青混凝土心墙防渗土石坝为主题,系统地介绍了目前大坝的设计与建设现状,同时对水工沥青混凝土的理论研究发展状况等进行了分析论述。 针对水工沥青混凝土具有较强的塑性和蠕变变形的特点,结合室内三轴试验成果,分别提出了考虑弹塑性耦合的应力-应变关系模型和修正Singh-Mitchell四参数蠕变模型,并应用于茅坪溪大坝的安全分析。利用水库139m高程蓄水位的大坝原型监测资料对建议模型进行验证分析,计算成果与实测资料相当一致。同时对水库175m高程蓄水位时大坝施工仿真的粘弹塑性分析表明:沥青混凝土心墙不会发生剪切破坏和水力劈裂,坝体是安全的。 由于沥青混凝土的力学性能对温度、试验加荷速率、试件成型方法等非常敏感,文中利用原型观测资料反演心墙沥青混凝土的实际力学参数。考虑到三轴试验资料整理沥青混凝土的模型参数具有较大的随机性,且大坝原型监测资料的离散性较强,选用Bayes随机反演理论对心墙沥青混凝土力学参数进行反演分析,进而对茅坪溪大坝进行安全复核验算;对困扰茅坪溪大坝安全性判断的沥青混凝土K值问题进行了敏感性分析,认为K值非大坝安全的充要条件;然后得出结论,认为大坝是安全的。 文中对现行沥青混凝土心墙设计规范规程和试验标准等存在的不足与缺陷进行分析,并结合茅坪溪大坝的实践和本文的研究工作,提出了建议。