随着面板堆石坝越建越高,面板脱空的现象变得越来越普遍。对于面板堆石坝而言,一旦面板出现脱空现象,将对面板的安全运行产生极为不利的影响,严重时可能会使面板产生贯穿性的裂缝,直接危及大坝的安全。相关研究表明,导致面板出现脱空现象的直接原因是面板和坝体之间的变形不协调,而河谷地形、覆盖层、库前水位的循环升降作为影响面板脱空的三个重要外界因素,因此深入地研究这三个影响因素作用下面板脱空的具体变化规律,为面板堆石坝的设计与安全运行提供一定的理论依据和参考价值。本文首先系统总结了导致面板发生脱空现象的原因,阐述了面板脱空对大坝产生的不利影响以及影响面板脱空的因素,从面板脱空的机理出发,分析了面板脱空的防治措施。然后对比分析了几种模拟面板脱空的方法,实现了在有限元软件ABAQUS中采用子模型法模拟面板脱空。其次以某一面板堆石坝工程为例,分别建立了河谷宽高比为1.0、2.0、3.0的面板堆石坝有限元模型,计算得出了不同河谷形状下大坝在竣工期和蓄水期的应力变形,在此基础上重点计算分析坝体和面板之间的相对变形,得出了不同河谷宽高比的面板堆石坝面板脱空的极值和范围。通过对比计算结果,得出在竣工期以及蓄水期面板脱空的宽度、长度、深度的最大值随着河谷宽高比的增大而出现了不同程度的增大趋势,并且当河谷的宽高比低于2.0时,面板的应力变形的变化率较大,这有可能对面板的安全性态产生一定的不利影响。再次以覆盖层上的某一具体面板堆石坝为研究对象,分别建立了覆盖层厚度为20m、30m、40m的面板堆石坝有限元模型,计算分析了不同覆盖层厚度的大坝在竣工期和蓄水期面板脱空的极值和范围。得出不论在竣工期还是在蓄水期,随着覆盖层厚度的增加,面板脱空的极值和范围均出现了不同程度的增大趋势。由此可知,覆盖层对面板脱空的影响不容忽视,应当采取相应的措施对覆盖层地基进行加固处理,提高地基承载力,对防治覆盖层地基上面板堆石坝的混凝土面板出现脱空现象起积极作用。最后结合某一具体面板堆石坝,分别计算了库水位循环升降1次、4次、8次、16次后该大坝的应力和变形,在此基础上着重计算分析了面板和坝体之间的相对变形,得出了不同次数的水位循环升降作用下面板脱空的极值和范围。通过对比分析不同情况下面板脱空的计算结果,得出了库前水位的循环升降作用对面板脱空的具体影响规律。结果表明:随着库前水位循环升降次数的不断增加,面板脱空的长度、深度、宽度的最大值均随之增大。由此可见,库水位的循环升降作用加剧了面板的脱空现象,对面板的安全运行极为不利,因此在设计面板时应当将库水位的循环升降作用作为重要因素来考虑。