1.3　国内外研究概况及存在问题

1.3.1　水工沥青混凝土防渗材料研究

沥青混凝土作为防渗材料在水电工程中运用已有60多年，国内外抽水蓄能电站采用沥青混凝土防渗的工程实例很多，特别是国外已建的抽水蓄能电站大多采用沥青混凝土防渗。20世纪20年代后期，在美国索推里坝和德国阿姆克尔坝开始应用于水工防渗结构，总体来说国外水工沥青混凝土材料研究、控制标准及施工设备较国内领先，其中经验较丰富的国家有德国、日本等。

常规电站沥青混凝土斜墙坝中最高的是奥地利的欧申立克坝，坝高116m。国内最高的沥青混凝土心墙坝冶勒，坝高125m。抽水蓄能电站采用沥青混凝土防渗的最大水库是日本的蛇尾川上水库，面板高90.3m。我国天荒坪抽水蓄能电站上库沥青混凝土防渗面板高47m，最大坝高72m。

国内水工沥青混凝土20世纪70年代大规模应用于坝工建设中，如辽宁碧流河、浙江牛头山等水库，但由于当时沥青提炼工艺、施工工艺等因素，工程存在不同程度的问题。20世纪90年代浙江天荒坪抽水蓄能电站上水库沥青混凝土防渗工程，21世纪三峡茅坪溪沥青混凝土心墙、河南宝泉抽水蓄能电站上水库、河北张河湾抽水蓄能电站上水库、山西西龙池抽水蓄能电站工程等沥青混凝土防渗面板工程的设计，有力地推进了沥青混凝土设计水平和施工工艺的发展，但仍需对以下问题展开研究：

（1）沥青混凝土的温度敏感性高，对太阳辐射热的吸收力强。清华大学水利系1981年根据国内不同地区气温统计资料和太阳辐射条件，推算沥青混凝土表面最高温度，其极限最高气温在70℃左右。

（2）沥青混凝土修建在最低月平均气温－10℃以下地区的沥青混凝土面板应进行低温抗裂的分析研究。

（3）作为抽水蓄能电站上水库，其水位变幅和水位降落速度很大对库岸边坡稳定不利。据统计，国内外采用沥青混凝土面板防渗的抽水蓄能水库，水位变幅（日调节）通常在30～40m之间，超过40m的有日本的沼原上库，水位变幅值40m，水位降落速度达10m/h；我国天荒坪上库，水位变幅为42.2m。

（4）对沥青混凝土材料自身的误解，认为沥青混凝土是一种有毒性的材料，实际上国外采用沥青混凝土作为城市饮用水蓄水池的防渗材料是一件较常规的事。

（5）沥青混凝土具有蠕变性，工程中常使用E－μ模型计算，该模型未充分反应材料特有的性质。

（6）与其他建筑物接头设计方面。

1.3.2　黏土铺盖与沥青混凝土的联合运用研究

由于黏土适应地基变形能力强，国内外水利工程设计中采用黏土作为防渗材料的工程案例很多，积累了较为丰富的黏性土工程经验。但由于土自身颗粒分组成的多样性决定了土自身工程性质的复杂性，工程应用中需要大量的基础试验资料和相应的碾压试验来确定不同性质土的运用部位和施工方法。

目前针对黏土的工程应用较为普遍的观点是水平铺盖的防渗效果低于垂直防渗，因此黏土多用于坝体填筑和水闸等混凝土建筑物的上游辅助防渗，很少作为唯一一种防渗材料用在大面积的工程位置。

宝泉上水库库盆采用黏土铺盖护底、沥青混凝土护岸与沥青混凝土面板坝相结合的全库盆联合防渗型式，该综合防渗型式从型式上分析目前在国内属首创，从型式和规模两个方面分析在国、内外没有工程超越宝泉上水库工程，美国Ludington曾采用沥青混凝土和黏土联合防渗的形式，在后期运用中经历了几次修复。

1.3.3　钢筋混凝土面板与喷锚护面联合防渗研究

钢筋混凝土面板是一种比较常见的防渗材料，喷锚护面也曾在国内外许多工程上用于防渗，如陕西冯家山水库溢洪道进口处喷锚支护，运行20余年，未发现裂隙等异常现象。挪威Porsa水电站的引水隧洞在局部软弱岩层地段用厚8～10cm的钢筋网喷浆加固，其内压水头达200m，运行至今情况良好。

采用喷浆作为堆石坝防渗护面的亦不乏先例，如雷姆司坝就是喷混凝土斜墙堆石坝，浙江省百丈标二级堆石坝，采用迎水面砌0.6～0.8m的浆砌石作为垫层，然后在垫层面上喷两层厚3～4cm的混凝土浆，每层设置1cm×1cm的钢丝网，用12的插筋与浆砌石连接，该坝建成后10余年，未发现渗漏现象。加拿大的拉约伊面板堆石坝，坝高87m，亦采用喷混凝土面板防渗。

但是喷混凝土层与岩石，尤其是软岩的结合情况尚待试验研究，防渗层下的排水问题亦没有更好的解决办法，采用全面喷无砂混凝土排水层存在锚杆锈蚀问题。鉴于抽水蓄能电站上水库有效蓄水量非常宝贵，在河南回龙抽水蓄能电站之前国内外尚无一个抽水蓄能电站采用喷混凝土防渗的实例。