中国西北高寒地区的碾压混凝土拱坝设计研究 龙首水电站拱坝.docx

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中国西北高寒地区的碾压混凝土拱坝设计研究龙首水电站拱坝

中国西北高寒地区的碾压混凝土拱坝——龙首水电站拱坝

[摘要]：

龙首水电站地处西北高寒、高蒸发、高地震地区。

拦河大坝由拱坝、重力坝及推力墩组成，拱坝坝身开挖多个泄洪孔口，最大坝高80m，底宽13.5m，为结构复杂的碾压混凝土双曲薄拱坝。

本文主要介绍龙首拱坝的结构设计、材料研究、施工工艺及原型监测成果分析。

[关键词]：

高寒高震高蒸发复杂结构碾压混凝土拱坝

1.工程概况

龙首水电站距甘肃省张掖市西南约30km，位于黑河干流出山口的莺落峡峡口处，电站总装机容量52MW，年发电量1.836×108KW·h，最大坝高80m，总库容1320×104m3，属中型三等工程。

大坝、引水及厂房为3级建筑物，工程区地震设防烈度为8度。

黑河是甘肃河西地区最大的一条内陆河，发源于祁连山与大通山之间，该工程控制流域面积10009km2，多年平均径流量为15.89×108m3，多年平均流量50.4m3/s。

龙首水电站地处中国西北内陆腹地，大陆性气候，夏季酷热，雨量稀少，蒸发强烈，冬季严寒，冰期长达四个月之久。

据统计，该区多年平均降水量为171.6mm，多年平均蒸发量为1378.7mm，年平均气温8.5℃，绝对最高气温37.2℃，绝对最低气温-33℃，最大冻土深度1.5m。

该工程具有典型的高寒、高温、高地震、高蒸发的地域特点，建设难度较大。

该电站1998年10月完成修编初步设计，1999年3月进行土建一标（大坝标）施工招标。

4月18日正式开工，同年11月18日实现工程截流，2000年3月开始碾压大坝混凝土，2001年4月22日下闸蓄水，同年5月首台机组发电，6月全坝碾压混凝土完毕。

2001年7月已实现四台机组全部发电。

2．龙首碾压混凝土大坝新型结构设计

2.1大坝平面布置和体形

坝址处左岸有一古河道阶地，阶地地面高程1722m左右，基岩微风化线约1697m高程，基岩顶板出露高程约1704m，覆盖层厚约17m，阶地左侧地面坡度较陡、基岩出露。

阶地右侧为主河道，河床高程1680m，基岩微风化线约1652m高程，主河道两岸1720m高程以下岸坡为50°～70°陡崖，基岩出露。

右岸1720m高程以上覆盖层较厚，约15m，基岩顶板平缓，呈台阶状。

根据坝址地形地质条件，结合枢纽各建筑物的布置特点，拦河大坝平面上布置为混合坝型，主河道左岸断层节理发育，从安全考虑拟建碾压混凝土重力坝，兼作拱坝坝肩，重力坝坝顶长47.16m；为节约投资，主河道设碾压混凝土拱坝，拱坝轴线长140.84m；右岸1720m高程以上基岩顶板平缓，拟设推力墩，推力墩顶长29.32m。

整个大坝全长217.32m。

拱坝体型为抛物线双曲薄拱坝，拱冠梁上下游面曲线为三次抛物线，水平拱圈中心轴为二次抛物线，左右拱圈采用相同的曲率半径，曲率半径沿高程按三次曲线变化。

坝顶高程1751.50m，最大中心角94.58°，最小中心角54.79°，最大曲率半径54.5m，最小曲率半径32.75m，坝顶最大弧长140.84m，最大坝高80.0m。

坝顶厚度5.0～7.0m，坝底厚度13.5m，厚高比0.17，拱冠梁最大倒悬度1:

0.08，坝身最大倒悬度为1:

0.189。

坝体混凝土量为6.83×104m3，最大仓面面积为1028.5m2，在1720m高程。

大坝平面布置图见图2-1-1所示。

图2-1-1

2.2龙首大坝结构设计

龙首水电站大坝，由左岸重力坝、主河床双曲薄拱坝、右岸推力墩、坝下游短护坦、防冲护坡和由下游围堰改建的二道坝等到组成。

在双曲拱坝上开有三中孔和两表孔，中孔底板高程1710m，孔口尺寸：

5×5.5m（宽×高）；表孔堰顶高程1741m，孔口净宽：

10m，在重力坝上靠电站进水口处开设冲沙孔，孔口尺寸：

3×4m（宽×高）。

坝体混凝土总方量20.8万m3，其中碾压混凝土17.6万m3，占总量的84.6%，拱坝最大碾压混凝土仓面在1720m高程，面积1028.5m2，以碾压层厚0.3m计，相应碾压层的混凝土量为309m3。

重力坝坝高54.5m，按整体式重力坝设计，不分坝段。

坝体上游为铅直面，坝顶宽30.0m，坝底宽65.43m，下游坝坡为1:

0.65，坝底高程1697.00m，坝顶长47.16m（沿坝轴线方向），靠近拱端处坝体局部加厚并调整其体形以适应拱坝拱端的布置。

重力坝上游采用二级配碾压混凝土防渗，坝基设2m厚常态混凝土找平基础垫层，岸坡段垫层混凝土水平厚1m，坝体总混凝土量为10.8×104m3。

推力墩布于右岸1720.0m高程以上，高31.50m，体型主要由稳定控制，经计算确定：

坝顶宽14.50m，坝底宽30.25m，上游面垂直，下游面为一斜坡，坡比为1:

0.5，平面上呈一弧形转向山体内。

轴线方位为N36.17°W，坝顶长29.32m（沿坝，轴线方向），推力墩上游采用二级配碾压混凝土防渗，坝基设2.1m厚常态混凝土找平基础垫层，岸坡段垫层混凝土水平厚1m，推力墩总混凝土体积为2.1×104m3。

拱坝最大坝高80m，坝顶最大弧长140.84m，坝顶厚5～7m，坝底最大厚度13.5m，大坝上游面采用二级配碾压混凝土防渗，左、右表孔外侧设置两条诱导缝，缝底高程1700m，拱端与重力坝和推力墩接触面设置周边缝，坝上游涂防渗抗冻涂层，坝下游铺设永久保温板，坝身设三层廊道，高程分别为：

1677.4m、1700m、1725m，坝基垫层常态混凝土厚1.4m，岸坡段垫层混凝土水平厚1m，拱坝总混凝土工程量为：

6.83×104m3。

龙首水电站500年一遇校核洪水下泄流量3090m3/s，根据实际地形条件，主要泄洪建筑物只能布置在拱坝上，通过方案比较，泄洪形式按两个表孔和三中孔的方案布置。

大坝下游立视见图2-2-1示。

二表孔布置在三中孔两侧，为WES溢流堰，堰顶高程1741m，每孔净宽10m，采用挑流消能。

进口设平板检修闸门和平板工作门，闸门由设在坝顶排架上的固定式卷扬机启闭。

三中孔沿拱坝中心线对称布置，底板高程1710m，出口孔口尺寸5m×5.5m。

进口设5m×6.6m平板事故检修门，出口设5m×5.5m平板工作门。

孔身段底坡为平坡，顶为1:

13.5压坡，采用挑流、窄缝和跌流等混合消能形式。

从国内外大量的现场及室内试验资料表明，碾压混凝土自身的抗渗性能较好，可达W9～W12，完全能满足80余米高水头的防渗要求。

碾压层间结合是一个薄弱环节，碾压混凝土坝防渗的主要问题是解决层间渗漏，从我国建成第一座全碾压混凝土拱坝（普定碾压混凝土拱坝）实践经验来看，解决这个问题是完全可能的，该坝为二级配碾压混凝土自身防渗，从运行情况来看防渗效果较好。

因此，为简化坝体断面，施工简便，充分发挥碾压混凝土快速施工的特点，龙首碾压混凝土双曲拱坝亦采用富胶凝材料的二级配碾压混凝土作为坝体防渗层，二级配碾压混凝土层厚为1.5～6.5m，抗渗标号W8，强度标号C20，抗冻标号F300；拱坝上游面采用1.5～4m厚二级配碾压混凝土防渗，重力坝、推力墩上游面防渗层与拱坝相同，其厚度与拱坝同高程的相同。

同时在上游面2m范围内每一碾压层面撒铺水泥粉煤灰混合浆。

2.3龙首拱坝防裂设计

2.3.1龙首拱坝防裂结构型式研究

坝址处多年平均气温8.5℃，1月平均气温-32℃，7月平均气温37℃，气温变幅较大，计算分析表明，拱坝温度荷载占了较大比重，且拱坝长宽比较大（拱坝坝顶弧长为140.84m）,因此为防止在施工期和运行期产生温度裂缝，做好大坝防裂设计就尤其重要。

拦河坝是由河床拱坝、左岸重力坝和右岸推力墩组成的混合坝型，它们的底部基础高程分别为：

1671.5m、1697m、1720m，针对此布置特点，根据计算分析和已有工程的实际经验，采用在拱坝上设置诱导缝和在拱坝与重力坝及推力墩接触面上设置周边缝相结合的防裂形式。

根据拱坝多拱梁应力计算的结果，诱导缝布置在表孔外侧较为合适，两条诱导缝将拱坝分为40m、60m、41m三段，诱导缝从1695m高程坝体设起，缝端设置双层并缝钢筋。

诱导缝采用径向间断的型式，即沿水平方向和竖直方向设置一定数量的间断六面体空隙，空隙由特制的混凝土预制板形成，使其在坝体内同一径向断面上形成若干个人造缝隙。

为了能够对产生的裂缝进行灌浆，在诱导缝中埋设两套灌浆系统，一套进行水泥灌浆，另一套进行化学灌浆，灌浆系统可以进行多次重复灌浆，以确保拱坝的整体性。

从多拱梁计算结果可知，1694m高程以上两拱端上游面主拉应力较大，为释放其应力，周边缝从该高程起设，缝内设置键槽并布置接缝灌浆系统，下游1/2缝宽设插筋，间排距50cm×50cm，以提高沿拱端面的抗滑稳定性和抗震性。

图2-2-1

2.3.2结构缝的压缩变形对坝体应力的影响

龙首大坝的结构缝包含周边短缝及两条诱导缝，一般而言，缝附近的混凝土的施工由于受构造影响，其密实度比其他部位的混凝土的密实度要小一些，变形模量也小，受力后会产生一定变形，压缩变形在2cm~3cm之内时，对拱坝上游面两端部应力有局部影响，量值在0.1MPa~0.3MPa左右，拱坝中部向下游的变位约有增加，约2mm~4mm，从总体来看，坝体应力、变位的增量较小，总的量值满足规范要求，结构缝压缩变形产生的影响是可以接受的。

2.3.3诱导缝作用及工作状态分析

龙首大坝采用全碾压混凝土施工工艺，且为通仓铺筑，从2000年3月1日开始浇筑坝底垫层混凝土到2001年4月21日达到坝顶高程，共14个月，除去冬季3个月停浇，实际只有11个月，浇筑进度相当快。

虽在拱坝▽1685m~▽1705m坝体中采取了水管冷却的温控措施，同时坝体也较薄，散热不是太困难，但总体来说，仍可能会引起较大的温度应力。

为此，设计中在坝两端▽1694.6m以上设置了半开式的周边缝，又在左、右两表孔外侧各设置了一条诱导缝，从▽1700m直至坝顶。

诱导缝仿真计算成果表明：

2.3.2.1诱导缝的作用

（1）设诱导缝和不设诱导缝对施工期坝体应力几乎不造成影响，在施工中设和不设诱导缝两种情况坝体应力σθ的最大值均为1.6MPa，发生的时间（2001.1.18）和位置（▽1697m拱圈右端下游面）都没有变化，应力分布也不因是否设缝而变化，表明在施工期有无诱导缝并不影响准稳定温度场及相应的温度应力。

（2）从开始蓄水起，在水压力及蓄水冷击作用下，设缝和不设缝两种情况的坝体应力开始有所差别，到蓄水期末（2001.6.7）这种差别已较明显。

对于不设缝和设缝两种情况下：

上、下游面σθ的最大值已从不设缝的1.45MPa下降到1.19MPa，表明诱导缝已释放了应力，此外，应力分布大体相同，但在拱坝端部，尤其是下半部，压应力有所减少，表明诱导缝的存在调整了坝体应力。

至蓄到正常水位并满库运行约8个月后，即至2002.2.28，这种差别更为明显。

到2002.2.28在不设缝和设缝两种情况下：

上、下游面σθ分布，对比2001.6.7的两种情况可见，不设缝时拱坝底部有较小的拉应力0.47MPa，但如设缝，则坝底不存在拉应力。

（3）由计算结果比较设诱导缝的坝体应力分布可以看出，满库运行8个月后（2002.2.28），坝体应力比蓄水期末（2001.6.7）更趋于均匀变化，高应力区范围有所减少，这与不设诱导缝的情况大体相同，但更为明显，可见其主要原因是坝体水化热散发所致，但也有与诱导缝的应力释放有关。

在计算结果中发现上游面的右诱导缝偏上部有一段形成应力低谷，这显然是应力释放所致。

（4）从设诱导缝的坝体应力还可以看出诱导缝处并未出现大的应力，更未出现拉应力，但该断面上均有数值不大的剪应力，这表明诱导缝断面处于压剪受力状态。

由于该断面是削弱的断面，且各间断的缝端容易引发开裂，故虽在压剪状态下，诱导缝的开裂仍是有可能的，这里指的是各间断缝沿上下游方向或高程方向相互贯通。

此外，诱导缝区的下端在▽1700m高程，此处距周边缝的底端不是太远，更易引发诱导缝向▽1700m以下坝体中扩展，而受压剪扩展的方向又是斜的，很可能偏向周边缝底端而形成坝体开裂。

（5）在设置诱导缝的情况下，诱导缝部位以外的坝体中，仍有拉应力区出现，施工期最大拉应力达到1.6MPa，蓄水期最大拉应力约为1.2MPa，满库运行初期则最大拉应力约为2.2MPa，且都发生在左、右周边缝底端附近，因而从此处引发开裂的可能性较大。

从而说明，虽设置了诱导缝，但并不能避免坝体开裂，诱导缝还不能完全“导引”裂缝只在诱导缝处出现。

2.3.2.2假定诱导缝部分开裂的后果

（1）如假定左、右诱导缝在施工期中均已从▽1700m~▽1730m全面裂开，在施工期末（2001.4.20）拱坝上、下游面的σθ分布可以看出，由于诱导缝大部分已开裂，应力大量释放，坝体中的拉应力已大为降低，从1.6MPa降至1.0MPa。

（2）如假定左、右诱导缝在施工期中未开裂而在蓄水期中均从▽1700m~▽1730m全面裂开，在蓄水期末（2001.6.7）拱坝上、下游面的σθ分布可得出此时开裂段的上下端部将出现应力集中，即在已开裂部位的两端均可能继续扩展。

因上端以上（即▽1730m以上）仍埋有诱导板，仍是削弱的断面，故向上扩展很可能仍在诱导缝内，但▽1730m以下，因未设诱导缝，故向下扩展必将进入坝体，引起坝体开裂。

（3）如假定左、右诱导缝在运行初期从▽1700m~▽1730m全面裂开，则在满库运行8个月后（2002.2.28）拱坝上、下游面的σθ分布可得出此时开裂段的上下端部也出现应力集中，表明已开裂段可能向上、下延伸。

此外，一个值得注意的现象是左、右周边缝底端附近的应力集中区又较显著，且最大拉应力超过2MPa。

表明诱导缝如在运行期拉开对导引坝体开裂的作用将比蓄水期甚至比施工期反而降低。

龙首大坝于2000年初开始浇筑碾压混凝土，于2001年6月浇筑到坝顶1751.5m高程。

在施工期拱坝上的两条诱导缝完全拉开，最大宽度达5mm，在拱坝其余部位未见明显的危害性裂缝，说明诱导缝防裂效果明显。

2001年3月份对两条诱导缝1700m高程以上进行了水泥灌浆，对1700m高程以下进行了化学灌浆。

坝内廊道检查，未发现明显的渗漏。

水库蓄水后（最高水位1745m），坝内廊道检查，未发现明显的渗漏，坝下游面无湿痕，坝体芯样表观、压水结果、芯样强度基本满足要求。

坝体应力、结构缝开合度、坝顶位移观测结果均在设计控制范围内。

2.3.3大坝温度控制设计

在龙首水电站碾压混凝土的施工中，混凝土的稳定温度按10℃计算，控制温差如表2-3-1所示。

表2-3-1控制温差表

基础温差

内外温差

上下层温差

强约束区

弱约束区

14℃

16℃

17～19℃

15～20℃

围绕这一控制标准，龙首水电站在特殊季节（低温、高温）碾压混凝土的施工中采取了下述措施：

所有在负温下施工的混凝土，均需掺防冻剂，防冻剂掺量按混凝土内水分在-12℃不结冰进行控制，总量不超过总胶凝材料用量的4%，防冻剂所规定的温度应≤-15℃，防冻剂产品不得对混凝土内的钢筋产生任何腐蚀作用。

由于掺用防冻剂后混凝土强度有所降低，需对负温下施工的碾压混凝土配合比进行调整，适当提高水泥用量，以补偿强度损失，水泥增加量应根据现场试验结果确定。

混凝土骨料采用湿法生产，在成品料堆底部用蒸汽排管（锅炉供蒸汽）加热骨料，并在配料仓、拌和楼及各种上楼皮带等底部用蒸汽排管、保温被（板）等对骨料进行保温，混凝土拌制水采用蒸汽加热，外加剂也用热水溶化，以提高混凝土出机口温度。

混凝土浇筑仓面环境温度宜按拱坝不低于-5℃，重力坝、推力墩不低于-10℃设计，在施工过程中，若仓面环境温度低于上述标准时，一般应停止施工，并及时进行保温；碾压混凝土摊铺碾压完后的混凝土温度应大于2℃，铺筑上一层混凝土时，下一层混凝土面的温度应大于2℃；碾压混凝土已经碾压完的条带，或已摊铺而来不及碾压的混凝土必须及时用保温被或其它保温材料进行保温；对新拆除模板部分的混凝土面必须及时进行保温，暴露时间不得超过8小时，且不超过拆模当天晚上12:

00。

大坝上下游侧改性混凝土必须使加入的浆液均匀地分布于混凝土中，这在施工中必须严格要求。

在负温施工过程中，应加强现场仓面气温、混凝土入仓温度、摊铺碾压完后的混凝土温度，及保温层下温度的监测，且要标明监测部位、高程等，有关资料及时上报监理及设代。

在碾压混凝土施工过程中，在碾压混凝土坝内埋设冷却水管，对碾压混凝土采取强制冷却降温，实践证明起到了很好的降温效果。

在混凝土内按层高1.5/2.1m（拱坝/重力坝）一层，间距1.5m埋设冷却水管，每一通水冷却区水管长度控制在200m以内，采用天然河水冷却，冷却水管单管进水量≥20L/min，24小时更换一次进水方向，通水时间不小于3个月。

碾压混凝土施工采用分层间隙上升，层间间隙期内，混凝土表面采用养护水漫流养护，加强表面散热。

3碾压混凝土筑坝材料研究

3.1严寒干旱地区对混凝土拱坝材料性能的要求

3.1.1严寒地区对碾压混凝土拱坝材料性能有一些特殊要求，主要是要保证施工浇筑期的混凝土在气温为零下十至二十余度的寒冬季节，其拌和物不结冰冻坏，最有效措施是在混凝土中添加抗冻剂，以降低混凝土拌和物中水的冰点；或者混凝土从出机到仓面浇筑过程中，始终保持混凝土均在正温以上，即对原材料加温，仓面搭暖棚保持棚内为正温。

抗冻剂可以在寒冷条件下进行施工而不需要对材料加温，在成型后，也无需对混凝土加温。

可在负温下确保混凝土中有液相存在，从而使水泥中的矿物成份可以水化并在严寒条件下凝结硬化。

含抗冻剂混凝土受冻时所生成的冰，其结晶强度低，可以允许受冻。

抗冻剂的主要作用除降低水的冰点外，还参加水泥的水化过程，改变水泥的水化产物，并对水化生成物的稳定性起作用。

抗冻剂可以分为如下几类：

1、可以降低混凝土的液相冰点的抗冻剂。

如氯化钠、亚硝酸钠、尿素等，其能使混凝土在严寒中硬化主要是由于有不冻的液相存在，对混凝土的凝结时间影响很小，在负温下其早期强度发展很慢。

2、既可降低冰点，又具有早强作用的抗冻剂。

如碳酸钾（结晶温度－36.5℃）、氯化钙（－55℃）、亚硝酸钙（－28.2℃）等，这类抗冻剂参与水泥的水化过程，因此在负温下其最适宜掺量及混凝土的硬化速度，与水泥的化学成份及矿物组成有关，需经试验确定。

3、大多数是配制成复合型抗冻剂，这样可更有效地分别利用各种外加剂的优点。

几种复合抗冻剂在负温条件下的强度增长情况见表3-1-1。

掺有含硝酸钾及硝酸钠的抗冻剂，其含有析出盐的晶体，可在混凝土中造成局部损害。

含有钾、钠离子的抗冻剂，在含有活性骨料中禁止使用。

含有氯离子的抗冻剂会加速钢筋的腐蚀，但如亚硝酸钠或亚硝酸钙与氯化钠的比例不小于1:

1时，氯离子的侵蚀作用即可防止。

各种抗冻剂在混凝土中均有一定的副作用且其掺量均很大，使混凝土成本增加幅度较大，这对于少量抢工期的部份混凝土尚可考虑使用，而对于以数千、数万立方米计的大体积混凝土，普遍采用添加抗冻剂浇筑的混凝土在实用上不现实，故我国在严寒地区浇筑大坝混凝土普遍采用的方法是给原材料加温，仓面搭暖棚保温，保证混凝土从出机到浇筑仓过程中均处于正温，且只有当现场混凝土的强度达到5MPa以上后才允许受冻，所以要解决严寒地区混凝土冬季施工问题，从材料配合比上解决（加抗冻剂）的方法还不如从施工工艺方面解决问题经济实用。

表3-1-1几种复合抗冻剂在负温条件下的强度增长情况

序号

化学外加剂

（占胶材重％）

负温下各龄期强度（MPa）

标养28天强度

（MPa）

2天

7天

28天

温度℃

f2

温度℃

f7

温度℃

f28

1

亚硝酸钠5％＋半水石膏3％＋氯化钠1%＋三异丙醇胺0.03%

-4～-13

平均-7.5

1.2

4.4％

-4～-17

平均-8.3

12.6

46.5％

-2～-19

平均-7.7

15.9

58.7％

27.1

100％

2

亚硝酸钠4％＋硝酸钠3％+氯化钠1%

-7.9～-12

平均-9.7

1.6

7.2％

-7.9～-12

平均-9.8

5.1

23％

-2.5～-13

平均-6.7

12.7

57.0％

22.3

100％

3

亚硝酸钠3％＋氯化钠1%+硫酸钠3％+木钙0.2%

-10～-13

平均-12.2

2.1

8.4％

-7.3～-13

平均-10.8

6.3

25.1％

-1.7～-13

平均-9.6

10.0

40.0％

25.1

100％

3.1.2我国西北干旱高温季节，降雨量稀少，空气相对湿度小，特别是在白天阳光照射下，有时相对湿度只有20％左右，而气温常达30℃左右，出机后的混凝土拌和物的水份极易蒸发，特别是对用水量少，压震前又多孔的碾压混凝土的影响更大，造成Vc值急剧上升，可碾性降低，凝结时间缩短，层面结合差等一系列问题。

目前解决的方案是掺强缓凝高效减水剂以延长碾压混凝土的凝结时间，再加上仓面覆盖湿麻袋，并不停的喷雾，尽量减少混凝土的水份蒸发，降低仓面温度，防止太阳直射混凝土等综合措施，这样可满足高温季节碾压混凝土初凝不小于6～8小时的要求。

甘肃龙首现场就是采用此项综合措施，使大坝混凝土浇筑得以正常进行。

缓凝剂的缓凝时间既取决于掺量与品种，但与混凝土及气温关系密切，同一品种、同一掺量的缓凝剂在冬天可以20h～3h才初凝，需3天～4天才能拆模，严重影响工程进度。

但在夏天高温季节往往3h～5h小时就达初凝。

为适应不同气温、不同季节的不同情况，缓凝高效减水剂应配制成冬季及夏季两个品种，以方便施工。

另外为了保证碾压混凝土仓面大，层面间隔时间长，保证层面结合良好，做到混凝土初凝前上层混凝土即可铺上并碾压，解决层面结合这一薄弱环节，必须从材料及改进施工工艺结合起来，两者缺一不可。

3.2西北地区的气候特点及原材料特点

3.2.1西北地区气候特点

西北的大片区域，均属于大陆性气候，夏季酷热，降雨量尤其稀少，蒸发旺盛，干燥少雨。

冬季严寒，冰期达4～5月，多年平均降水量为200mm左右，多年平均水份蒸发量达到1000多毫米以上，白天日照和夜间温差很大，年最高气温30～40℃，最低气温为-30～-40℃，冻土层厚度最深可达1.5～2.0m，气候条件恶劣。

对碾压混凝土有利的施工时段较短。

3.2.2西北地区原材料特点

3.2.2.1砂的特点

西北地区多戈壁滩，作为骨料源的天然砂砾石料丰富，运输距离较近，但是普遍级配不好，弃料产生量较大。

另外，戈壁滩上，由风刮来的黄土高原的极细颗粒黄土在各地层都有一定量的沉积，因此在天然砂料中极细颗粒的含量较大，对混凝土的用水量影响较大。

甘肃龙首砂子较细，料场原状砂细度为2.4左右，细度＜0.15mm的比例为12％左右，碾压混凝土用水量达93～98kg/m3左右，经冲洗后，砂的细度提高至2.6左右，细颗粒（＜0.15mm）减少到6%左右，用水量下降为83㎏/m3。

龙首水电站主要天然建筑材料为砂砾石，其主要产地位于黑河左岸距坝轴线下游1～2km的Ⅲ1、Ⅲ2砂砾石料场。

Ⅲ1、Ⅲ2天然砂砾石料场地处坝址区Ⅲ、Ⅳ级阶地上，地势平坦，其顶部有0m～1.5m不等厚度的粉质壤土，以下为6m左右厚度的砂砾石层，砂砾石储量较大，砂砾石质量状况见表3-2-1。

表3-2-1天然建筑材料质量特征表

细骨料粗骨料

项目

试验值（均值）

项目

试验值（均值）

Ⅲ1、

Ⅲ2

Ⅲ1、

Ⅲ2

比重（g/cm3）

2.70

2.68

比重（g/cm3）

2.74

2.72

干松密度（g/cm3）

1.62

1.57

干松密度（g/cm3）

1.83

1.82

孔隙率（%）

39.6

40.0

孔隙率（%）

33.45

31.63

含泥量（%）

5.61

6.73

吸水率（%）

0.