1) 绝热升温：主导混凝土发热量的因素是混凝土的水化热。堆石混凝土和普通混凝土之间最大的区别在于水泥的用量，由于堆石混凝土鉴于自身特性的远近，在制作的过程中会添加大量的粉煤灰，因此绝热温升低于常态混凝土。

2) 极限拉伸：堆石混凝土的抗裂性可主要通过极限拉伸来反映，而现实中堆石混凝土的极限拉伸值比常态混凝土低是受配合比和施工方法的影响。混凝土配合技术和实验精度长足的提高有赖于近几年的试验与研究，堆石混凝土的极限拉伸值也有了质的飞跃，但在实际的实施过程当中，90 d龄期的混凝土在极限拉伸值得表现方面与试验恰恰相反，仍然低于同质的常态混凝土。

徐变是反映温度影响的一个重要指标，能够直接地反应堆石混凝土在温度作用下的变化。混凝土对于温度变化的重要反映是通过徐变值表现出来的，在温度应力作用的部分，可以通过徐变使混凝土体块减小应力反应，徐变与应力呈反比关系。由于胶凝材料用量在混凝土中的作用，相比于常态混凝土而言，堆石混凝土的徐变维持在一个低水平的取值，就可以保持坝体的功能稳定性，但是这一点于温度应力与防裂不利。

中国堆石混凝土冷量损失大，究其原因是采用低温入仓导致，类似于常态混凝土那样的低温浇筑通常难以实现。常态混凝土在浇筑中可以通过温控措施来保持混凝土的完整性。然而，由于堆石混凝土的热性所致，水管冷却会对其施工带来不利影响，因此近几年大部分堆石混凝土浇筑工程不推荐采用此种方法，少数设置冷却水管的也仅限于高温季节浇筑的部位。在常态混凝土中通常会采用以下方法对此类问题进行规避，一个是降低浇筑温度，第二个是通水冷却。后者在对视混凝土中难以实现并且效果欠佳。鉴于堆石混凝土坝通常不做二期冷却，仅靠大自然散热进行后期稳定，需要较长一段时间坝体处于温度降至稳定，故大坝会长时间处于一种高温状态，当遇到温度骤降时，降温所带来的温差将产生热胀冷缩从而出现裂缝。

由于外界环境、材料参数、施工过程等因素在时空上的不断变化，采用ANSYS软件模拟瞬态温度场及温度应力场时，必须将其有关的功能加以整合，灵活运用。为了通过ANSYS软件实现瞬态温度场仿真分析这一复杂过程，本文设计了仿真分析思路；利用参数设计语言(APDL)以及多种内部函数，编制了宏命令以控制ANSYS程序，成功实现了大体积混凝土分层浇筑过程及运行期温度场及温度应力场仿真分析从建模、计算及结果的后处理的自动化和参数化。

坝体混凝土与岩基的材料参数主要是根据选取现场原材料进行相关试验获 得，本工程的材料参数值主要是则根据系列在建堆石混凝土工程经验参数值取得。其中选值参考《大体积混凝土温度应力与温度控制》(朱伯芳著)，选定本工程堆石混凝土材料参数。弹性模量50 GPa；泊松比0.27；容重2400 kg/m³；线膨胀系数0.7 × 10⁻⁵/℃；比热容1 kJ/(kg·℃)；导热系数8.28 kJ/(m·d·℃)；绝热温升21℃。

计算岩基温度作为分析初始条件，坝底高程以上基岩温度初始设定为20℃，进行传热。

温度场计算中，地基4个侧面为绝热面，底面为恒热流边界；地基表面为与大气接触的第三类散热面；坝体上下游面及顶面为散热面；上、下游表面为第三类边界；温度边界示意图见 图3 所示：

1) 混凝土的绝热温升常采用单指数模型：

$T={\theta }_0\left(1-{\text{e}}^{-m\left(t-t_0\right)}\right)$

式中：T为绝热温升， ${\theta }_0$为最终绝热温升， $t-t_0$为混凝土龄期，m为待定系数。

根据工程设计资料，设计工况下常态和碾压全部采用单指数绝热温升模型，不考虑混凝土的后期发热效应。

2) 气温资料

气温呈周期变化可用余弦函数进行拟合，拟合公式如下：

$T=T_a+A_a\cos \left[\frac{\pi }{12}\left(t-t_0\right)\right]$

通过拟合该地气温数据资料为代表，拟合出如下公式：

$T=8.0+11.86\ast \cos \left(0.52367\ast \left(\left\{\text{TIME}\right\}/30-5\right)\right)$

3) 模拟计算温度选用SOLID75单元进行分析；转应力计算时调用SOLID185单元进行计算。

4) 水化热计算

通过写入公式进行计算水化热，时间步长设定为1 d，每隔1 d进行水化热计算，直至浇筑完最后一仓，计算水化热按照式(1)计算。

取坝基底部温度为20℃，在浇筑坝体时预先对坝基进行传热，传热时间为200 d，待坝基温度恒定后，开始浇筑坝体主体。坝体每仓浇筑时间为20 d，共100 d完成。入仓温度预设为12℃，见 图4 所示：

五仓共浇筑600 d，每仓浇筑20 d，共200浇筑完成，坝基设定恒热源进行200 d传热，节选1、3和五仓浇筑情况，见 图5~9 所示：

一般来说，由于坝体表面和空气接触，坝面附近的混凝土温度随气温变化而变化较激烈，而坝体内部混凝土温度变化缓慢。另一方面，由于散热效应，坝面附近混凝土的温度一般较低，而坝体内部混凝土由于水化热产生的热量不能快速地与外部进行热交换，其温度相对较高，且高温持续时间也较长。以上两个因素使得冬季气温较低时，在混凝土表层易出现较大范围、有一定深度的较高温度梯度区。混凝土内部的相对高温区的范围和温度随季节和浇筑范围的增加而逐步演变。本次施工期从1月1日开始浇筑，7月30日模拟大坝浇筑完成，在整个施工浇筑过程中在坝体中上部形成了较大片团状“中心高温区”，是由于刚浇筑的混凝土水化热温升导致温度升高形成“中心高温区”。高温区先随着层厚的增加不断扩大，后来随着长时间的散热慢慢缩小。这是因为每仓混凝土浇筑产生水化热后，经过一段时间与外界空气和库水热交换散热，温度就会慢慢降下来。

各仓位移见 图10~12 所示：

参考陕西水利文献《抽水蓄能电站拦砂坝堆石混凝土温度应力仿真分析与结构优化建议》在各个浇筑中部典型节点的温度云图，节选1、3、5仓，通过对比温度变化规律，在无温度措施下的模拟温度分析可知，由于采用通仓浇筑的施工方式，表面混凝土温度随气温变化较剧烈，而坝体内部混凝土温度较高且变化缓慢，使得冬季气温较低时，在混凝土表层易出现较大范围、有一定深度的较高温度梯度区，易产生较高的温度拉应力，夏季时该区域的拉应力将由于温度升高而消失。仿真分析也反映了这一规律 [10] 。

为了进一步验证堆石混凝土水化热过程中进行了热交换，选择温度检测仓面进行温度检测，手动选择模型每仓中心位置节点并导出温度数据，绘制出见 图13 所示的温度曲线图，步长与温度之间的关系。图示现象表明，由于堆石混凝土水化热的影响导致浇筑初期的温度处于上升期，下一仓浇筑也会影响上一仓浇筑，导致温度有所上升；上部浇筑层对下部坝体温度影响与所处的部位密切相关，其中坝体两侧设置绝热条件，坝体中散热条件较差，其最高温及最大温升明显高于前四仓。