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混凝土面板砂砾石坝垫层料过渡料施工

时间:2011 -07-06 11:42来源:未知 作者: admin 点击:
关键词:黑泉水库;面板砂砾石坝;砂砾料;垫层料;过渡料;渗透及渗透稳定;试验研究 摘 要:近年来砂砾料以其低压缩性、易压实、造价低等一系列优点,日益为高坝建设所利用

关键词:黑泉水库;面板砂砾石坝;砂砾料;垫层料;过渡料;渗透及渗透稳定;试验研究
    摘 要:近年来砂砾料以其低压缩性、易压实、造价低等一系列优点,日益为高坝建设所利用。然而砂砾料的渗透及渗透稳定性一直是面板坝建设所关注的问题,它直接关系到大坝的安危。介绍了黑泉水库垫层料、过渡料的试验研究成果直接应用于工程建设。


  黑泉水库位于青海省西宁市以北75 km的大通县宝库乡镜内,湟水支流北川河上游宝库河中段。该水库是一座以灌溉、城市及工业供水为主,兼顾防洪和发电的大型水利枢纽工程。大坝为混凝土面板砂砾石坝,设计坝高123.5 m,总库容1.82亿m3。坝体采用当地砂砾石料填筑,从上游至下游按序分别由混凝土面板、垫层区、过渡层区、烟囱式排水体、主堆砂砾石区以及下游石碴堆石区和干砌石护坡组成,大坝标准断面图见图1。



  黑泉水库各料场因成因各异,砂砾料的级配及其主要工程指标的离散性强、均匀性差。因此,坝体砂砾料在高水头作用下是否满足渗透及渗透稳定要求,成为大坝安全运行的关键和急待研究的问题。本课题也是水利部“九七”重点科技项目“高混凝土面板砂砾石坝关键技术研究”的内容之一。本文就黑泉水库坝料特性及垫层料过渡料的渗透与渗透稳定试验研究结果汇总如下。
 



1 坝料颗粒级配随机分布特性
  黑泉水库砂砾石主料场分别为:距坝址上游2.0 km的寺塘料场,储量450万m3;距坝址上游3.0 km的阳山大湾料场,储量216万m3;距坝址上游5 km的大河坝料场,储量200万m3。试验研究也是以上述料场为主进行的。
  各料场天然坝料特征粒径统计分析结果见表1。
  从表1可知,D85、D60、D50特征粒径的均值从大到小依次为寺塘、大河坝、阳山大湾;从D30~D10 4个特征粒径的均值从大到小依次为大河坝、阳山大湾、寺塘;从P<5、P<0.1的颗粒含量及不均匀系数Cu的大小排序,依次为寺塘、阳山大湾、大河坝;从均方差、离差系数来看,寺塘料场绝大多数都大于大河坝,而阳山大湾的最小。从代表砂砾料渗透系数的特征料径值D20的离差系数大小排序也反映出阳山大湾料场是渗透稳定性最好的坝料[1]。
  以上都说明了天然坝料颗粒级配的离散性,这种分离的不均匀性不仅仅存在于各料场之间,而且也存在于同一料场的不同部位。各料场坝料级配经统计,绘制的坝料级配包络线见图2。
 



 



2 试验仪器及试样制备方法
2.1 试验仪器设备
  坝料渗透试验仪器以自行研制的大型高压渗透仪为主,辅以小型有机筒渗透仪进行,主要技术参数见表2。
 



  加压设备为山顶处水池,用于试验时的供水、加压,最大压力Pmax=0.35 MPa,大型渗透仪用压力表测压,小型渗透仪用水银柱测压,为模拟大坝实际渗流情况,采用自上而下的渗流试验方法,试验仪器中试验坝料干密度按设计值控制。
2.2 试样制备
  按数理统计包络线进行试验的试样,用原料场砂砾料按该包络曲线级配制样;对于现场开挖探坑所取样的试验,用现场实取样,用规程规定的方法制备试样。
3 垫层料渗透及渗透稳定试验
  垫层的主要作用为面板提供良好的支承,使作用在面板上的水荷载均匀地分布到整个坝面上;从渗流控制的角度上,垫层还应是限制渗流进入坝体的第二道防线。谢拉德明确提出:垫层料应按渗透系数为n×10-3~n×10-4 cm/s的数量级确定颗粒组成[2]。因此,垫层应满足以下几个条件:一是在水压力作用下,垫层自身有足够的抗渗能力,以满足渗透稳定的要求,二是垫层应有适宜的渗透系数,既能限制进入坝体的渗流量,又能排出一定的渗入水量。国内外对垫层料的研究已有多年,有一些可借鉴的经验,一般情况下,多采用谢拉德级配曲线控制,特别要求控制<5 mm的颗粒含量,最大粒径不超过80 mm或100 mm[2]。

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(责任编辑: admin)
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