散粒料水下抛填堰体密度的离心模型试验研究.pdf

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1、第30卷第10期长江科学院院报Vo1．30No．102013年10月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteOct．20l3DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2013．10．009散粒料水下抛填堰体密度的离心模型试验研究程永辉，饶锡保，周小文，张君尉(1．长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉430010；2．华南理工大学土木与交通学院，广州510641)摘要：水利大坝施工围堰建设中，常采用水下抛填。砂、砂砾石及石碴等散粒料常被用作抛填材料，其水下抛填密度是围堰设计中的关键指标。由于散粒料水下

2、抛填后很难直接取样测定其密度，目前也没有成熟的理论计算方法，抛填后堰体密度的确定成为困扰围堰设计和施工的难题。在分析抛填堰体密度影响因素的基础上，针对工程中应用的砂、砂砾石及石碴3种典型散粒料，设计进行了多组离心模型试验，测得了散粒料水下抛填密度，研究了颗粒形状、大小和级配等因素对水下抛填密度的影响。基于离心模型试验成果，提出了散粒体水下抛填堰体密度的估算公式，可供水下抛填围堰设计和施工参考。关键词：散粒料；围堰；密度；离心模型试验中图分类号：TU443文献标志码：A文章编号：1001—5485(2013)10—0042—06堰堰体中部的抛填料，是设计首选的方案。为了研究风化砂抛

3、填堰体的密度，相关单位于1959年进行1研究背景了6．0m水深下人工挑土的现场抛填试验，所得的围堰是在水利工程建设中，为建造永久陛水利设干密度很低，仅1．40～1．45g／cm。如果按此密度施而修建的临时f生围护结构，是大坝等建筑施工的安对应堰体的强度与变形特性进行计算，则位于其中全屏障。水下抛填是围堰工程常用的施工方式，块的防渗墙顶部的水平位移达1．2in，墙体应力应变石、砂、砂砾石及石碴料等散粒料常被用作抛填材料。状况很差，方案难以成立。至1989年，李玫等这些散粒料在水下靠自重堆积在一起，同时受到水的尝试采用离心模型试验方法研究了风化砂的水下抛动阻力、黏滞力等作用，是一个非

4、常复杂的“水下堆填密度，取得了较好的效果，得到风化砂的干密度为栈”过程。一般来说，大块石用于填筑堰体的外围区1．65～1．86g／cm，这一试验结果大大简化了围堰域，而大量的砂、砂砾石及石碴等较细的散粒料则常断面的结构设计，其可靠性也已为后期的堰体开挖用作填筑堰体的中部区域以便在其内开槽修筑防渗所证实。这说明离心模型试验技术对于研究水下抛体。由此可见，为设计出能够防渗和稳定的堰体，就填堰体密度问题是一个较为有效的手段。需要知道抛填体(尤其是中部较细粒抛填体)的密度水电是清洁能源。随着我国经济的发展，水利及其强度与变形特性。但由于堰体是在水下抛填的，水电工程的建设正迎来高峰期，由此

5、，大量的深水围堰将投入建设，研究提出抛填体的密度估计方法，对不像在陆地上可以控制压实密度，抛填的堰体到底能于围堰的设计和施工具有重要的意义。够形成多大的密度在设计中是不知道的。基于上述考虑，笔者利用离心模型试验对水下颗粒堆积是自然界中普遍存在的物理现象，已有抛填体的密度问题进行了探讨。以工程中使用的风学者从堆积方式、堆积强度、颗粒粒径、颗粒形状和不化砂、石碴料和砂砾石作为典型的抛填料，量测水下同粒径的组合等方面研究了颗粒堆积密度问题，取得抛填形成的密度，考察抛填料粒径、级配等因素对密了不少的成果。但是，围堰工程中的水下抛填是度的影响。在试验成果的基础上，初步提出了水下更为复杂的颗

6、粒堆积问题，因为围堰填料的颗粒组成抛填密度的经验公式。很不均匀，级配变化大，使得水下堆积不确定性大，目前研究成果很少。由于缺乏理论方法或经验公式，如何确定堰体密度成为困扰设计和施工的难题l6J。2水下抛填堰体密度的影响因素当初三峡二期围堰论证时，采用风化砂作为围水下抛填形成堰体的过程非常复杂，堰体密度收稿日期：2o12—08—21；修回日期：2o12—09—17基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2008BAB29B02)；中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(CKSF2010015)作者简介：程永辉(1977一)，男，山东博兴人，高级工程师，主要从事环境岩土工程和离心模

7、型试验技术方面的研究工作，(电话)027—82927236(电子信箱)chengyh@mail．crsri．cn。第10期程永辉等散粒料水下抛填堰体密度的离心模型试验研究43的影响因素较多，主要包括抛填料性质、抛填深度和填体的密度也有一定的影响。水的性质、抛填的施工方式、水上填筑堰体荷载等。综合以上分析，并结合工程中水下抛填的特点，2．1抛填料性质本文针对抛填料、抛填水深和进占法施工方式等主散粒体作为抛填料时，其颗粒相对密度、形状、要因素进行试验研究，重点比较不同类型抛填料的大小