混凝土面板堆石坝垫层料的设计准则

《混凝土面板堆石坝垫层料的设计准则》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、设计施工水利规划与设计2013年第2期混凝土面板堆石坝垫层料的设计准则凤炜高强李晓庆(新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052)【摘要】垫层区在面板坝中占有重要地位，它对大坝的安全有直接的影响，由于大多数垫层料是人工制备料，其价格较高，经济投入大，因此备受人们的关注。在砂砾石面板坝中，渗流控制是设计的关键问题之一，垫层的作用更显突出。本文结合一些工程实践对垫层料的渗透及渗透稳定性进行了研究，结合实验研究明确的提出了垫层料设计的基本要求。【关键词】垫层垫层设计渗流混凝土面板堆石坝【DOI编码】10．3969／j．issn．1672

2、—2469．2013．02．018【中图分类号】TV640．39【文献标识码】B【文章编号】1672—2469(2013)02—0055—05配组成，详见表1。并逐步完善了对垫层料的性1垫层设计的演变能要求。80年代以来所建各坝，垫层料中细料含由于设计者的实践经验不同，对垫层区的作量明显增大，最大粒径日趋减小。用及材料的具体要求不同，也就产生了不同的设表1垫层料级配计思想，其演变过程大体上可以划分为4个阶段。1．1第1阶段粒径(小于某粒径含量的百分比(％)mm)Sherard级配国际大坝委员会级配这一阶段垫层料均采用强透水的粗颗粒，最759O

3、～1O09O～1O0大粒径D。为200-300mm，并剔除小于25mm377O～9570～10O1955～8055～80的骨料。其目的在于确保颗粒间紧密接触形成稳4．7635～5535～55定的骨架，避免当面板或接缝产生渗漏时，细颗0．68～308～30粒将被渗流冲蚀，进入大孔隙的堆石体中，产生0．0752～125～15内部管涌，从而在面板下形成一个局部架空区，1．4第4阶段并进一步引起渗漏的加大。在总结了前期一些工程采用粉土处理大坝1．2第2阶段严重渗漏经验的基础上，巴西学者提出了“自愈开始采用级配垫层。不剔除细料的主要原因性止水”结构的概

4、念，明确提出垫层料必须对粉有：(1)当混凝土面板和接缝漏水时，垫层将起质类防渗土料具有反滤作用，并通过试验加以确到半透水作用；(2)筛除细料的垫层料加工费用认(即强调了垫层料的保砂性)。从混凝土面板昂贵；(3)含有细料的垫层料容易整理成要求的堆石坝防渗的角度来看，垫层料是周边缝、板间外形，使浇筑的面板厚度均匀，避免混凝土超填。缝止水系统的一个组成部分。这一时期允许细料的存在，改善面板的受力从上述设计发展过程来看，进入第三、第四条件，同时开始提出半透水性要求。阶段后，更加突出了垫层在混凝土面板堆石坝防1．3第3阶段渗性能中的作用。采用半透水级配

5、垫层。在运行期面板和接缝由于垫层料的最大粒径变细，小于5mm颗漏水时，由于垫层料的渗透系数较小，可以限制进入坝体的渗透流量。垫层对粉质砂土能起反滤作者简介：风炜(1962年一)，女，副教授。基金项目：新疆水利水电工程重点学科基金资助项目作用，以达到堵漏目的。基于上述思想，谢腊德(xjzdxk一2002—10一O5)；清华大学水沙科学与水利水电工程国家和国际大坝委员会提出了对垫层料的期望颗粒级重点实验室开放研究基金(sklhse一2008-D-01)。·55·设计施工水利规划与设计2013年第2期粒含量增高，因此，在第一阶段人们所关心的垫4％～

6、7％，试验样品的级配曲线尾部偏离谢腊德层料的渗透稳定性问题再次引起了坝工界的关(Sherard)垫层料级配曲线(见图1)。注，特别是采用冲积的砂砾料直接加工的垫层料。产生这一问题主要是因为冲积砂砾料具有如下特点：(1)离散性。由于沉积条件的不同，所形成的砂砾石的级配也不相同，具有明显的随机分布规律，导致用它所生产的垫层料具有级配不均匀的特性。(2)级配问断性。即非连续级配，山区峡谷地段砂砾料这一特性更为突出。这种级配的不{“}n】拦mn、均匀系数大于1O0，是一种典型的管涌土，它的乌鲁瓦提垫层料级配曲线渗透稳定性是渗流控制的主要矛盾。沟后坝失

7、事以后，以砂砾石为坝料的工程的安全性，更引起试验发现，随着渗透比降的增加，垫层内的人们的重视。细砂不断被带出。当维持总水头不变时，垫层内(3)施工易分离性。砂砾石坝料施工时极部各测点处的测压管水头不断的变化调整，内部易产生分离，容易导致坝体分区界面上砂砾石料渗透比降也在变化，也就是各测段的渗透系数不的不均匀性，难以保证渗流过渡。断的变化。这反映出垫层内部的砂石颗粒在渗透水流作用下发生移动，易位调整。当渗透比降达2垫层料基本要求和选择到13时，出水口大量涌砂，垫层产生了渗透破坏。垫层料应满足如下的要求：第2组为研究颗粒形状对垫层渗透和渗透(1)

8、材质必须是坚硬、质地新鲜石料；稳定性的影响，上述垫层料中5~40mm粒径的砂(2)垫层料的强度和变形均应满足坝坡稳料采用碎石和卵石各占50％掺和，小于5mm的细定以