基于喀麦隆曼维莱水电站黏土心墙堆石坝反滤料、过渡料和堆石料设计

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1、·26·水利水电工程设计DWRHE·2014年第33卷第3期喀麦隆曼维莱水电站黏土心墙堆石坝反滤料、过渡料和堆石料设计王朝江李会波孙小虎胡彬彬摘要介绍了喀麦隆曼维莱水电站工程的概况，拦河坝河心岛坝段选用坝型为黏土心墙堆石坝，根据土料场粒径级配累积数据绘制被保护土料(黏土心墙)的粒径级配曲线，对反滤料和过渡料和堆石料进行级配设计。反滤料、过渡料和堆石料的设计是土石坝设计的一个重要环节，除应满足规范要求的滤水、排水、自身级配连续等条件外，还应结合施工设备等因素的影响，确保工程质量关键词黏土心墙堆石坝反滤料过渡料堆石料中图分类号TV641．2

2、"5文献标识码B文章编号1007—6980(2014)03—0026—03填筑坝体的石料采用基坑石方开挖料。根据1工程概况场区岩石试验成果，工程区段下伏基岩为下元古曼维莱水电站工程位于喀麦隆南部大区恩特界恩特姆组(P，)花岗片麻岩以及少量后期侵入的姆流域原始森林地区，工程总库容为1．2~10sITI，辉绿岩，其单轴饱和抗压强度均大于40MPa．干电站总装机容量为211MW。枢纽主要建筑物由拦密度不小于2．7g／em，符合人工骨料以及块石料河坝，主、辅溢洪道，渠道进水口，输水明渠，的质量技术指标，因此．电站厂房等基坑开挖料天然前池，二道坝

3、，电站进水El，压力管道，电均可用作人工骨料或块石料．全部建筑物基坑可站厂房，尾水渠和开关站等建筑物组成。用石方开挖料总计约150~10113。拦河坝河心岛坝段选用坝型为黏土心墙堆石填筑坝体防渗体的黏土料场为B3料场，该料坝．黏土心墙堆石坝最大坝高15．5m，坝顶宽度场位于坝址恩特姆左岸的输水明渠中段外侧，距为1O．0m，在坝轴线上游侧设黏土心墙，心墙顶大坝左坝肩约1．4km，交通便利且运距短，有效部水平宽度5．0m，心墙底部与坝基基岩连接，心储量约为54．55~10m。该料场土料天然含水率为墙上下游侧边坡均为1：O．5，心墙上游侧设置

4、1．5m24．8％～29．0％，塑指数为10～2O，粒径含量为厚反滤层和过渡层，心墙下游侧设置1．5Ill厚反滤15％～40％，渗透系数小于1~10cm／s，有机质含层和过渡层，坝壳填筑料为花岗岩堆石料，坝体量小于2％，水溶盐含量小于3％．最优含水率接典型断面如图1所示近天然含水率．防渗体级配曲线见图2。398394390曼鉴386382378374图1黏土心墙堆石坝坝体典型断面(长度单位：mm)王朝江等．喀袁隆曼维菜水串I2,d／黏十心墙堆石坝反滤料、过渡料．II／．t~石料设计·27·D6≤6D1味=6×0．54=3．25mm＼。D

5、60≥D6—5=0．65mm露(5)根据最小粒径准则：船=口l∈嘏D5≥0．075mm如÷D≤5D5血=5x0．075=0．38mm耀根据上述成果绘制反滤料级配曲线上下包线，反滤料的粒径级配累积曲线见图3。粒径／mm★钻~CL．B3TJ0l·钻~[．B3TJ03一钻．(LB3TJ06从反滤料粒径级配曲线可看出反滤直径较小，一钻．：fLB3TJ09◆钻~LB3TJ11需要在反滤层和堆石之间设置过渡层。图2防渗体级配曲线2．2过渡料设计过渡层设计以第1层反滤为被保护土．过渡2反滤料、过渡料和堆石料设计层的特征粒径要求需满足以下条件：反滤层设

6、计必须符合下列要求：(1)使被保护土D过渡层15n~<5d反滤85=5x1．6mm=8．0mm(d85Hx不发生渗透变形；(2)渗透性大于被保护土，能通畅从反滤线的上包线查得为1．60mm)地排出渗透水流；(3)不致被细粒土淤塞失效；(4)土(1)根据SL274—2OOl《碾压式土石坝设计质防渗体与坝壳和坝基透水层之间以及下游渗流规范》中反滤层设计附表8被保护土分类，第1出逸处，如不满足反滤要求，均必须设置反滤层。层反滤料为4类(砂和砂砾)。根据SL274—2001《碾压式土石坝设计规范》(2)为保护被保护土不会向过渡层流失，同和该工程

7、料场特性指标，黏土一t2,墙与上下游砂砾时过渡层应能及时排水，起到排水作用，故以最石坝壳之间须设置反滤层和过渡层，以保证心墙大的D过渡层确定过渡层的设计。黏土不发生渗透变形和渗漏水通畅排出，采用规故：D过渡层15~<5d反滤85mm=5×1．6ram=8．0mm范中介绍的谢拉德1989方法。D过渡层l5≥D过渡层l5嘲5=8／5=1．60mm2．1反滤料设计(3)设计的过渡层级配上下级配应相对地窄，(1)满足滤土要求：根据本工程中料场的初以免出现间断级配。调整过渡层的设计粒径范围，步土工试验结果，由土料场粒径累积曲线数据可使过渡层上下包

8、线不均匀系数为5。过渡层带的宽看出，平均各粒径累积含量区别较小，根据SL度还应满足过筛量60％的料任一最大与最小粒径274—200l《土石坝设计规范》中反滤层设计附表之比等于5，因此8被保护土分类，保护心墙