向家坝电站坝基排水孔组合式过滤体试验研究

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1、第33卷第1期长江科学院院报V01．33No．12016年1月JournalofYangt~RiverScientificResearchInstituteJan．2016doi：10．11988／ckyyb．201410622016，33(1)：95-100向家坝电站坝基排水孔组合式过滤体试验研究严敏，定培中，陈劲松，盛小涛一(长江科学院a．水利部岩土力学与工程重点实验室；b．国家大坝安全工程技术研究中心，武汉430010)摘要：为研究向家坝坝基排水孔组合式过滤体结构形式及主要材料性能指标，向家坝电站拟采用组合式过滤体对通过坝基地质缺陷层的排水孔进行反滤保护

2、。根据地质缺陷层的渗透变形试验以及过滤体的主要材料如土工织物、泡沫塑料等的室内试验成果，并结合工程经验，研究确定了组合式过滤体的结构形式及主要材料性能指标。组合式过滤体的反滤试验及长期淤堵试验成果表明，组合式过滤体可以对坝基地质缺陷层进行有效的反滤保护，并在长期运行期间具有较好的抗淤堵能力。关键词：向家坝；排水孔；组合式过滤体；室内试验；淤堵中图分类号：TV5，TU4文献标志码：A文章编号：1001-5485(2016)01—0095—06＼／1研究背景向家坝水电站坝基采用了防渗帷幕与排水孔的组合措施以保证坝基的渗透稳定及降低坝基扬压力。地勘成果表明坝基存在地

3、质缺陷层，包括挠曲核部破碎带、挤压带和破碎夹(泥)层等，其透水性大，构成坝基主要渗漏带，是产生渗透变形的关键部位，而排水孔将穿过这些地质缺陷层。为防止地质缺陷层发生渗透变形继而破坏基础正常工作条件，危害建筑物安全，参考类似工程经验_lJ，拟采用组图1过滤体结构示意图合式过滤体对坝基排水孔进行反滤保护。Fig．1Schematicdiagramofstructureof向家坝坝基排水孔组合式过滤体由无规共聚聚thecombinedfilter丙烯花管(PPR管)、过滤网、聚醚型聚氨酯泡沫软(泥)层等软弱夹层是产生渗透变形的关键部位，因此塑料过滤体(以下简称泡沫塑

4、料)、土工布等主要材应着重研究其渗透变形特性。由于破碎带岩体的“半料构成，其结构形式见图1。其中，土工布主要对软岩半土”特性，若先对试样进行碾磨再用比重计法对弱夹层土体颗粒起反滤作用，泡沫塑料起支撑和排颗粒进行分析试验，则对挤压破碎带的颗分试验成果水作用，PPR管构成过滤体骨架。由于组合式过滤影响明显，细粒含量增加较多，而粒径5iIlin以上的基体用于水电工程排水孑L应用经验不多，没有相关的本消失，因此，从安全角度考虑，排水孔反滤设计时，规程规范，因此结合工程实际运行条件进行了相应以经碾磨后颗分试验成果为依据。在进行渗透变形的试验研究，提出了合理有效的结构设计

5、及材料参试验研究时，以挤压破碎带作为代表性的被保护土，数指标，并为排水孔过滤体的安装、质量检测和运行按照碾磨后的不同级配，进行了6组渗透变形试验。维护提供了依据。试样级配见图2，试验成果归纳于表1，对部分试验破坏时带出的土颗粒收集后进行颗粒分析。2坝基地质缺陷层渗透变形试验研究从表1和表2中可以看出，颗粒组成较粗的“现坝基地层中挠曲核部破碎带、挤压带、和破碎夹场经碾磨”级配，其渗透系数在1．53x10～一3．76x10收稿日期~2014—12—23；修回日期：2叭5一o4—29基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(GKSF2014060／YT)作者

6、简介：严敏(1981一)，女，湖南岳阳人，工程师，主要从事地下水环境及岩土工程渗流研究，(电话)O27—82927249(电子信箱)dancaiym@163．com。长江科学院院报2016丘沫过滤体、土工布等。本工程中，根据被保护土层的蠡级配及渗透变形试验研究成果，结合类似工程经验，IⅢ露按照规范要求提出了组合式过滤体的主要材料技术咖缸指标，并委托生产厂家试制产品。对主要材料及组合：嘲∈式过滤体样品进行检测及相应的室内及现场试验研七究，最终确定组合式过滤体的结构形式及性能指标。1000100101OO．01O．OO1粒径／ram3．1外包土工布图2地质缺陷层土

7、样级配曲线根据级配试验成果，被保护的地质缺陷层5mmFig．2Gradingcurvesofsoilsinstratawithgeological以下粒径组的d=0．26—0．33mm。根据规范_3J，确defects定外包土工布用做组合式过滤体的反滤材料时，其表1地质缺陷层渗透变形试验成果水力指标应符合以下条件：Table1Experimentalresultsofseepagedeformationin(1)0．33mm≥095I>0．03mm。stratawithgeologicaldefects(2)k≥10～cm／s。同时，土工布还应具有一定厚度以保

8、证其质量>200g／m，拉伸强度>30