南告大坝浆砌石容重测定方法探讨

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1、南告大坝浆砌石容重测定方法探讨叶合欣赖翼峰(广东省水利水电科学研究院，广州,510610)摘要：浆砌石大坝材料容重取值的准确性对于大坝设计复核具有重要的意义，规范建议取值及一些现场试验法均不适合运行中的大坝。本文以南告大坝为例，探讨了基于钻孔的浆砌石容重测定方法，结果表明是合理的。关键词：砌石坝容重钻孔浆砌石大坝材料容重取值的准确性对于大坝设计复核具有重要的意义。目前容重的取值方法可归纳为二种：一是按规范建议范围取值，二是现场测定。虽然文献[1]中有建议取值，但仅局限于施工期。大坝经过几十年的运行，在地下水长期作用下，坝体材料受到不同程度的溶蚀，特别[2]是当坝体材料（如砂浆）存在相互

2、连通的蜂窝、孔洞等缺陷时，会形成集中渗漏通道。渗漏水的侵蚀作用将Ca(OH)溶出，对坝体材料造成极大的破坏，从而导致砂浆内部结构变得酥松多2孔，强度降低。这种状况反过来进一步加剧渗漏通道的扩张，其破坏作用也将加大，最后导致砂浆的溃散。因此浆砌石容重与施工期相比，发生了较大变化，不能直接按规范取值。浆砌石容重[3].[4]的现场测定方法可采用灌砂法，需开挖一定体积的浆砌石，这对于运行中的坝体是不允许的，尤其当按深度分别测定时。而通过钻孔来测定则较为方便，但对岩芯采取率及岩芯完整程度要求较高。本文以南告大坝为例，探讨基于钻孔的浆砌石容重测定方法。1工程概况南告水电枢纽位于广东省陆河县境内的

3、螺河支流均前溪中游，是一座以发电为主、兼顾防洪的水电站工程。水电站采用混合开发方式，主要水工建筑物由长240m、最大坝高78m的浆砌石重力坝，长3.12km、圆形直径3.00m的引水隧洞，高65.00m的简单式顶部溢流调压井，长886.91m的高压引水明钢管及地面发电厂房等组成。工程于1974年11月动工，1981年8月开始蓄水。2003年大坝通过了第二次安全定检，被评为正常坝，但需进行大坝防渗加固工作。根据设计单位要求，在坝体补充钻孔进行浆砌石材料容重的检测。2钻探情况及材料透水性在廊道共布置4个钻孔（ZK9、ZK10、ZK17、ZK18）作为浆砌石材料的补充检测孔，采用双套单动压卡

4、式钻具取芯，取芯率在70%以上。浆砌石：由灰色砂浆及花岗岩块石组成，岩芯较破碎，多块状、短柱状，少量柱状。砂浆欠密实，完整性较差，表面粗糙，有气孔及蜂窝，局部见溶蚀现象。块石质坚，较完整。块石与砂浆胶结一般较差，多分离。其中ZK9、ZK10浆砌石属100#，岩芯质量较好，砂浆与块石胶结较牢，呈柱状、长柱状，钻进时孔口有回水；ZK17、ZK18浆砌石属50#，质量较差，ZK18孔尤为突出，几乎无一块完整砂浆，两孔钻进时孔口均无回水。-3-3注水试验表明，100#浆砌石（ZK9、ZK10）渗透系数K=i×10cm/s，平均2.10×10cm/s；-3-1-250#浆砌石（ZK17、ZK18

5、）渗透系数K=4.42×10～1.76×10cm/s，平均5.30×10cm/s。由此[5].[6]可见，浆砌石材料的透水性与卵砾石等散粒体无异。[7]3坝体浆砌石容重现场测定方法通过钻孔来测定容重可与其它检测项目相配合，一举多得，节省了工作量，操作也较为方便，但无法确定的因素如孔隙度、块石与砂浆材料在钻探进程中的磨损度等，很难量化。因此，坝体415浆砌石材料容重的测定一直困扰着工程人员。文献[8]曾提出一种方法，这种方法的核心是其基本假设：在钻探过程中浆砌石磨损率取2%，砂浆磨损率取10%。这种假设与岩芯完整程度有关，也与浆砌石质量本身有关，但尚缺乏理论支持。当浆砌石质量相差较大时，

6、这种方法处理的数据结果很离散，特别是当砂浆磨损严重时，计算结果明显偏小。采用这种方法处理的本次检测数据结33果为：50#浆砌石，γ=1.369～1.779t/m；100#的γ=1.683～1.771t/m，显然容重过小。因此有必要寻求另外途径来解决这一工程实际问题。以下根据浆砌石体材料特性，结合现场钻探情况，引入了取芯率的概念，提出了另外两种检测容重的方法，分析表明结果较为可靠。（1）方法一假设浆砌石体系均质体，在双套钻具抽芯过程中材料磨损均匀，用取芯率修正现场实测数据，再考虑块石与砂浆之间的不规则磨损（如崩落，掉块等），这一指标用综合磨损率β来反映。首m3先现场分箱测量岩芯质量m(t

7、)及直径D(m)，直径的测量按下述方式进行：每箱岩芯按深度随机测量三处直径，每处读数三次，然后取均值作为该箱的平均直径。这样，每箱岩芯天然容重可按下式计算：miγ=①i2αlπD/4iii各孔浆砌石天然容重为：∑γiliγ=②(1−βm)∑li式中β——综合磨损率，取2%；mγ3——第i箱岩芯天然容重，t/m;im——第i箱岩芯质量，t，现场测定；iD——第i箱岩芯平均直径，m，现场测定；iα——第i箱岩芯平均取芯率，%，现场测定；il——第i