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1、第21卷云南水力发电CN53—1112/TK第1期YUINNANWATERPOWERISSN1006-395131堆石坝垫层料有关工程性质试验研究保华富,张永全,谢正明,胡春风(国家电力公司昆明勘测设计研究院科学研究所,云南昆明 650033)摘 要:针对湖北水布垭230m级高面板堆石坝工程,研究了宽级配垫层料的级配范围及其防渗,抗渗稳定性,反滤性,压实性及压实标准。提出了合理的垫层料级配范围和压实控制干密度,论证了建议级配范围内的垫层料有较高的抗渗稳定性。关键词:水布垭;高面板堆石坝;垫层料;工程性质+中图分类号:TV41;TV
2、641143文献标识码:A 文章编号:1006-3951(2005)01-0031-05X 水布垭工程挡水建筑采用钢筋混凝土面板堆于0.074mm细粒占4%～7%的连续级配。石坝。其设计中的关键技术问题有:①放宽级配范围的可能性;②垫层料的压实性;③垫层料的渗透性及垫层料在高水头作用下的抗渗稳定性。1 试验用料及垫层料级配试验用垫层料为水磨冲公山包料场茅口组灰岩2P1m。粉细砂是在距坝址2km左右的猿门河滩上采取。参考“七·五”攻关成果提出的垫层料级配曲〔1〕线,并在设计提出的垫层料级配基础上,通过多组级配的相对密度试验及渗
3、透试验,研究放宽级配范围的可能性,拚弃了渗透系数不能满足要求的级配,确定了水布垭宽级配垫层料的上、下级配包线范围,如图1及表1所示的SD4～SD2。其特征粒径dmax=80～40mm,小于5mm细粒含量占30%～50%,小图1 建议的垫层料颗粒级配包线图表1 垫层料物理性试验成果表相 对 密 度颗 粒 组 成 (%)试比不均样最大干最优最小干最小破806040201052匀系曲率编重密度含水密度孔隙碎～～～～～～～<<数系数号ρ率ρ率度60402010520.0740.0745CcGsdmaxdmin/mm/mmCu/(g/cm3
4、)/(%)/(g/cm3)/(%)/(%)/mm/mm/mm/mm/mm/mm/mm(干点)2.300SD22.711.7015.15.4111420141191743066.72.89湿点3.92.37(干点)2.360SD32.711.7712.95.013201611122354083.31.79湿点4.72.39(干点)2.300SD42.711.7614.04.2201614123175085.01.06湿点5.52.33收稿日期:2004-11-16 作者简介:保华富(1963-),男,云南陆良人,岩土工程硕士,高级工
5、程师,主要从事岩土工程的试验研究、质量检测及工程监理。 云南水力发电 322005年第1期2 垫层料的压实性及压实标准18.8%。堆石坝填筑要达到一定的密实度要求,才能使材料的良好工程性能得到充分的发挥;同样,所有力学参数的确定又都必须在一定紧密度条件下进行,而现代碾压堆石坝有可能达到相当高的密实度。因此,紧密度试验应尽量符合实际。最大密度试验采用表面振动法,振动器自重27kg,振频47.5Hz,激振力4218N,试样容器直径30.5cm,高
6、28.2cm,分二层,振时8min。该法系“七·五国家科技攻关”科研成果,经专家鉴定认为压实机制比较符合现场振动碾的工作实际。所得最大干密度〔2〕比振动台法和击实法均高。垫层料的表面激振法试验成果见表1及图2～图4。图中同时给出了修正普氏击实(击实功能2740kJ/m3)比较试验成果。分析得出:垫层料压实图3 垫层料SD3中线ρd～ω关系线图干密度与含水率关系曲线呈双峰型,加水量为5%～336%时最大干密度为2.33g/cm～2.39g/cm,干点时33的最大干密度为2.30g/cm～2.36g/cm,湿点最大3干密度高于干点0.
7、03g/cm左右,谷点含水率1%～332%时,干密度仅为2.16g/cm～2.19g/cm,其相应的相对密度不到0.8,故应避免在谷点含水率下压实,否则不仅达不到最佳的压实效果,且将会出现不允许的工程特性之不良变异。从图中还看出,当小于5mm细料含量为40%时,压实效果最佳。成果还表明,击实法试验时尽管将击实功能由原来的86333kJ/m提高到2740kJ/m,所得最大干密度仍低于表3面激振法0.06g/cm左右。图4 垫层料SD4上包线ρd～ω关系线图3 垫层料的渗透性及抗渗稳定性3.1 出口无保护条件下的渗透及抗渗稳定性试验采
8、用直径30.5cm,高45cm的渗透仪,对SD2、SD3、SD4三种级配的垫层料按相对密度Dr=0.6、0.7、0.8、0.9进行渗透试验,成果见表2及图5。同时还进行了水流方向自下而上,出口无保护的渗透变形试验,成果见图6。成果表明:垫层料的渗透
