大孤山水电站坝基覆盖层渗透特性及渗流控制参数的确定.pdf

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1、第46卷第4期甘肃水利水电技术Vo1．46，No．42010年4月GaⅫWaterConservancyandHydropowerTechnologyApr．，2010·设计与研究·大孤山水电站坝基覆盖层渗透特性及渗流控制参数的确定张建红(甘肃省水利水电勘测设计研究院第一分院，甘肃张掖734000)摘要：坝基河床覆盖层的渗透特性和渗控参数是软基建筑物方案设计的主要依据。本文通过工程实例来分析论证坝基覆盖层的渗透特性、渗透变形类型及渗流控制参数的选取。关键词：渗透系数；渗透痰形类型；管涌；临界水力比降；允许水力比降中图分类号：P641文献标识码：B1概况k=200d1大孤山水电站

2、位于甘肃境内黑河干流中游大峡谷中段，式中：d，一小于该粒径的含量占10％的颗粒粒径(ram)。为低闸坝引水式电站，总装机容量65MW。水库正常蓄水位将含漂(块)石砂卵砾石的孔隙比e=0．28～0．32和有效粒2144．30m。库容29万m3，闸坝高21．5m，闸坝由2孔泄洪径clio=0．030．08mnl代人上式，得到渗透系数k=1．41x10-2~闸、1孔冲砂闸及左岸18in长混凝土重力坝组成。闸坝基础l3．11xlOcrrds，为强透水。置于现代河床覆盖层之上，因此须论证研究其渗透特性，并根据ZK6钻孔的抽水试验结果，表部含漂(块)石砂卵合理确定渗流控制参数，供水工建筑物

3、设计使用。砾石的渗透系数j}值为6．90xlO一～13．19x10～cm／s，属强透2河床覆盖层结构特征水。扰动样室内渗透试验结果，渗透系数I}值为4．42x10-s一根据钻孔揭露，在坝轴线附近河床覆盖层最厚达42．502．4x10一cm／s，为中等～强透水，以强透水为主。m，由河中心向两岸方向逐渐变薄，岩性为含漂(块)石砂卵4渗透变形类型判别砾石，成因以冲洪积为主，结构较单一，无成层砂层分布，局4．1根椐规范判别部偶夹砂层透镜体，厚度小于0．3m，不存在砂土震动液化对于不均匀系数大于5的土可采用的下列关系式判别：问题。(1)流土：Pc≥35％；含漂(块)石砂卵砾石颗粒岩性为变

4、质砂岩、花岗岩、长(2)过渡型取决于土的密度、粒级、形状：25％≤lc<35％；石石英砂岩、花岗闪长岩、灰岩等坚硬岩石，磨园度一般，分(3)管涌：Pc<25％；选性较差，结构紧密，呈密实状态。颗粒分析成果表明，漂石式中：P-细粒含量(％)。含量15％～25％、卵砾石占54．60％～61．67％、砂占18．32％-细粒含量(％)的确定：由于坝基河床覆盖层物质以粗25．04％，不均匀系数Cu=88．03～243．28，曲率系数c=9．27～大为主，各级粒径的颗粒都有分布，属不均匀级配连续土18．12，属于级配不良土。根据室内物理力学性质试验成果，粗、细颗粒的区分粒径df=(珠d)，

5、式中dTo、d分别代表小比重G=2．72—2．75，天然密度7=2．13—2．19g，c，天然干密度于该粒径的含量分别占70％、10％的颗粒粒径(inm)。根据颗Td-2．092．13g／cm，孑L隙比e=O．28～0．32，孑L隙率n=21．88％～粒分析成果，界限粒径4=85．3—98．01Tim，有效粒径d=24．24％，相对密度Dr=0．6卜0．85，承载力=O．5-0．6MPa，变0．030．08mm，求得df=1．5—2．8mm，进而在颗分曲线上查出形模量Eo=40—55MPa。可见含漂(块)石砂卵砾石层具有颗=12．5％18．1％，可知Po<25％，即坝基河床覆盖

6、层的渗透变粒粗大、孑L隙率小、密实性好、承载力高、抗变形性强等的工形类型为管涌型。程特性。4．2细粒含量判别法3河床覆盖层渗透特性南京水利科学研究院从土体细粒填料体积等于骨架孔河床覆盖层的渗透特性与覆盖层的物质成份、颗粒级隙体积这一概念出发，导出产生管涌破坏的最大细粒含量配、细颗粒含量、渗透水流方向及试验方法等密切相关。土的的关系式为：渗透系数大小与土的颗粒组成及孔隙比(或孔隙率)有直接P,=an呵(1+n)关系。土的孔隙比(或孔隙率)愈大，渗透系数愈大；土的颗粒式中：——修正系数；等效粒径(或有效粒径)愈大，渗透系数愈大。一般来说，对于n——孔隙率(％)。砂卵砾石的渗透系数与

7、土的孔隙率n和有效粒径d。的关系土体中区分细粒填料与骨架的界限粒径=1．5—2．8可用下式表示：mm，若土体中实有细粒填料含量Pc<，则为管涌，否则为非收稿日期：2010—03—30作者简介：张建红(1975一)，男，河北青龙人，工程师，学士，主要从事水文地质与工程地质勘测。·37·2010年第4期甘肃水利水电技术第46卷管涌土，只可能产生流土。砾石层的临界坡降进行评价，获得的=0．20—0．47。这里，修正系数a=0．95～1．00，孔隙率n=21．88％一24．24％，6允许坡降Jc的确