王繼堯
摘 要:本文通過對(duì)壩體填筑料的物理力學(xué)特性、滲透特性進(jìn)行研究,對(duì)新疆某水庫工程筑壩材料料場(chǎng)復(fù)查進(jìn)行相關(guān)室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè),為水庫軟弱基礎(chǔ)筑壩研究提供數(shù)據(jù)支持。
關(guān)鍵詞:工程概況 筑壩材料? 實(shí)驗(yàn)分析
1.工程概況
新疆某水庫是一座以灌溉為主兼顧下游灌區(qū)防洪的綜合性利用水庫,總庫容654.74萬m3,壩高56.65m,控制灌溉面積0萬畝,工程等別為Ⅳ等,規(guī)模為?。?)型。水庫樞紐由澆筑式瀝青心墻壩、溢洪道、導(dǎo)流兼沖砂放水洞等建筑物組成。澆筑式瀝青混凝土心墻為垂直式,墻體軸線偏向上游,距壩軸線1.5m。心墻厚度為0.5m,在底部做放大腳與基礎(chǔ)相連。過渡料位于心墻的兩側(cè),水平寬度均為2m,在壩體兩岸底部建在弱風(fēng)化基巖建基面上,河床部位建在覆蓋層上。
2.筑壩材料級(jí)配分析與試料制備
2.1筑壩材料級(jí)配分析
根據(jù)地質(zhì)資料給出的12組砂礫石料場(chǎng)的顆分結(jié)果(見表1)進(jìn)行分析,細(xì)料含量分布在19.0%-40.7%之間,平均為32.2%,壩料總體偏粗,級(jí)配變化較大,壩料平均線的不均勻系數(shù)較大,Cu=473.5,曲率系數(shù)Cc=1.0,級(jí)配良好,含泥量分布在2.7%-9.1%之間,平均值為5.7%,有些壩料含泥量稍偏高。
2.2試料制備
粗粒土的試樣制備按《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237-053-1999方法進(jìn)行。根據(jù)壩料填筑要求,料場(chǎng)試驗(yàn)級(jí)配曲線通過對(duì)12組料場(chǎng)砂礫料原級(jí)配進(jìn)行分析,得出其上包線、平均線和下包線3條級(jí)配曲線。并對(duì)3條級(jí)配曲線進(jìn)行超粒徑處理,處理后試料顆粒組成見表2。
3.筑壩材料試驗(yàn)結(jié)果
3.1相對(duì)密度試驗(yàn)結(jié)果
本次共進(jìn)行了三組料(上包線、平均線、下包線)的相對(duì)密度試驗(yàn),其中每組料均進(jìn)行了兩次平行試驗(yàn)。試驗(yàn)采用風(fēng)干土料,試樣筒尺寸為φ300×360mm。最小干密度試驗(yàn)采用固定體積法,試驗(yàn)按《土工試驗(yàn)規(guī)程》SL237-054-1999方法進(jìn)行;最大干密度試驗(yàn)采用振動(dòng)擊實(shí)法,以模擬堆石壩現(xiàn)場(chǎng)施工振動(dòng)碾振動(dòng)壓實(shí),試驗(yàn)采用粗粒料相對(duì)密度儀,試樣頂部靜載14kPa,振動(dòng)頻率為20Hz,振動(dòng)歷時(shí)6-8分鐘,試料控制干密度按Dr=0.85進(jìn)行控制。
3.2粗粒土直接剪切試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)儀器采用粗粒土直剪儀。直剪儀容器的直徑為500mm,高為400mm,最大垂直壓力為2.0Mpa。根據(jù)試驗(yàn)級(jí)配及控制干密度稱取試料,拌合均勻,分三層裝入剪切容器,分別夯實(shí)到要求干密度。向水槽中注水至滿,使試樣飽和。垂直壓力等級(jí)為0.2、0.4、0.6、0.8 Mpa四級(jí),垂直壓力穩(wěn)定后立刻施加水平剪應(yīng)力,剪切速度控制在3mm/分鐘,使試料在5-8min內(nèi)剪破。直剪試驗(yàn)成果見表3。
3.3滲透試驗(yàn)
試驗(yàn)設(shè)備采用直徑30cm垂直滲透儀,按各種壩料控制干密度進(jìn)行裝樣,在容器邊壁涂一層紅粘土防止產(chǎn)生集中滲漏。從底部先使試樣飽和并排氣,保持水頭不變,出水30分后開始記錄,按體積法測(cè)定滲透流量3次,改變水頭后重復(fù)上述試驗(yàn)。
4.結(jié)論
(1)從壩料級(jí)配分析上看,細(xì)料含量分布在19.0%-40.7%之間,平均值為32.2%,能夠得到較好的密實(shí)度,含泥量分布在2.7%-9.1%之間,平均值為5.7%,有些壩料含泥量稍偏高。
(2)新疆某水庫料場(chǎng)壩殼料試料上包線經(jīng)過超徑處理后最大干密度為2.22 g/cm3,最小干密度為1.83 g/cm3,相對(duì)密度控制在0.85,對(duì)應(yīng)干密度為2.15g/cm3。平均線經(jīng)過超徑處理后最大干密度為2.24 g/cm3,最小干密度為1.85 g/cm3,相對(duì)密度控制在0.85,對(duì)應(yīng)干密度為2.17 g/cm3,下包線經(jīng)過超徑處理后最大干密度為2.15 g/cm3,最小干密度為1.75 g/cm3,相對(duì)密度控制在0.85,對(duì)應(yīng)干密度為2.08 g/cm3。
(3)通過對(duì)壩料直剪試驗(yàn)整理出的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)參數(shù)(飽和剪切),上包線抗剪強(qiáng)度最低,摩擦角為38.8度,壩料強(qiáng)度指標(biāo)較高,能夠滿足壩體強(qiáng)度要求。
(4)從滲透試驗(yàn)成果可以看出:由于料場(chǎng)壩殼料上包線細(xì)料含量較高,且細(xì)料中含泥量較大,滲透系數(shù)在10-3cm/s數(shù)量級(jí),平均線及下包線滲透系數(shù)均在10-2cm/s數(shù)量級(jí)以上,完全滿足自由排水要求,壩體碾壓過程中可能存在局部排水不良現(xiàn)象。
參考文獻(xiàn):
[1]王彥剛.水庫筑壩材料現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)解析[J].農(nóng)業(yè)科技與信息,2019(14):118-119+121.
[2]張勇榮,周忠發(fā),蔣翼,尚夢(mèng)佳.筑壩河流不同尺度土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)庫區(qū)水質(zhì)的影響——以平寨水庫為例[J].水利水電技術(shù),2019,50(04):138-145.
[3]武曉菲.守口堡水庫膠凝砂礫石筑壩材料強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].水利建設(shè)與管理,2018,38(08):26-28+5.
[4]孫超.基于某水庫工程軟基筑壩有限元分析[D].華北水利水電大學(xué),2018.