黄石沟粘土心墙堆石坝软岩坝壳料填筑碾压试验研究分析.pdf
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1、第9 期2023年9 月文章编号:16 7 3-9 0 0 0(2 0 2 3)0 9-0 19 0-0 2陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023黄石沟粘土心墙堆石坝软岩坝壳料填筑碾压试验研究分析柴巧玲,孟鹏(榆林市黄河东线引水工程有限公司,陕西榆林7 19 0 0 0)【摘要针对黄石沟粘土心墙堆石坝软岩坝壳料填筑过程中在现场是否加水以及加水量多少进行碾压试验,分析沉降变形率、渗透系数、孔隙率、级配组成与是否加水以及加水量之间的关系,比较碾压前后的各参数是否满足设计要求。结果表明:加水使软岩更易压实,但在坝面上加水或者是料车上加水,级配组成、渗
2、透系数及孔隙率变化均不大,说明软岩加过量水容易造成浪费,且作用不明显;当在料车上加水时,由于损耗严重、不易控制,且容易造成环境污染,无法准确计算出加水量值,因此意义不大。因此建议在坝面通过洒水车进行加水,以润湿石料为原则,减少内摩擦角,通过碾压试验能使喷洒水强度与渗透强度保持一致,则碾压效果最好,从而保证大坝施工质量。【关键词坝壳料;软岩;加水;不加水;碾压试验【中图分类号TV52【文献标识码B2堆石料加水原因游3.0 m处,心墙顶宽8.0 m,底宽5 5.5 m,两侧坡比均为1:0.2 5,0引言心墙底部设0.5 m厚的混凝土盖板;心墙上下游与堆石间依堆石坝最早出现于18 5 0 年的美国,
3、到了2 0 世纪6 0 年代,次设两级反滤料及过渡料,水平宽度分别为3m、3m、5 m,随着重型振平碾及薄层压实技术的应用,使堆石坝的应用范其中下游堆石区采用部分开挖料。坝体上游采用6 0 cm厚的围更广,坝壳料也从新鲜坚硬岩石到风化岩及软岩慢慢过渡。干砌石护坡,坝体下游采用12 cm厚的混凝土预制块护坡。但目前我国的大部分堆石坝均采用硬岩筑坝,软岩用做坝壳本坝堆石料主要为砂岩、泥岩、泥质页岩、粉砂质泥填筑材料国内也有不少成功的案例,比较有名的有小浪底、岩。据试验成果,中细粒砂岩干密度2.14 g/cm2.34g/cm,平糯扎渡、双江口等大坝,但是这几座大坝的软岩均采用分区均值2.2 0 g/
4、cm;饱和抗压强度19.0 0 MPa28.35MPa,平均值布置,并没有布置在主堆石区。23.33MPa;冻融质量损失率0 0.0 8%,平均值0.0 4%,软化系为提高堆石料的压实效果,减少后期沉降量,一般应适数0.15 0.5 2,平均值0.33。粉砂岩干密度2.18 g/cm2.45g/cm,当加水,且国内目前大部分堆石坝的坝壳料也是采取加水碾平均值2.34 g/cm;饱和抗压强度2 0.10 MPa45.35MPa,平均压的方式施工的。关于堆石料填筑过程中是否加水碾压,郭值32.0 4 MPa;冻融质量损失率小于1%,软化系数0.31 0.5 2,庆国对小浪底水库硬岩堆石料在是否加水
5、及加水量值两种平均值0.4 1。属于软岩筑坝。情况下岩石质量、结构特性等进行了研究分析,但至今国内鲜有人针对软岩堆石料是否加水及加水量值两种情况下作出研究分析,因此本文针对此问题进行研究是非常有必要的。1工程概况黄石沟沉沙调蓄水库总库容9 8 7 0 万m;水库枢纽由大坝、溢洪道和放空洞组成,主要建筑物级别为2 级,次要建筑物为3级。大坝为粘土心墙堆石坝,顶宽15.0 m,坝顶长度5 9 6.7 0 m,最大坝高9 7.5 m;大坝上游坡比1:2.2,设一级马道;下游坡比1:1.8,设两级马道,马道均宽3.0 m。心墙轴线在坝轴线上2.1填筑加水的目的根据碾压式土石坝设计规范(SL274-20
6、20)的规定:“堆石料碾压时宜加水,加水量宜通过碾压试验确定。对于软化系数较高的硬岩堆石,应通过碾压试验确定是否加水”。堆石料加水的主要作用,除在颗粒间起润滑作用以便于压实外,更重要的是软化石块接触点,在施工期间造成石块尖角和边棱破坏,使堆石体更为密实,以减少坝体后期沉降量。2.2堆石料加水碾压发展历程查阅水利水电工程施工手册,书中对软岩加水碾压收稿日期2 0 2 3-0 1-16【作者简介柴巧玲(19 8 4-),女,陕西米脂人,工程师,主要从事水利工程设计和水利工程建设管理工作。:190第9 期2023年9 月问题作以下描述:对于软岩及风化岩石,其填筑含水量必须大于湿陷含水量,最好充分加水
7、,但应视其天然含水量及降水情况而定。如加水碾压将引起泥化现象时,其加水量应通过试验确定。堆石加水量依其岩性、风化程度而异,一般约为填筑量的10%2 5%。郭庆国总结了小浪底水库硬岩堆石料在是否加水及加水量值两种情况下岩石质量、结构特性等进行了研究分析,认为小浪底坝上游坝壳堆石料为硅质细砂岩,平均饱和抗压强度为18 9 MPa,饱和吸水率平均值为0.18 5%,软化系数0.8 3,为极硬岩。曾进行两次加水与不加水的碾压对比试验,结果表明,堆石料在填筑中加水量5 0%左右,比不加水时干密度增加0.006%、0.0 13%,影响甚微。经过综合比较,采用不加水方法。3大坝堆石料碾压试验对比分析根据设计
8、单位提供的大坝坝体填筑料现场碾压试验要求,进行了一次不加水与两次加水碾压试验,三次试验选用的石料均为2 0 MPa30MPa软岩。依据大坝坝体填筑料现场碾压试验要求,填筑料质量压实指标见表1。表1填筑料设计压实指标及技术参数级配要求填筑料孔隙率渗透系数5 mm名称1%堆石料20110-1测试项目测试面积/m铺料层厚/cm加水量/%5mm粒径级配组成/%0.075 mm 粒径渗透系数/cm/s孔隙率1%3.2试验成果对比分析3.2.1压实变形方面比较由表1可以看出,实测2 0 个点,不加水试验沉降变形值为7.9 cm。第二次试验在坝面加水时,5%、8%、11%三种加水率情况下,沉降变形值分别为9
9、 cm、9.8 c m、8.2 c m;第三次试验在料车上加水时,5%、8%、11%三种加水率情况下,沉降变形值分别为8.5 cm、9 c m、9.3c m。试验结果表明,加水对软岩的压实效果有明显作用,更易压实,加水后沉降变形值明显增加,但并不是加水量越大,碾压效果就会越好,适量的加水是可以起到积极作用,便于压实,但是过量的加水并不能起到更好的作用。3.2.2设计指标方面比较由表3可以看出,加水后 5 mm粒径含量明显增加,虽然孔隙率变化不大,但是渗透系数明显降低,以致不满足设计要求,因此加水后对软岩压实产生了较大影响。从以上两个分析表中我们可以看出:加水确实对软岩的陕西水利Shaanxi
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