积石峡水电站混凝土面板堆石坝坝料试验研究.pdf

水 力 发 电 第 3 7 卷第 1 1 期 2 0 1 1 年 1 1月 积石峡水电站混凝土面板堆石坝 坝料试验研究 蔡楠 ，王怡平 。 ( 1 黄河上游水 电开发有 限责任公 司，青海西宁 8 1 0 0 0 0 ； 2 黄 河上游水 电开发有 限责任公 司工程建设分公 司，青海西 宁 8 1 0 0 0 0 ) 摘要 ：采用 自主研发 的粗粒料大型高压渗透仪对积石峡水电站混凝土面板堆石坝坝料进行试验研究 ，确定 了垫层 料、过渡料的渗透系数，垫层料与过渡料层间的过渡关系及在试验条件下垫层料、过渡料不发生破坏的渗透比降极 限 。 关键 词 ：坝料 ；试验研究 ；渗透变形 ；混凝土面板堆石堆 ；积石峡水电站 Da m Ma t e r i a l P e r me a b i l i t y Te s t s f o r J i s h i x i a CF RD C a i Na n ， W a n g Yi p i n g ( 1 H u a n g h e H y d r o p o w e r D e v e l o p m e n t C o ， L t d ， Xi n i n g 8 1 0 0 0 0 ， Q i n g h a i ， C h i n a ； 2 T h e E n g i n e e r i n g C o n s t r u c t i o n B r a n c h C o m p a n y o f H u a n g h e Hy d r o p o w e r D e v e l o p me n t C o ， L t d ， X i n i n g 8 1 0 0 0 0 ， Q i n g h a i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e s e l f d e v e l o p e d c o a r s e g r a i n e d h i g h p r e s s u r e p e r me a me t e r i s u s e d t o t e s t t h e p e r me a b i l i t y o f d a m ma t e r i a l s f o r J i s h i x i a C F RD T h e p e r me a b i l i t y c o e f fi c i e n t s o f c u s h i o n ma t e r i a l a n d t r a n s i t i o n ma t e r i a l a r e d e t e r mi n e d r h e p e r me a b i l i t y g r a d i e n t r e l a t i o n b e t we e n c u s h i o n ma t e r i al a n d t r a n s i t i o n ma t e ri a l l a y e r s i s a l s o d e f i n e d a n d t h e g r a d i e n t l i mi t s i n wh i c h t h e c u s h i o n ma t e ri a l a n d t r a n s i t i o n ma t e r i a l d o n o t h a v e d a ma g e a r e a l s o d e t e r mi n e d u n d e r t h e e x p e ri me n t a l c o n d i t i o n s Ke y W o r d s ： d a m ma t e r i a l ； e x p e ri me n t a l r e s e a r c h ； s e e p a g e d e f o rm a t i o n ；C F RD； J i s h i x i a Hy d r o p o w e r S t a t i o n 中图分类号 ： T V 4 1 ；T V 6 4 1 4 3 ( 2 4 4 ) 文献标 识码 ： A 文章编号 ： 0 5 5 9 - 9 3 4 2 ( 2 0 1 1 ) l 1 - 0 0 9 4 0 2 积 峡 水 电站 T 程 坝体 为混 凝 土 面 板 堆 石 坝 ， 坝 顶 高 程 1 8 6 1 0 0 I l l 。防 浪 墙 顶 高 程 1 8 6 2 2 0 I l l ， 坝 顶 长度 为 3 2 2 m，最 大 坝 高 1 0 1 m。根 据 丁 程 需 要 ，对坝 料 进行 r试 验研 究 ， 以确 定 其 垫 层料 、过 渡料 的渗透 系数 。验 证 垫层 料 、过 渡料 之 问 的过 渡 关 系 ； 文 洲 垫 层 料 、过 渡 料 在 试 验 条 件 下 小 发 生 破 坏 的渗透 比降极 限值 1 试验 1 1 方法 试 验 采 用 自主研 发 的粗 粒 料 大型 高 压 渗透 仪 进 行 试验 ，仪 器 殳计 最 大水 头 1 0 0 m ( 经 协 商依 约 定 小 次 试 验 最 大 水 头 按 8 0 i n进 行 )，试 验 流 量 0 2 0 0 0 c m3 s ，试 验料 最 大粒 径 2 0 0 mi l l ，采 用 高 水 泵加 压 ，压 力恒 定设 备 稳定 压 力 ，保 证 试验 力 类 似水 库 运行 力 变 化 。试 验模 拟 水库 运 行 时 坝料 中 水流 方 向 ，采 用 逐级 J f1 方 法 ，垫层 料 、过 渡料 单 独 试 验 时 坝 料 水 流 出 口保 护 采 用 粒 径 9 0 1 1 0 mi l l 卵石 作 为保 护 料 垫 层 料 与过 渡 料层 问 关 系 试验 自 上而 下 依 次 为垫 层料 一 过 渡料一 过 渡料 口保 护 料 ( 粒 径 9 0 1 1 0 I I l n l 卵 石 ) 。 1 _ 2 试验 料 制备 ( 1 )垫 层 料 、过 渡 料在 料 场 现场 制 备 送 至 文验 室 ，凉 呐 、颗 粒 分 析 后 直 接 进 行 试 验 ，不 需 制 样 、 ( 2)垫层 料 、过 渡料 层 问 父 系 试验 料 采 用 1 2 程 料 场 试 验 资 料 中 颗 粒 分 析 包 络 线f l 1级 配 制 备 时 将 试 验 料按 不 同粒 径 等 级 筛 分 后 单 独 存 放 由包 络线 上 查 各 自的粒径 含量 百分 牢 ，根 抛 每次 试验 厢 料量 反 算 出 各级 料 重 ，逐 级称 量 参 配后 进 行 试 验 、 收稿 R期 ：2 0 1 l 一 0 8 2 9 作者 简介 ：蔡楠 ( I 9 8 2 一 ) ，男 ，青海 西 人 ，勘 f 师，从 事 水利水 电工程施 L 管理 ； 1 J ； 叮 j -1 加 l l t J 。 寸 r 、 U a l l k J t l z l J q 2 ,KJ t ： l： 1 J J J 叶 丑 W I 7 0 逞 褂 妞 教 嚓 粒 径 ， mm 图1 垫层料 、过渡料包络线颗粒分 析曲线 1 3渗透 试验 垫层 料设 计 干密度 2 3 3 g c m ，过 渡料 设 计干 密 度 2 3 1 g e ra ， 包 络 线 级 配 料 层 问 关 系 按 要 求 垫 层 料采 用上 包线 ，设 计 干密 度 2 3 3 g c m ；过 渡 料采 用 下包 线 ，设计 干 密度 2 3 1 g e m。 。依据 试验 装料 直 径 和试 样 高 度求 得装 料 体 积 ，乘 以设 计 干密 度 ，称 取 试验 所需 料 总量 ，洒水 搅拌 ，洒 水量 为 2 5 ，分 层装 入 试 验仪 器 并 击实 至设 计 高度 。饱 和完 成 后 进 行 加 压 试 验 ，压 力 一 般 分 1 0、2 0、4 0、6 0、8 0 m 水头 进 行 。试 验成 果 中 比降为 水 头 与试 验 料 厚 度 的 比值 j = p h，渗 透系数 为单 位 比降下 水流 流 速 =嘶 。 2 成果分析 混 凝 土面板 堆 石坝 坝料 的试 验成 果 见表 1 - 3。 表 1 垫层料渗透试验成果汇总 试验料 名称 垫层料渗透 系数 最大值最小值 垫层料 渗透系数 最大试验最大 水头 m 比降 过渡料渗透系数 最大值最小值 注 ：垫层料粒径小 于 5 m m 的含量为 4 0 ：粒径小于 5 I n to 的含 量为 1 0 。 依据 上述 成果 ，结 合试 验过 程依 次分 析如 下 ： 垫层 料 A2 。在水 压 由 6 0 m 加至 8 0 m 的试验 过 程 中 ，除渗 透 流量 增 大外 ，流 量 波动 较 大 ，渗流 水 严 重 浑浊 ，试 验 料 自身 内部 结 构 调整 产 生 明显 渗透 变 形 。 因此 ，应 以低 一级 试 验 压力 时 的 比 降作 为渗 透 比降极 限值 ，工 程 应用 中不 考虑 安全 系数 时 的 比降极 限值不应 大 于 1 4 0 。 垫 层 料 l I A3 。试 验 过 程一 切 正 常 试 验 料未 见 破 坏 。 过 渡 料 mA1 。在水 压从 4 0 m 加 至 6 0 m 的试 验 过 程 中 ，渗 透 流量 波 动 较 大 渗 流水 浑 浊 ，试 验 料 产 生 渗 透 变 形 ， 自身 内部 结 构 调 整 。试 验 结 束 后 ， 在 坝料 表面 发现 4处直 径 2 3 c m 的漏 斗状 渗 透破 坏 点 ，表 明该料 在试 验条 件下 已产 生渗 透破 坏 。因而 ， 应 以产 生 渗 透 变形 低 一 级试 验 压 力 时的 比降作 为渗 透 比降极 限 值 ，工 程 应 用 中不考 虑安 全 系数 时 的 比 降极 限值 应不 大于 7 5 。 过 渡料 H I A2 。试 验 过程 一 切 正 常 ，试 验 料 未 见 破 坏 过渡 料 H I A3 。大 部 分试 验 过程 一 切正 常 ，试验 临 近结 束 、水压 加 至 最 大压 力 时 ，渗 透 系数 明 显下 降 同样 显示 试 验 料 自身 结 构产 生 调整 ，透 水性 下 降 。为 此 ，应 以低 一 级试 验 压力 时 的 比降 作 为渗 透 比降极 限 值 ，工 程 应用 中不考 虑 安 全 系数 时 的 比降 极 限值 应 不大 于 1 1 0。 包 络 线 层 间关 系 试 验 1 。 垫 层料 承受 最 大 水 头 8 3 3 m，试 验 过 程一 切 正 常 ，试 验 料 未见 破 坏 。过 渡料承 受最 大水 头 0 5 m。 包 络 线 层 问关 系 试 验 2 。 垫层 料 承 受 最 大 水 头 8 0 6 m，过 渡 料 承 受最 大水 头 0 7 m。在 水 压 从 2 0 m加 至 4 0 m 的试 验过 程 中 ，渗 透流量 波动较 大 渗 流水 浑 浊 ，测 压 表指 示 震 荡 ，说 明试 验 料 产 生渗 透 变 形 ， 自身 内部 结构 调 整 ，应 以低一 级 试 验压 力 时 的 比降作 为渗 透 比降极 限值 ，工 程应 用 中不考 虑 安 全 系数 时 的 比降 极 限值 应 不大 于 1 4 0 。 包 络 线 层 问 关 系 试 验 3 。垫 层 料 承 受 最 大 水 头 8 1 7 m，试 验 过 程一 切 正 常 试 验料 未见 破 坏 过 渡 料承 受最 大水 头 0 5 m。 3 结论 积 石 峡水 电站 混凝 土 面板 堆 石 坝试 验 垫 层 料 渗 透 系数 在 1 2 1 0 - 4 3 2 1 0 之 间 。过 渡 料 渗 透 系 数 为 1 7 1 0 - 3 - 1 5 1 0 - 4 ， 垫层 料上 包 络 线 级 配 料 渗 透 系 数 在 1 7 1 0 - 4 _ 2 7 x 1 0 之 间 。过 渡料 下 包 络线 级 配 料 未专 门进 行渗 透 试 验 ，层 问关 系试验 中过 渡料 承 受水 压 极 低 ，渗 透 系数 仅 供 参考 ，过渡 料 下包 络 线 级 配 料 渗 透 系数 在 1 9 1 0 7 7 1 0 之 间 在 试 验 条 件 下 ，试 验 垫 层 料 比降 极 限值 应 不 大 于 1 4 0 ， 过渡料 比降极 限应不 大于 7 5 ( 责任编辑 陈 萍) W a t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 1 1 圜 鲫 加如 加m 0