四清水库大坝下游坝坡坝壳料试验参数选择

2014-03-15 14:43钟红霞
湖南水利水电 2014年3期
关键词:粒土坝坡大坝

钟红霞

(湖南水利水电职业技术学院 长沙市 410131)

1 工程概况

四清水库位于湖南省郴州市北湖区保和乡严塘村,距郴州市23km,属湘江水系耒水支流郴江西河。是一座以灌溉为主,兼有防洪、旅游、发电和养殖等综合效益的中型水利枢纽工程。坝址以上控制流域面积9.8km2,坝址以上干流长度6km,正常蓄水位293.5m,相应库容1760万m3,为Ⅲ等工程。主要建筑物等级为3级,防洪标准:设计洪水100年一遇,校核洪水1000年一遇。

2 试验缘由

2004年5月,郴州市北湖区四清水库大坝下游坡发生局部滑坡,北湖区水利主管部门为了对大坝进行稳定验算,先后3次对大坝进行取样,测定其大坝土体主要物理性质、力学性质、水理性质。

2004年6月5日在坝体钻孔取样12组,试样尺寸为Ф91mm×200mm。试验成果提供给设计单位计算后,大坝现有断面尺寸不能满足大坝稳定要求。

2004年7月8日对大坝进行第二次钻孔取样,取样数量为22组,试样尺寸同样为Ф91mm×200 mm,试验方法与第一次一致,只是试验样品数量增加。试验成果提供给设计单位计算后,大坝现有断面尺寸仍然不能满足大坝稳定要求。

经过以上两次试验和计算后,都不能满足大坝稳定要求,水利主管部门2004年8月17日决定在现场取样试验,通过现场试验和取样后发现,现场土体性质与前两次土体有本质区别。

3 试验成果及试验方法说明

3.1 第一、二次试验成果及试验方法说明

第一、二次试验方法见表1,试验结果统计见表2。

表1 第一、二次试验方法汇总表

表2 第一、二次试验结果统计汇总

从表1可以看出,所采用试验方法对于试样尺寸为Ф91mm×200mm的土样来说是合适的。

从表2可以看出,无论从物理性质(主要统计干密度、含水率),还是力学性质(主要统计内摩擦角、凝聚力),以及水理性质(主要是统计渗透系数)来看,其内在的联系还是相适应的。

3.2 现场试验成果及试验方法说明

2004年8月17日对发生局部滑坡区域进行现场取样试验,取样部位、数量、试坑特性见表3。

表3 四清水库下游坝坡现场取样成果表

从滑坡现场来看,土体与钻孔取样的土体有很大的区别,应属粗粒土范畴(后来室内颗分试验证明是粗粒土)。故现场密度试验采用灌水法,试坑直径50cm。

现场取样试验及室内试验方法说明见表4。

表4 现场取样试验及室内试验方法说明汇总表

针对现场土体是粗粒土的事实,采用粗粒土的试验方法,其结果见表5。

从表5可以看出,现场取样5组的土样分类(按颗粒组成分类)均为砾类(粘质土砾),属粗粒土;干密度变化范围(1.72~1.85)g/cm3,平均值1.77g/cm3;含水率变化范围8.9%~10.7%,平均值10.1%;从4组直接剪切(慢剪)的试验结果来看,内摩擦角变化范围24.8°~26.0°,平均值25.3°;凝聚力变化范围(22.6~116.6)kPa,平均值63.0kPa;渗透系数变化范围7.15E-04~9.26E-04,平均值8.28E-04。

4 试验结论

将第一、二次试验结果统计值和现场试验结果统计值进行对比,对比情况见表6。

从表6可以看出,现场试验结果对比第一、二次试验结果有较大的提高,可以说发生了质的变化。试验结果提供设计单位复核后,现有的大坝断面是满足稳定要求的,说明现场试验结果和现实情况相符。

表5 现场取样试验结果汇总表

表6 第一、二次试验结果统计值和现场试验结果统计值对照表

5 结 语

从四清水库大坝下游坝坡坝壳料的三次试验过程来看,要客观真实反映坝体土体的物理力学性质,就要选择与土体本身性质相适应的试验方法,选择与试验方法相适应的试验设备,只有这样才能得到反映坝体土体性质的试验参数。

就四清水库大坝下游坝坡坝壳料这一特例而言,第一、二次的试验方法和试验设备的选择是正确的,试验结果也是与之相符,但是取样人没有从根本上把握住大坝土体性质,把样品尺寸人为地缩小至Ф91mm×200mm,这样就误导试验方法和试验设备的选择,导致试验结果发生偏离或者说是错误。第三次现场取样试验较为客观地反映了大坝下游坝坡坝壳料的性质,土样分类为砾类,试验方法和试验设备也随之发生重大变化,试验结果能满足大坝现有断面稳定要求也就是顺理成章的事了。

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