阿尔塔什水利枢纽混凝土面板堆石坝筑坝砂砾料相对密度试验及工程应用

依托于阿尔塔什水利枢纽,开展了混凝土面板堆石坝筑坝砂砾料现场和室内的相对密度试验,根据试验结果合理确定筑坝全级配料对应的最大、最小干密度值,为下一步碾压参数的确定提供基础参数,从而确保大坝压实质量达到设计要求。现场试验使用原级配料,最大粒径600 mm,室内试验使用等量替代法制备的模型级配料,最大粒径300 mm。最小干密度采用松填法,最大干密度现场采用振动碾压法,室内采用表面振动法。通过对不同原型级配料和模型级配料的最大干密度以及最小干密度的对比分析,来揭示粗砾含量、替代量与现场和室内试验的最大、最小干密度的特性关系。研究表明,现场试验和室内试验的最大、最小干密度与粗砾含量的规律是相同的,即密度值随粗砾含量增大先增大,随后减小;对于最大干密度,现场试验总比室内试验要大,两者间的差值随模型级配料的替代量增大而增大,主要是由等量替代后缩尺效应引起的;对于最小干密度,现场试验不全都比室内试验大,没有很明显的规律,主要受人工装填的影响。     

巨粒混合土的相对密度试验研究

揭示了巨粒混合土的最大干密度和最小干密度与巨粒含量的关系。采用剔除法逐步剔除大粒径料，对剩余土料进行相对密度试验，得出巨粒混合土的最大干密度和最小干密度与巨粒含量具有线性正相关性的结论，从而可根据该规律外推原级配巨粒混合土的最大干密度和最小干密度。为解决在目前试验条件下无法直接进行巨粒混合土相对密度试验的难题提供了一种方法。     

缩尺方法对粗粒料密度和渗透性影响的试验研究

依据规范推荐的粗粒料超径处理方法,对最大颗粒粒径为200 mm的宽级配料进行缩尺,控制最大颗粒粒径分别为60,20 mm,获取多条模拟级配,对原始级配、模拟级配粗粒料进行最大干密度试验和渗透试验,以研究不同缩尺方法、不同最大颗粒粒径条件下,粗粒料密度和渗透性的变化规律。结果表明:对于最大干密度试验,采用同种缩尺方法获取的最大干密度随最大颗粒粒径的减小而减小,表明粗颗粒的骨架作用显著。因缩尺后的P5含量使细颗粒处于较好的填充状态,可获得较高的最大干密度,其模拟级配试验值更接近原始级配,在此原则下相似级配法和混合法优于剔除法和等量替代法。对于渗透性试验,采用同种缩尺方法处理的最大颗粒粒径较小的试样,其渗透性也较小。细粒料土(尤其是粒径小于5 mm)的含量对渗透系数起到控制作用,缩尺处理应以尽量不改变较细粒料土的含量为原则。此原则下等量替代法最适用。     

粗粒料相对密度室内与现场试验对比分析

粗粒料最大干密度是在原型级配料基础上经过缩尺后得到的控制指标,存在明显的缩尺效应。为研究粗粒坝料相对密度室内与现场试验的差异,针对相同坝料,采用等量替代法,进行了缩尺室内试验与现场碾压试验的对比。试验结果表明:现场碾压试验过程中,由于坝料颗粒粒径更大,易于压实,且压实机械、压实能量等方面与室内试验存在差异,现场碾压试验得到的最大干密度更大,现场碾压试验得到的最大干密度为2.35 g/cm~3,室内试验得到的最大干密度为2.31 g/cm~3,小于现场碾压试验0.04 g/cm~3;现场试验最大干密度峰值对应的P_5含量为80%,室内试验最大干密度峰值对应的P_5含量为70%,随着粗粒料粒径的增加,最大干密度峰值对应的P_5含量有所增加。     

确定大径粗粒土最大密度的近似方法

本文在大量粗粒土最大，最小密度试验资料的基础上，根据ρmin-dmax和ρdmin-dmax, ρdmax-P6和Pdmin-P6的相似性，提出由实测粗粒土（dmax=60mm模型级配）的ρmax、Pdmin和大径粗粒土（原级配料）的ρmin等资料，确定大径粗粒土的最大密度ρdmax，为设计和施工确定大径粗粒土的填筑标准和密度指标提供依据。     

级配特征对筑坝砂砾料填筑标准的影响

筑坝砂砾料填筑标准具有级配相关性,在砂砾料筑坝施工质量控制中,目前仅以含砾量来表征级配对碾压干密度的影响,未考虑级配形状和最大粒径不同对砂砾料填筑标准的影响。为了研究这种影响,评估目前单一依靠含砾量来表征级配特征对干密度影响的合理性,设计了含砾量相同而级配曲线形状和最大粒径不同的两组级配曲线,结合实际施工振动碾压条件,通过现场密度桶法,研究了含砾量相同时不同级配形状特征和最大粒径对原级配筑坝砂砾料填筑标准的影响。研究表明,控制含砾量相同时,级配曲线形状对砂砾料最大、最大小干密度有一定影响,随级配参数m和b的增大,砂砾料的最大、最小干密度均呈现减小的趋势。在含砾量和级配参数m相同时,不同最大粒径级配的砂砾料的最大、最小干密度也有差异。表明不同级配特征和最大粒径对筑坝砂砾料填筑标准的确定有一定影响,建议结合具体工程进一步对级配特征和最大粒径对筑坝填筑标准影响的敏感性及对施工质量控制带来的影响进行评估。     

确定大径粗粒土最大密度的近似方法

本文在大量粗粒土最大、最小密度试验资料的基础上,根据ρ_(min)～d_(max)和ρ_(dmin)～d_(max),ρ_(dmax)～P_5和ρ_(dmin)～P_5的相似性,提出由实测粗粒土(d_(max)=60mm模型级配)的ρ_(dmax)、ρ_(dmin)和大径粗粒土(原级配料)的ρ_(dmin)等资料;确定大径粗粒土的最大密度ρ_(dmax),为设计和施工确定大径粗粒土的填筑标准和密度指标提供依据。     

关于砂砾石筑坝料超高填筑标准(相对密度≥0.95)的研究及应用

通过对某水电站碾压后砂砾石料筑坝料的试验研究,分析了试坑全料含水量、密度值保留位数对相对密度值的影响,研究了现场密度桶法与传统超粒径三点近似法在应用过程中存在的问题,建议对超高填筑标准(相对密度≥0.95)的筑坝砂砾石料进行施工质量控制时,应使用试坑全料含水量换算现场干密度,采用现场密度桶法确定超粒径料的最大、最小干密度,同时建议在换算相对密度过程中密度值应保留3位有效数字。     

填筑土最优含水量和最大干密度的曲线拟合解

在对填筑土大量标;隹击实试验数据进行分析的基础上,利用曲线拟合的最小二乘法确定其干密度和含水量之间的二次函数关系,通过该函数的极值确定填筑土的最优含水量和相应的最大干密度,以求用最小的压实功能,得到符合工程要求的密实度,从而避免了人工处理资料中的任意性,减小误差。     

粗粒料级配缩尺中相似比例对密度影响的试验研究

针对粗粒料密度研究中变量复杂问题,为探究不同相似比例n值对试验材料密度变化的影响规律,以红石岩堰塞坝料的两条代表性级配为研究对象,在相同的试验条件和参数标准下,分别研究不同变量指标对密度的影响。结果显示:最大干密度和最小干密度均随相似比例n值的增加呈先增加后减小的变化趋势;同时,由于相似比例n值的不同引起了其它级配特征值的变化,材料P_5含量在小于30%范围内变化时对最大干密度的影响较为明显,随P_5含量的增大呈增大趋势;C_u/C_c对密度的影响与P_5相似,下凹型级配中最大干密度和最小干密度随中值粒径d_(50)增大呈先增大后减小,总体趋于减小的变化规律。结果表明:相似比例n值会影响材料之间粗细颗粒的填充关系,对下凹型级配曲线密度产生明显影响,对平均级配曲线影响较小,室内试验时需选择适宜的相似比例。     

粗粒料级配缩尺中相似比例对密度影响的试验研究

针对粗粒料密度研究中变量复杂问题,为探究不同相似比例n值对试验材料密度变化的影响规律,以红石岩堰塞坝料的两条代表性级配为研究对象,在相同的试验条件和参数标准下,分别研究不同变量指标对密度的影响。结果显示:最大干密度和最小干密度均随相似比例n值的增加呈先增加后减小的变化趋势;同时,由于相似比例n值的不同引起了其它级配特征值的变化,材料P5含量在小于30%范围内变化时对最大干密度的影响较为明显,随P5含量的增大呈增大趋势;Cu/Cc对密度的影响与P5相似,下凹型级配中最大干密度和最小干密度随中值粒径d50增大呈先增大后减小,总体趋于减小的变化规律。结果表明:相似比例n值会影响材料之间粗细颗粒的填充关系,对下凹型级配曲线密度产生明显影响,对平均级配曲线影响较小,室内试验时需选择适宜的相似比例。     

三维应力下密度对粗粒料力学特性的影响

通过4种不同初始干密度的粗粒料大型真三轴等小主应力、等比例加载固结排水剪切试验,研究了密度对三维应力状态下粗粒料力学特性的影响。试验结果表明:小主应力一定时,随着初始干密度的增大,应力曲线逐渐升高变陡,软化性增强,体缩变形减小,剪胀性增强。体变增量与大主应力方向应变增量之比即体变增量比随初始干密度的增大而减小,体变增量比从一正值逐渐减小趋向于0但>0时为应变硬化型;若体变增量比从正值减小到负值,体变从压缩变为膨胀,为应变软化型;到最小值时,体胀变形发展最快,应力达到峰值,对应于破坏状态。孔隙比随平均正应力的增大而单调减小,为硬化型曲线;若孔隙比先减小后增大,为软化型曲线;随着初始干密度的增大,孔隙比降低幅度减小,体缩变形减小,硬化性减弱。强度随初始干密度或小主应力的增大基本呈线性增大。研究成果对充分认识粗粒料的力学性能并科学进行应力变形分析、合理开展设计施工提供参考。     

旁多水利枢纽砂砾石坝壳料现场碾压质量控制曲线

针对砂砾石料填筑碾压的相对密度试验中最大干密度的确定还没有一个完整、成熟的方法,在旁多水利枢纽砂砾石坝壳料碾压试验中,采用20 t振动碾强振20遍时的砂砾石坝壳料的压实干密度作为最大干密度。采用数理分析软件分别得出砂砾石料最大干密度和最小干密度与砾石质量分数的关系曲线,并根据相对密度控制指标最终确定出砂砾石坝壳料现场碾压质量控制曲线。     

尼尔基水利枢纽筑坝砂砾料压实性能试验

为验证设计干密度，确定合理的控制指标和施工参数，于2001～2003年对尼尔基水利枢纽砂砾料进行了4次现场压压试验和1次不同碾压机械压实效果对比试验，分别分析了压实机械、级配、铺料厚度、碾压遍数、含水率等与压实密度的关系，对砂砾料设计指标的修正、施工参数的确定以及施工方法、质量控制提出了建议。     

表面波无损试验法在十三陵堆石坝填筑质量检测中的应用

堆石坝填筑质量管理，通常采用挖坑样测压实干密度的方法来检测施工质量，这种方法存在着采样率低、测试周期长、测试周期长、测试精度差及试验成本高等缺点，无损检测堆石填筑质量的新仪器，是以表波在填筑材料中传播速度与压干密度具有良好相关性为依据研究成功的，通过在十三陵抽水蓄能电站上池面板堆石坝坝体填筑施工中应用表明：采用该仪器具有不破坏填筑层表，试验准备工作及仪器安装操作简单，测试结果与碾压层压实干密度具有     

坝料密度对坝体变形影响研究

坝料的干密度对坝体的变形有较大影响。结合积石峡水电站面板堆石坝,采用三种不同干密度的坝料进行了大型三轴试验和坝体三维有限元计算。试验和计算结果表明,干密度对坝料的应力变形特性有一定影响,即随着干密度的增加坝料的强度有所增加,坝体的沉降和变形随着干密度的增大而减小。研究结果为合理确定积石峡水电站面板堆石坝的施工参数提供了依据。