掺砾量对砾石土心墙堆石坝稳定的影响研究

本文通过改变掺砾土心墙的掺砾量大小,进而研究其对掺砾土心墙堆石坝渗流及稳定的影响。研究结果表明:随着掺砾土心墙的掺砾量发生改变,坝体总水头分布会出现突变现象,其发生的部位均为坝体上部过渡层与掺砾土心墙处;其中越靠近坝体上部,变化趋势越明显;随着掺砾量的增加,其掺砾土心墙处渗透系数也逐渐增加,导致其突变的现象也更加明显;掺砾土心墙材料发生改变将导致坝体内水头分布出现变化,进而改变其坝体内部的孔隙水压力,以致于影响坝体的安全稳定性系数,并得出坝体安全系数随着掺砾土心墙掺砾量的增加而逐渐增加。     

掺砾心墙料的中三轴渗透试验

为获得掺砾心墙料在复杂应力状态下的渗透性能,采用改进的中三轴仪进行了掺砾心墙料的渗透试验,研究了不同围压、土石比和水头差对掺砾心墙料渗透系数的影响。试验结果表明:土体围压越大,掺砾心墙料渗透系数越小,呈负指数形式递减;当围压增大到一定值时,土体很难被进一步压密,掺砾心墙料渗透系数基本不变;土石比越小,掺砾心墙料渗透系数越大,当砾石含量超过某一值时,掺砾心墙料渗透系数迅速增大;水头差较小时,不同的水头差对掺砾心墙料渗透系数几乎没有影响。     

糯扎渡水电站心墙料现场碾压试验及掺砾工艺研究

糯扎渡水电站心墙堆石坝坝高261．5m,同等坝型高度全国第一,世界第四。采用风化料掺硬岩（角砾岩或花岗岩）碎石料作心墙防渗料,国内尚属首次,国际上也不多见。在可行性研究及招标设计阶段,为论证风化混合料掺35％硬岩料（以下简称掺砾料）作为心墙防渗料的可行性、可靠性,进行了Ⅰ、Ⅱ期现场碾压试验及掺砾工艺试验研究,得出混合料天然含水率在14．5～23％范围的混合料掺入55％的角砾岩碎石料具有可掺性及可碾性,掺砾后心墙料压实性得到明显改善,通过混掺工艺试验确定掺砾料土石厚度比为0．5：1．05,不仅简化了施工工艺,而且心墙料的压实性、渗透性及强度可满足高心墙堆石坝的设计要求。     

掺砾料心墙砾石土压实性能研究

两河口水电站大坝为295m高心墙堆石坝,土料来源分散,均一性差,颗粒偏细,需掺砾改性。心墙填筑质量直接关系到整个坝体的安全运行,针对设计提出填筑质量采用全料压实度和细料压实度双控等多项质量控制参数,围绕土料的使用及填筑质量控制标准的确定,通过系列试验研究,提出了掺砾心墙砾石土随掺砾量变化的击实特性及细料压实度范围值,为设计确定控制参数提供依据。     

糯扎渡水电站心墙土料掺砾工艺及质量控制技术

通过对糯扎渡水电站心墙堆石坝进行大量防渗土料掺入人工砾石的试验,研究不同掺砾比例下掺砾土料的各种工程特性,寻求该工程防渗土料要求的掺砾比例.研究成果表明,掺砾土料砾石含量宜控制在30％～40％左右.     

掺砾心墙料冻融循环试验研究进展

在季节性或者常年性冻土区心墙坝施工过程中,掺砾心墙料受冻融循环作用的影响,其强度、变形、渗透性等会发生改变,与冻融循环次数、冻结温度、含水率、围压及前期固结状态密不可分。目前,针对冻融循环下黏土力学性能的变化开展试验研究较多,而寒区的筑坝掺砾心墙料冻融特性研究相对较少,本文总结了部分黏土和掺砾心墙料冻融循环试验研究方面的成果,并对今后的掺砾心墙料试验研究工作提出合理化建议。     

心墙土料不同掺砾量性能研究

以某水电站开展的不同掺砾量心墙土料的物理力学性能研究为背景,深入探讨心墙土料在不同掺砾量的各项性能及相关性研究;随着掺砾量的增加,最大干密度增加,最优含水率降低,渗透系数增加(防渗性能降低),破坏坡降降低、压缩模量增大,力学性能提高。骨架形成点是心墙土料物理力学性能变化的显著判别点,可采取博弈原理对最佳的心墙土料进行判别确定,选取最佳掺砾量的心墙土料。     

两河口水电站心墙防渗料掺砾试验

为改善作为心墙防渗料的含砾低液限黏土的强度和变形性质,对两河口水电站300 m级心墙堆石坝防渗料进行掺砾研究,分别进行了击实试验和力学性质试验。试验结果表明:随着掺砾比增大,心墙防渗料的最大干密度逐渐增大,最优含水率逐渐减小;掺砾比为40%的心墙防渗料的变形和强度性质较好,临界水力梯度最高;掺砾比为30%和40%的心墙防渗料的渗透系数更接近规范要求。推荐两河口水电站心墙堆石坝心墙防渗料的掺砾比为40%。     

砾石土心墙料不同工况击实特性研究

介绍两河口水电站295m高心墙堆石坝心墙料击实性试验研究。心墙土料场多,料源分散,均一性差,土料颗粒偏细,需掺砾改性。掺砾料在不同仪器尺寸、不同击实功能工况下,击实最大干密度随掺砾量的增加而增大,当掺砾量增大到一定数值后,随着掺砾量的增大,最大干密度趋于稳定或反而出现下降,掺砾量为70%时出现峰值。而击实最优含水率则随掺砾量的增加而减小。最大干密度、最优含水率与掺砾量具有良好的线性关系。从防渗角度出发,综合考虑施工过程中的各种影响因素,设计要求砾石含量上限值为50%。     

不同掺砾量对黏土心墙的影响

为考察西南地区某黏土心墙坝在不同心墙掺砾水平下心墙的工作性态与安全情况,进而确定心墙坝掺砾施工方案,采用三维有限元方法,在不同的掺砾量水平之下,充分考虑掺砾量的增加对心墙渗透性与变形强度的影响,采用双线法计算各掺砾方案下的湿化变形,研究了大坝完建期及蓄水运行时心墙水平与竖向位移的变化规律,同时采用拱效应系数分析心墙拱效应的变化情况。研究结果表明:当掺砾量控制在50%以下时,伴随掺砾量增加,心墙的沉降变形减少,顺河流向变形减少,使心墙拱效应得到改善;当掺砾量大于50%时,掺砾对心墙的沉降变形与拱效应的抑制作用减弱,同时心墙顺河流向变形量增加。鉴于对于黏土心墙工作性态的综合考虑,建议相应工程中心墙料掺砾量宜小于50%。     

掺砾风化料作为高坝心墙防渗体的试验研究

结合糯扎渡水电站260 m级高坝心墙防渗料采用风化料及掺砾风化料的现场碾压试验,进行了现场渗透及现场大型直剪试验研究,风化料及掺砾风化料的室内外试验垂直渗透系数和水平渗透系数均小于i×10-5cm/s,两种料的渗透性均满足工程要求。风化料经掺砾后,其抗剪强度得到良好改善,有利于降低高坝建成蓄水后心墙的变形量,使之与堆石的变形协调。     

糯扎渡大坝砾石土料掺合施工工艺

1 工程概况 糯扎渡水电站大坝为掺砾石土心墙堆石坝,坝体基本剖面为中央直立心墙形式,最大坝高为261.5 m,在目前已建和在建的同类坝中属亚洲第一、世界第三的高坝.大坝心墙720 m高程以下为掺砾土料,总填筑量约300万m3,720 m高程以上为不掺砾的天然混合土料,填筑量约165万m3.砾石土料由天然的混合土料与人工加工系统生产的砾石料按重量比掺合而成,掺合比例为:土料∶砾石料=65∶35.大坝掺砾土料在掺合场制备成品回采上坝.     

砾石土料含砾量及含水率动态精准调整技术研究

两河口水电站砾石土心墙堆石坝,土料来源复杂,天然含砾量及含水率波动范围大,对大坝心墙施工质量影响较大,因此提出了砾石土含砾量及含水率动态精准调整技术。通过试验检测和计算分析,动态调整掺砾量及补水量,掺配后的砾石土料P5含量和含水率稳定受控。试验检测成果验证了该动态精准调整技术可行性和有效性。     

糯扎渡心墙堆石坝防渗土料研究

通过大量的试验研究和工程类比，论证了糯扎渡水电站工程防渗土料采用掺砾料的必要性，并初步确定掺砾比例和土料压实标准；通过对试验成果的整理分析，提出了糯扎渡工程掺砾土料的工程特性参数；研究成果表明．采取一定的工程措施后，糯扎渡的所选土料场的土料可以满足坝高260m级心墙堆石坝防渗土料的要求。     

300m级高土石坝心墙直—斜轴线布置型式选择中的渗流和静动力计算分析

据不完全统计,世界上已建和在建的坝高在230m以上的当地材料坝共有12座,其防渗体布置一般采用土质斜心墙和直心墙两种型式。拟建的某心墙堆石坝高310m,属于超高坝,其心墙面临两种轴线布置型式选择。通过渗流有限元计算知,斜心墙型式坝体坡降较直心墙的大,但两种型式坝体和坝基各区域水力坡降均未超过允许渗透坡降。静力计算表明,斜心墙型式的心墙抗水力劈裂性能比直心墙略好,但由于采取了在黏土心墙料中掺砾的措施,两种型式的心墙抗水力劈裂能力都有保证。动力分析表明,两种型式坝体抗震性能相当,由于坝址区的基本烈度并不高,动力反应都不强烈。计算表明,渗流、静力、动力问题都不是心墙型式选择的决定性因素,但斜心墙的基础处理范围、坝体填筑工程量大,导致投资增加,故推荐直心墙方案。     

金沙江塔城水电站大坝黏土心墙掺合料特性研究

金沙江塔城水电站大坝为黏土心墙堆石坝,大坝所用土料多为纯黏土、含少量砾,其强度等物理力学指标不能满足高坝心墙防渗填料的要求,需掺砾提高或改善其物理力学性能。为此,选择代表性料场黏土料与其他各料场的砂砾料按不同的掺合比例,进行重型击实、大型压缩、中型三轴、渗透等试验。结果表明：黏土料在掺砾后其物理力学性能指标发生很大变化,当掺砾比例在60%时,掺后料具有低压缩性和较高的抗剪强度,各项物理力学指标均符合或基本符合规范要求,可以用做大坝心墙防渗料。     

砾质土心墙料蠕变对坝体应力变形的影响

针对砾质土蠕变特性的研究成果较少,原因在于砾质土含有大量渗透性较低的细粒,大试样固结排水效果差,难以获得较好的蠕变试验成果。采用在砾质土大型三轴试样中钻孔灌砂以加速试样的排水固结的方法,进行了某高土质心墙堆石坝砾质土心墙料的蠕变试验,获得了砾质土心墙料的蠕变模型及参数,建立了高心墙坝的三维有限元模型,采用非线性有限元研究了砾质土心墙料蠕变特性对坝体应力变形的影响。研究成果表明:九参数幂级数蠕变模型能较好地描述砾质土的蠕变特性;上、下游坝壳的蠕变对心墙自身变形的影响较小,需要在坝体应力变形计算中考虑心墙料蠕变的影响;当心墙料的蠕变速率快于周围堆石体时,蠕变效应会进一步增加心墙拱效应,反之,蠕变效应会减小心墙拱效应。     

风化料掺砾作为高坝心墙防渗体的研究

糯扎渡水电站料场天然风化料砾石易破碎,遇水软化明显。针对高坝心墙防渗要求,采用风化料人工掺砾可行性研究表明,掺砾及增加击实功能可提高土料的干密度,风化料控制掺砾35%和选用1 470 kJ/m3击实功能做为高坝填筑控制标准比较合理,并采用重型机具碾压密实,其渗透性能满足k小于1×10-5cm/s的要求,风化料的压缩模量和抗剪强度也有明显提高。建议心墙施工时应采用压实度控制,以确保工程质量。     

高心墙堆石坝掺砾心墙料振动孔隙水压力计算模型研究

天然防渗土料一般无法满足200ｍ级以上超高心墙堆石坝强度和变形的要求,在超高心墙堆石坝建设时通常采用掺砾对天然防渗土料进行改性,以提高心墙料的强度和变形特性。在高地震烈度区,高心墙堆石坝的抗震安全性是重要问题,有效应力法是全面评价高坝抗震安全性的一种重要方法,而目前尚没有振动孔压模型可直接用于高坝掺砾心墙料的计算。根据研究揭示的掺砾土料振动孔压增长的增长规律和材料动力试验,提出一个超高心墙堆石坝掺砾心墙料振动孔压模型,模型能真实反应材料动力特性,而且参数确定方便,计算效率高。将模型应用于长河坝心墙堆石坝,得到了大坝地震过程中振动孔隙水压力和超孔压比的分布规律,为类似高土石坝工程建设提供了参考。     

掺砾土用作心墙料的静态特性试验研究

根据糯扎度心墙料高压三轴试验,结合已有的试验研究成果,对掺砾混合土料用作高坝心墙防渗料的静态力学性能,进行了较为系统的论述,指出了其应力应变关系呈现硬化型,以及土样在不同围压,不同砾石含量下表现出的不同力学特性.对今后土石坝工程心墙料的选取有一定的指导意义.