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        色薩拉龍均質(zhì)土壩壩體破壞分析

        2012-03-30 10:43:06劉志遠(yuǎn)張文佳
        東北水利水電 2012年4期
        關(guān)鍵詞:粘粒密度計(jì)料場(chǎng)

        劉志遠(yuǎn),張文佳

        (1.中國(guó)葛洲壩集團(tuán)國(guó)際工程有限公司,北京 100022;2.中國(guó)大唐集團(tuán)科技工程有限公司,北京 100097)

        1 壩址地形地質(zhì)條件

        色薩拉龍灌溉工程位于老撾中部,擋水壩為一均質(zhì)土壩,項(xiàng)目任務(wù)是灌溉。

        工程區(qū)地貌為丘陵環(huán)繞的谷地,有兩條河流在谷底中間穿過(guò):Xe Pone河為南北流向,色薩拉龍河為東西流向,匯入Xe Pong河。灌區(qū)地貌為自東至西,由南向北逐漸降低。擋水壩修建在色薩拉龍河一個(gè)埡口處,利用天然地勢(shì),實(shí)現(xiàn)自流灌溉。

        工程區(qū)為三疊紀(jì)晚期-白堊紀(jì)陸相或近海相的砂巖、礫巖,夾薄煤層,許多地帶覆蓋有剝蝕堆積物。壩址區(qū)范圍內(nèi)地層巖性自上而下為:沖積層(Q4al)、上更新統(tǒng)(Q3)砂質(zhì)粘土和粘土、中生代三疊系~侏羅系(T~J)粉砂巖、砂巖,壩基坐落在基巖上。

        2 壩體破壞問(wèn)題

        越南公司在2002年工程實(shí)施期間,已經(jīng)完成大壩右岸填筑約1200 m,填筑高度約1~9 m。但隨后在壩體遇水的情況下,已完成填筑的部分出現(xiàn)了嚴(yán)重的滲漏情況,迫使工程停工。在對(duì)原壩體現(xiàn)場(chǎng)查勘時(shí)發(fā)現(xiàn),壩體表面遍布孔洞,洞徑以2~20 cm為主,個(gè)別可達(dá)30~50 cm。而且,壩面形成多條小沖溝,寬1.5~2.0 m左右,深約1.0~1.6 m。另外,相關(guān)建筑物也因土質(zhì)問(wèn)題而遭到破壞,如渠道面板背面土體。

        根據(jù)以上可以判斷出,色薩拉龍壩址的土料存在問(wèn)題,為了探究出上述問(wèn)題的根本原因,中方工程師專門從老撾現(xiàn)場(chǎng)提取了450 kg的土樣運(yùn)回國(guó)內(nèi)進(jìn)行土工試驗(yàn)。

        3 破壞原因分析

        越南公司填筑壩體的土料主要是粘土、砂質(zhì)粘土,為坡、殘積或沖積物。對(duì)原來(lái)3個(gè)料場(chǎng)的土料取土分析情況如下:

        1)A料場(chǎng)。土工試驗(yàn)結(jié)果表明:A料場(chǎng)土顆粒以粉粒、粘粒為主,但粘粒中約93.8%為膠粒成分。土粒比重平均值為2.72,塑性指數(shù)平均值為20.1,最大干密度平均值為1.76 g/cm3,最優(yōu)含水率平均值為16.3%,而土的平均含水率僅為4.9%,遠(yuǎn)低于最優(yōu)含水率,考慮土樣為擾動(dòng)樣,為現(xiàn)場(chǎng)原狀封裝,土的含水率可能有一定誤差。

        2)B料場(chǎng)。從B料場(chǎng)取回的土樣土顆粒也是以粉粒、粘粒為主,粘粒中約81.8%為膠粒成分。土粒比重平均值為2.73,塑性指數(shù)平均值為21.6,最大干密度平均值為1.80 g/cm3,最優(yōu)含水率平均值為15.6%,而土的平均含水率僅為5.2%,遠(yuǎn)低于最優(yōu)含水率。

        3)壩體填筑土料。壩體填筑土顆粒同樣是以粉粒、粘粒為主,粘粒中約83.9%為膠粒成分。土粒比重平均值為2.71,塑性指數(shù)平均值為20.2,最大干密度平均值為1.77 g/cm3,最優(yōu)含水率平均值為16.9%,而土的平均含水率僅為6.2%,遠(yuǎn)低于最優(yōu)含水率。

        對(duì)A料場(chǎng)及壩體土樣進(jìn)行了物理力學(xué)性試驗(yàn),結(jié)果顯示:A料場(chǎng)土的pH值平均為6.52,易溶鹽含量平均為0.35 g/kg,自由膨脹率為40%~44%,具有弱膨脹性;壓縮系數(shù)平均值為0.285 MPa-1,具有中等壓縮性,壓縮模量平均值為6.06 MPa;三軸(CU)有效凝聚力平均值為 34.65 kPa,有效摩擦角平均值為15.35°;滲透性為微滲透。分散性試驗(yàn)分別采用針孔、土塊、雙密度計(jì)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果不一致,針孔試驗(yàn)顯示為過(guò)渡性土,而土塊和雙密度計(jì)試驗(yàn)表明為非分散性土。

        對(duì)B料場(chǎng)及壩體回填土進(jìn)行了同樣的物理力學(xué)試驗(yàn),結(jié)果顯示:B料場(chǎng)土的pH值平均為7.34,易溶鹽含量平均為0.4 g/kg,自由膨脹率平均值為46%,具有弱膨脹性;壓縮系數(shù)平均值為0.305 MPa-1,具有中等壓縮性,壓縮模量平均值為5.58 MPa;三軸(CU)有效凝聚力平均值為 17.87 kPa,有效摩擦角平均值為20.5°;滲透性為微滲透;分散性試驗(yàn)分別采用針孔、土塊、雙密度計(jì)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果略不一致,土樣試驗(yàn)顯示為過(guò)渡性土——分散性土。

        壩體填筑土的pH值平均為8.46,易溶鹽含量平均為0.7 g/kg,自由膨脹率平均值為49%,具有弱膨脹性;壓縮系數(shù)平均值為0.364 MPa-1,具有中等壓縮性,壓縮模量平均值為4.468 MPa;三軸(CU)有效凝聚力平均值為12.89 kPa,有效摩擦角平均值為20.4°;滲透性為微滲透;分散性試驗(yàn)分別采用針孔、土塊、雙密度計(jì)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果不一致,針孔試驗(yàn)顯示為過(guò)渡性土(僅有個(gè)別顯示為非分散性),而土塊和雙密度計(jì)試驗(yàn)表明為分散性土。

        從以上的試驗(yàn)結(jié)果分析:A料場(chǎng)、B料場(chǎng)土粘粒中以膠體顆粒(粒徑小于0.002 mm)為主,平均占比為82%~94%,因此,土具有膠質(zhì)特性;另外,土料最優(yōu)含水量大于天然含水量,都具有中等壓縮性,弱膨脹性,透水性差,而從分散性看,A料場(chǎng)土料分散性不明顯,而B料場(chǎng)分散性較明顯,為分散性土。壩體土和B料場(chǎng)土特性較為相似,具有中等壓縮性,弱膨脹性,透水性差,分散性也較明顯,為分散性土。因此,初步判斷壩體土主要是由B料場(chǎng)土填筑而成,從現(xiàn)場(chǎng)A,B料場(chǎng)的開采情況也印證了這一點(diǎn)。

        因壩體填筑料具有分散性、弱膨脹性,在雨季(尚未經(jīng)歷蓄水)壩體受雨水的沖蝕、淋濾,土體分散、膨脹,是壩體形成許多孔洞的主要原因。因此,料場(chǎng)土料不適宜直接做為壩體填筑料,須經(jīng)采用一定的處理措施后方能使用。

        [1]陳洪蓮.老撾色薩拉龍?jiān)敿?xì)設(shè)計(jì)報(bào)告[D].中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,2011.

        [2]盧廷浩.土力學(xué)[M].南京:河海大學(xué)出版社,2006.

        [3]陳曉平,錢波.土力學(xué)試驗(yàn)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2011.

        [4]Xesalalong Feasibility Research Report[D].越南水資源研究所,1999.

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