李冰妮　白興鋒　劉立鵬

(西藏自治區(qū)水利電力規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，西藏 拉薩　850000)

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·水利工程·

西藏山南地區(qū)某土石壩材料滲透性能試驗(yàn)研究

李冰妮白興鋒劉立鵬

(西藏自治區(qū)水利電力規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，西藏 拉薩850000)

利用大型試驗(yàn)裝置，研究了西藏山南地區(qū)某水庫(kù)工程土石壩滲透特性，得到了壩殼料、過(guò)渡層及覆蓋層滲透系數(shù)和水力破壞比降，研究結(jié)果為土石壩滲控措施設(shè)計(jì)及滲流穩(wěn)定性分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

水庫(kù)，土石壩，滲透試驗(yàn)，穩(wěn)定性

0　引言

水庫(kù)位于西藏中南部地區(qū)，山南地區(qū)乃東縣境內(nèi)的雅魯藏布江右岸一級(jí)支流雅礱河上游格曲上。工程距乃東縣亞堆鄉(xiāng)曲德貢村3 km，距山南地區(qū)行署所在地澤當(dāng)鎮(zhèn)47 km，距西藏自治區(qū)首府駐地拉薩195 km。該水庫(kù)屬Ⅲ等中型工程，總庫(kù)容為2 206萬(wàn)m3，正常蓄水位4 130.00 m。攔河大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻砂礫石壩，壩頂高程4 134.40 m，最大壩高73.5 m，壩頂長(zhǎng)383.7 m。對(duì)于粗粒土的滲透試驗(yàn)，大量專家學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)研究[1-4]。朱國(guó)勝等人通過(guò)二維滲流有限元程序?qū)λ缕夯炷撩姘迳暗[石壩壩體滲流場(chǎng)進(jìn)行分析得到過(guò)渡料在最不利工況下所承受的滲透坡降，利用大型滲透變形試驗(yàn)儀，對(duì)過(guò)渡料和排水體進(jìn)行反濾試驗(yàn)[5]。水布埡水電站混凝土面板堆石壩高達(dá)233 m，墊層料的良好性能對(duì)于大壩的變形和滲流控制極為重要，張家發(fā)等人對(duì)其開(kāi)展了一系列的滲透變形試驗(yàn)[6]。朱國(guó)勝等人對(duì)寬級(jí)配粗粒土滲透試驗(yàn)尺寸效應(yīng)及邊壁效應(yīng)進(jìn)行了詳盡的研究[7]。

利用大型試驗(yàn)裝置對(duì)西藏山南地區(qū)某水庫(kù)工程土石壩滲透特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到了壩殼料、過(guò)渡層及覆蓋層滲透系數(shù)和水力破壞比降。研究結(jié)果對(duì)于后續(xù)土石壩滲控措施設(shè)計(jì)及滲流穩(wěn)定性分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)其他類似工程的壩料滲透特性試驗(yàn)可提供一定的參考。

1　試驗(yàn)土料及級(jí)配

表1　工程壩料室內(nèi)試驗(yàn)級(jí)配

壩殼料(庫(kù)區(qū)料場(chǎng)和亞桑料場(chǎng))的制樣干密度按照相對(duì)密度為0.8和0.83控制，過(guò)渡層料與覆蓋層采用相對(duì)密度為0.8對(duì)應(yīng)的干密度作為制樣控制干密度。室內(nèi)控制干密度如表2所示。

表2　壩料室內(nèi)控制干密度

2　試驗(yàn)儀器及方法

試驗(yàn)均依據(jù)SL 237—1999土工試驗(yàn)規(guī)程和DL/T 5356—2006水電水利工程粗粒土試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行。滲透及滲透穩(wěn)定性試驗(yàn)在大型垂直滲透變形儀(φ300 mm)中進(jìn)行，筒身透明，可直接觀察試驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)象，進(jìn)出口和中間均設(shè)有測(cè)壓管，用來(lái)量測(cè)試樣實(shí)際承受的水頭。滲流方向由下向上。

為保證試樣的均勻性，制樣時(shí)分兩層均勻地將土料裝入儀器內(nèi)擊實(shí)，試樣采用滴水飽和。試驗(yàn)過(guò)程中，分級(jí)施加水頭，由小逐漸加大，每級(jí)水頭維持時(shí)間一般在30 min～60 min左右。

試驗(yàn)過(guò)程中，每施加一級(jí)水頭，在讀取上、下游水頭的同時(shí)，測(cè)量滲流量,并透過(guò)有機(jī)玻璃筒身觀察試樣沿壁及試樣下游出口的滲流情況。

滲透及滲透穩(wěn)定試驗(yàn)的終止(試驗(yàn)結(jié)束)比降，主要根據(jù)觀察到如下現(xiàn)象之一為標(biāo)準(zhǔn)：

1)滲流出口水色連續(xù)渾濁；

2)下游出口，連續(xù)不斷地帶出細(xì)顆粒，并呈束狀流出；

3)沿儀器壁觀察到細(xì)顆粒在大空隙中不斷跳動(dòng)并帶出；

4)J—V曲線斜率明顯偏離45°。

3　試驗(yàn)結(jié)果

采用直管涌?jī)x對(duì)壩料共進(jìn)行6組垂直滲透及滲透穩(wěn)定試驗(yàn)。表3為雅礱水庫(kù)工程壩料滲透及滲透穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果，圖1，圖2為滲透及滲透穩(wěn)定試驗(yàn)J—V曲線。

表3　壩基壩料滲透及滲透穩(wěn)定試驗(yàn)結(jié)果

由表3及圖1，圖2可知，當(dāng)相對(duì)密度Dr=0.8時(shí)，壩殼料(庫(kù)區(qū)料場(chǎng))的滲透系數(shù)為3.52×10-1cm/s，破壞水力比降為0.21，壩殼料(亞桑料場(chǎng))的滲透系數(shù)為5.50×10-1cm/s，破壞水力比降為0.20。當(dāng)相對(duì)密度Dr=0.83時(shí)，壩殼料(庫(kù)區(qū)料場(chǎng))的滲透系數(shù)為3.00×10-1cm/s，破壞水力比降為0.23，壩殼料(亞桑料場(chǎng))的滲透系數(shù)為4.10×10-1cm/s，破壞水力比降為0.24。過(guò)渡料的滲透系數(shù)為2.81×10-2cm/s，覆蓋層的滲透系數(shù)為1.90×10-1cm/s。

4　結(jié)語(yǔ)

利用大型試驗(yàn)裝置對(duì)西藏山南地區(qū)某水庫(kù)工程土石壩滲透特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到了壩殼料、過(guò)渡層及覆蓋層滲透系數(shù)和水力破壞比降。研究結(jié)果對(duì)于后續(xù)土石壩滲控措施設(shè)計(jì)及滲流穩(wěn)定性分析提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)其他類似工程的壩料滲透特性試驗(yàn)可提供一定的參考。

[1]郭慶國(guó).粗粒土的工程特性及應(yīng)用[M].鄭州:黃河水利出版社,1999.

[2]李翀,何昌榮,王琛,等.粗粒料大型三軸試驗(yàn)的尺寸效應(yīng)研究[J].巖土力學(xué),2008,29(sup):563-566.

[3]張家發(fā),定培中,張偉,等.水布埡面板堆石壩過(guò)渡料設(shè)計(jì)及其滲透變形特性研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2009,26(10):1-6.

[4]劉杰.土石壩滲流控制理論基礎(chǔ)及工程經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2006.

[5]朱國(guó)勝,張偉.寺坪混凝土面板壩過(guò)渡料反濾試驗(yàn)研究[J].湖北水力發(fā)電,2007(3):14-16.

[6]張家發(fā),定培中,張偉,等.水布埡面板堆石壩墊層料滲透與滲透變形特性試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué),2009,30(10):3145-3150.

[7]朱國(guó)勝,張家發(fā),陳勁松,等.寬級(jí)配粗粒土滲透試驗(yàn)尺寸效應(yīng)及邊壁效應(yīng)研究[J].巖土力學(xué),2012,33(9):2569-2574.

Experimental study of earth-rock seepage characteristic of a project in Tibet

Li BingniBai XingfengLiu Lipeng

(TibetHydropowerPlanningandDesignInstitute,Lhasa850000,China)

The seepage characteristic of earth-rock in Shannan region in Tibet was studied. The permeability and hydraulic failure gradient ratio of material of dam-shell, transition layer and overburden are researched. The results provide the basic data for the seepage control design and stability analysis of embankment dam.

reservoir, earth and rockfill dam, permeability test, stability

1009-6825(2016)23-0221-03

2016-06-05

李冰妮(1983- )，女，助理工程師；白興鋒(1978- )，男，工程師；劉立鵬(1983- )，男，高級(jí)工程師

TV441

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