西藏山南地區某土石壩材料滲透性能試驗研究

李冰妮　白興鋒　劉立鵬

(西藏自治區水利電力規劃勘測設計研究院，西藏 拉薩　850000)

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·水利工程·

西藏山南地區某土石壩材料滲透性能試驗研究

李冰妮白興鋒劉立鵬

(西藏自治區水利電力規劃勘測設計研究院，西藏 拉薩850000)

利用大型試驗裝置，研究了西藏山南地區某水庫工程土石壩滲透特性，得到了壩殼料、過渡層及覆蓋層滲透系數和水力破壞比降，研究結果為土石壩滲控措施設計及滲流穩定性分析提供了基礎數據。

水庫，土石壩，滲透試驗，穩定性

0　引言

水庫位于西藏中南部地區，山南地區乃東縣境內的雅魯藏布江右岸一級支流雅礱河上游格曲上。工程距乃東縣亞堆鄉曲德貢村3 km，距山南地區行署所在地澤當鎮47 km，距西藏自治區首府駐地拉薩195 km。該水庫屬Ⅲ等中型工程，總庫容為2 206萬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383.7 m。對于粗粒土的滲透試驗，大量專家學者開展了相關研究[1-4]。朱國勝等人通過二維滲流有限元程序對寺坪混凝土面板砂礫石壩壩體滲流場進行分析得到過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儀，對過渡料和排水體進行反濾試驗[5]。水布埡水電站混凝土面板堆石壩高達233 m，墊層料的良好性能對于大壩的變形和滲流控制極為重要，張家發等人對其開展了一系列的滲透變形試驗[6]。朱國勝等人對寬級配粗粒土滲透試驗尺寸效應及邊壁效應進行了詳盡的研究[7]。

利用大型試驗裝置對西藏山南地區某水庫工程土石壩滲透特性進行了試驗研究，得到了壩殼料、過渡層及覆蓋層滲透系數和水力破壞比降。研究結果對于后續土石壩滲控措施設計及滲流穩定性分析提供了基礎數據，對其他類似工程的壩料滲透特性試驗可提供一定的參考。

1　試驗土料及級配

表1　工程壩料室內試驗級配

壩殼料(庫區料場和亞桑料場)的制樣干密度按照相對密度為0.8和0.83控制，過渡層料與覆蓋層采用相對密度為0.8對應的干密度作為制樣控制干密度。室內控制干密度如表2所示。

表2　壩料室內控制干密度

2　試驗儀器及方法

試驗均依據SL 237—1999土工試驗規程和DL/T 5356—2006水電水利工程粗粒土試驗規程進行。滲透及滲透穩定性試驗在大型垂直滲透變形儀(φ300 mm)中進行，筒身透明，可直接觀察試驗過程現象，進出口和中間均設有測壓管，用來量測試樣實際承受的水頭。滲流方向由下向上。

為保證試樣的均勻性，制樣時分兩層均勻地將土料裝入儀器內擊實，試樣采用滴水飽和。試驗過程中，分級施加水頭，由小逐漸加大，每級水頭維持時間一般在30 min～60 min左右。

試驗過程中，每施加一級水頭，在讀取上、下游水頭的同時，測量滲流量,并透過有機玻璃筒身觀察試樣沿壁及試樣下游出口的滲流情況。

滲透及滲透穩定試驗的終止(試驗結束)比降，主要根據觀察到如下現象之一為標準：

1)滲流出口水色連續渾濁；

2)下游出口，連續不斷地帶出細顆粒，并呈束狀流出；

3)沿儀器壁觀察到細顆粒在大空隙中不斷跳動并帶出；

4)J—V曲線斜率明顯偏離45°。

3　試驗結果

采用直管涌儀對壩料共進行6組垂直滲透及滲透穩定試驗。表3為雅礱水庫工程壩料滲透及滲透穩定試驗結果，圖1，圖2為滲透及滲透穩定試驗J—V曲線。

表3　壩基壩料滲透及滲透穩定試驗結果

由表3及圖1，圖2可知，當相對密度Dr=0.8時，壩殼料(庫區料場)的滲透系數為3.52×10-1cm/s，破壞水力比降為0.21，壩殼料(亞桑料場)的滲透系數為5.50×10-1cm/s，破壞水力比降為0.20。當相對密度Dr=0.83時，壩殼料(庫區料場)的滲透系數為3.00×10-1cm/s，破壞水力比降為0.23，壩殼料(亞桑料場)的滲透系數為4.10×10-1cm/s，破壞水力比降為0.24。過渡料的滲透系數為2.81×10-2cm/s，覆蓋層的滲透系數為1.90×10-1cm/s。

4　結語

利用大型試驗裝置對西藏山南地區某水庫工程土石壩滲透特性進行了試驗研究，得到了壩殼料、過渡層及覆蓋層滲透系數和水力破壞比降。研究結果對于后續土石壩滲控措施設計及滲流穩定性分析提供了基礎數據，對其他類似工程的壩料滲透特性試驗可提供一定的參考。

[1]郭慶國.粗粒土的工程特性及應用[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的尺寸效應研究[J].巖土力學,2008,29(sup):563-566.

[3]張家發,定培中,張偉,等.水布埡面板堆石壩過渡料設計及其滲透變形特性研究[J].長江科學院院報,2009,26(10):1-6.

[4]劉杰.土石壩滲流控制理論基礎及工程經驗教訓[M].北京:中國水利水電出版社,2006.

[5]朱國勝,張偉.寺坪混凝土面板壩過渡料反濾試驗研究[J].湖北水力發電,2007(3):14-16.

[6]張家發,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研究[J].巖土力學,2009,30(10):3145-3150.

[7]朱國勝,張家發,陳勁松,等.寬級配粗粒土滲透試驗尺寸效應及邊壁效應研究[J].巖土力學,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，高級工程師

TV441

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