津桥湖粘土心墙坝反滤料的材料级配的论文

时间:2018-08-08 08:45:03 材料毕业论文 我要投稿

津桥湖粘土心墙坝反滤料的材料级配的论文

  1概述。

津桥湖粘土心墙坝反滤料的材料级配的论文

  考虑土石坝填筑料的散粒体特性, 渗透水流经过两层级配相差较大的填筑层以及渗流流出部位,可将细小颗粒带出,从而造成管涌和流土的发生。 据国内外统计, 由于渗流(特别是反滤设施设计不当),造成土石坝破坏的情况已占全部土石坝失事总数的 40%.

  在土石坝中, 为达到防止坝体发生渗透破坏的目的,需要合适部位设置反滤层。反滤料的材料多为砂或砂砾,其作用为:滤土,即满足被保护土料不会流失;排水,即保证渗流通道顺畅;能使土质防渗体出现的裂缝自愈。本论文参照土石坝设计规范中的谢拉德准则及太沙基准则, 结合四川省巴中市津桥湖粘土心墙坝,设计其反滤料的材料级配。

  2工程概况。

  四川省巴中市津桥湖水库位于巴中市城区,坝体包括粘土心墙挡水坝体和“以堤代路”的公路培厚体,粘土心墙坝坝顶轴线长 128.77m,坝顶高程 384.00m,最大剖面建基面高程 355.00m,截水槽底高程 350.00m, 最大坝高 34.00m, 坝顶宽度取5m.

  公路培厚体主要在粘土心墙坝下游填筑堆石体至公路路面高程。 填筑体轴线长 155.90m,路面高 程 395.55m. 填 筑 体 最 大 剖 面 建 基 面 高 程355.00m,最大填筑体高 40.55m,公路宽度 30.00m.

  其具体的坝体分区如下:

  心墙顶高程定为 383.60m,顶宽 4.0m,上下游坡比均为 1:0.3. 心墙底部设置截水槽,截水槽底部放在密实的强风化基岩层上,底高程 350.00m.

  沿截水槽底部做基础帷幕灌浆防渗, 灌浆深度深入地基相对不透水层下 5m. 心墙上、下游侧设置反滤层;下游侧铺设一层土工膜与心墙联合防渗。

  截水槽底部周边用 10cm 厚 M75 砂浆封闭, 并在底部设混凝土刺墙。反滤层上游为上游坝壳区,其上游坡比为 1:2.4;反滤料下游为下游坝壳区(即公路填充区),其上下游坡比分别为 1:1.6 和 1:1;最下游部分为下游堆石区, 其下游坡比为 1:1.6;下游坝壳区与下游堆石区与地基接触的部分,设置排水区。

  具体坝体结构见图 1 所示。

  3反滤料颗粒级配设计。

  3.1防渗体两侧第一层反滤料设计。

  第一步:作出被保护土料的粒径级配曲线,判断被保护土的分类。根据成勘院巴中实验室提供的心墙料颗粒级配组成(见表 1),做出被保护土料的粒径级配曲线见图 2.

  由于被保护土料中,粗粒(大于 4.75mm)的含量为 23.55%, 需要选取细料部分, 调整其级配曲线;调整后,粒径小于 0.075mm 的颗粒占调整后的被保护土料的 72.24%,则被保护土为 2 类土。

  第二步:根据滤土要求,确定反滤层的允许最大 D15 值。

  D15≤0.7mm

  式中:D15 为反滤料中, 小于该粒径的颗粒质量占总量的 15%,mm.

  第三步:根据排水准则,确定反滤层的允许最小 D15 值。

  D15≥0.1mm;D15≥4d85

  式中:d15 位被保护土料中, 小于该粒径的颗粒质量占总量的 15%,mm.

  根据图 2 心墙料的材料级配曲线, 得到 d15=0.0045mm,则反滤层的 D15 值≥0.1mm.

  第四步:调整最大 D15 与最小 D15 的比值,使其小于 5.

  本 设 计 反 滤 要 求 较 高 , 调 整 最 小 D15 取0.1mm,最大 D15 取 0.5mm.

  第五步:根据初始设计反滤层的 Cu 值为 6,同时避免使用间断级配的反滤料 (过筛率为 60%粒料的任一粒径最大与最小的比不大于 5), 设计D10、D60.

  最大 D10=最大 D15/1.2=0.5/1.2=0.417mm;

  最大 D60=最大 D10×6=0.417×6=2.50mm;

  最小 D60=最大 D60/5=2.50/5=0.50mm;

  第六步:根据最大最小粒径准则,最大 D100<75mm,最小 D5=0.075mm.

  第七步: 控制反滤料最大的 D90 和最小的D10,减少施工中的分离。

  最小 D10=最小 D15/1.2=0.1/1.2=0.083mm;最大 D90=20mm.

  根据以上步骤, 得到第一层反滤料级配范围见表 2.

  然后, 将设计的反滤料上下包线延长, 得到100%的完整的级配曲线;根据初步设计,心墙外设置的反滤层为粗砂。 在“粗砂”范围内选取相应的级配曲线。

  3.2防渗体两侧第二层反滤料设计。

  防渗体两侧第一层反滤料为粗砂, 即无粘性土;其不均匀系数?5―8,可根据太沙基准则进行设计。 根据图 3 第一层反滤材料级配曲线,得到第一层反滤料的关键级配数字见表 3.

  根据太沙基准则, 以设计的第一层反滤土作为被保护土料,第二层反滤层的级配应满足:D15/d85<4 d15="">4.

  坝 体 石 渣 料 的. D15=18.45 ― 32.55mm,D15/d85=4.62―15,不满足滤土准则;为保证安全,在坝体堆石料与第一层反滤层之间设置第二层反滤层。

  D15<4d85=4×2.17=8.68mm;

  D15>4d15=4×0.25=1.00mm;

  为防止使用分离的反滤料, 调整 D15=1.50―4.50mm;在级配良好的前提下,得到相应的级配曲线,见表 4.

  3.3第二层反滤料与坝壳料关系验算。

  根据太沙基准则, 以设计的第二层反滤土作为被保护土料, 坝体石渣料的级配应满足:D15/d85<4 d15="">4.

  坝体石渣料的 D15=18.45-32.55mm, 满足上述要求,不需增设第三层反滤层。

  4结语及建议。

  1)反滤 料的设计准则为 :滤土 、排水 、防止分离准则,综合考虑以上三个准则,并选取级配较为良好的反滤料,是反滤料级配设计的核心问题。

  2)D15(反滤层的过筛重量占 15%时的反滤料粒径)为反滤层设计的较为关键的数据,对渗流变形及破坏影响较大。

  3)对于 本工程 ,未取得详实的试验数据验证反滤料是否满足反滤及排水准则, 以及其坡降是否满足要求。 重要的反滤层设计还须通过反滤试验论证材料合理性。

  参考文献

  [1]碾压式土石坝设计规范,SL274-2001[S].

  [2]United States Department of Agriculture,National EngineeringHandbook[S].

  [3]孙君实。反滤料级配设计的思考[J].岩土工程学报,2011年8月。

  [4]史迅。国外两座黏土心墙堆石坝反滤料级配包络线的优化设计。施工技术,2012年2月上。

  [5]郭庆国。砂石滤层准则的研究与发展[J].西北水电,2001,(2):29-34,47.

【津桥湖粘土心墙坝反滤料的材料级配的论文】相关文章:

1.新能源的材料论文

2.2017天津办理居住证明需要的材料及流程

3.医学论文的材料与方法写法

4.医学论文的材料与方法

5.产品设计中的材料应用论文

6.展示空间的材料论文

7.油画的材料美论文

8.论文写作所选取的材料特点