某土石壩筑壩材料設(shè)計(jì)及壩基處理計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u954某土石壩筑壩材料設(shè)計(jì)及壩基處理計(jì)算案例 110191壩殼材料及填筑標(biāo)準(zhǔn) 1287932防滲體材料及填筑標(biāo)準(zhǔn) 286873壩基處理 4土石壩是一種最古老的壩型，早在4100年前，巴比倫人民已經(jīng)在幼發(fā)拉河上為發(fā)展灌溉而修建了土石壩，土石壩就結(jié)構(gòu)上而言，就是土壩而且還有的一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)就是可以就地取材，充分利用壩體周圍的土石料，在運(yùn)輸物資的環(huán)節(jié)下可以減少輸送建材，而縮小成本投入。但這不意味著可以隨便使用當(dāng)?shù)赝潦?，?yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)赝潦习凑铡端姽こ烫烊唤ㄖ牧峡辈煲?guī)程》（SL251-2000）和《土工試驗(yàn)規(guī)程》（SL237-1999)所勘測的物理力學(xué)性質(zhì)，根據(jù)壩體不同分區(qū)對(duì)材料的要求，進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。筑壩材料的設(shè)計(jì)主要包括壩殼材料、防滲體材料、反濾料、過渡料和排水料。填筑壩體的材料首先應(yīng)滿足其使用目的相適應(yīng)的工程性質(zhì)；其次要能夠就近取材，優(yōu)先考慮樞紐建筑物開挖料的利用，少占或不占農(nóng)田。1壩殼材料及填筑標(biāo)準(zhǔn)各種類型的土、砂、石均可作為壩蓋材料，但對(duì)壩坡的要求因其切割力不同而不同，滲透系數(shù)等物理力學(xué)性質(zhì)。壩殼材料主要用于維持壩體穩(wěn)定，應(yīng)具有較高的受力。由于無粘性土的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)與含水量關(guān)系不大，而與壓實(shí)工作和谷物的級(jí)配有關(guān)，故采用砂礫料作為大壩的填料。壩殼材料的設(shè)計(jì)主要以相對(duì)密度為控制指標(biāo) Dr=e其中：emax=Gsγw式中：DrGseminemaxe——設(shè)計(jì)壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)下的孔隙比；γdγwγdγd壩殼填筑料應(yīng)符合以下要求：砂礫石的相對(duì)密度不應(yīng)低于0.75，砂的相對(duì)密度不應(yīng)低于0.70，反濾料宜為0.70；砂礫石中粗粒料含量小于50%時(shí)，應(yīng)保證細(xì)料（小于5mm的顆粒）的相對(duì)密度也符合要求；地震區(qū)的相對(duì)密度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL203—97）的規(guī)定。表1.4壩殼料的相對(duì)密度計(jì)算表大于5mm的粗顆粒比重G最大于容重γdmax(KN/m3)最小于容重γdmin(KN/m3)實(shí)驗(yàn)采用干容重γd(KN/m3)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)滲透系數(shù)K（M/sec）相對(duì)密度D水上水下摩擦角?（度）咬合力C（MPa）摩擦角?（度）咬合力C（MPa）2.6818.514.4017.029027.504×10-40.69017.53002903×10-40.79918.031.503002×10-40.90219.03303101×10-41.092通過以上的相對(duì)計(jì)算表求得，地震烈度為七度，應(yīng)選0.902和1.092這兩個(gè)型號(hào)的土料才符合要求，通過對(duì)比因成本問題最終確定0.902為筑壩材料。2防滲體材料及填筑標(biāo)準(zhǔn)防滲體材料主要采用粘土、壤土等細(xì)粒土。依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，防滲土料的選擇應(yīng)該滿足下述要求：心墻防滲體土料滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s；水溶鹽含量（值易溶鹽和中溶鹽，按質(zhì)量及）不大于3%；有機(jī)質(zhì)含量（按質(zhì)量計(jì)）不大于2%，超過需進(jìn)行論證；有較好的塑性和滲透穩(wěn)定性；浸水與失水時(shí)體積變化小。根據(jù)所給資料，壩區(qū)各料場土料有機(jī)質(zhì)含量一般低于1%，水溶鹽類含量一般低于0.5%，符合防滲體材料要求，初步選定重壤土為防滲體填筑材料。依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001），對(duì)于無礫石或少量礫石的粘性土，以壓實(shí)干容重作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。粘性土的壓實(shí)度受壓實(shí)作用的控制，并隨含水量的變化而變化。在一定的壓實(shí)作用條件下，達(dá)到最佳壓實(shí)效果的含水量稱為最佳含水量。最大干容重的選擇應(yīng)根據(jù)壓實(shí)機(jī)械的作用和填土的力學(xué)指標(biāo)。設(shè)計(jì)干容重由壓實(shí)試驗(yàn)的平均最大干容重乘以壓實(shí)系數(shù)確定。 γd=mγd，max式中：γdmγd在本次設(shè)計(jì)中取m為100%，根據(jù)資料所給重壤土物理力學(xué)指標(biāo)取γd，max設(shè)計(jì)最優(yōu)含水量根據(jù)下列公式計(jì)算： ωop=ωop式中：ωpIPB——稠度，對(duì)高壩可采用-0.01～0.1，低壩可采用0.1～0.2，取0.01；計(jì)算出設(shè)計(jì)最優(yōu)含水量為19.67%。需用下列公式計(jì)算最大干容重作為校核參考： γmax=Gs式中：GsVS表1.5壓實(shí)土的含氣量土類粘土砂質(zhì)粘土砂質(zhì)壤土V0.050.040.03同前面一樣，尚需乘m后才能作為設(shè)計(jì)干容重。由基本資料得Gs為2.72，VS由上表取0.03，m取100%。最終計(jì)算γmax此外還應(yīng)當(dāng)用下式作校核： γd≥1.02～1.12γd式中：γdγd本設(shè)計(jì)中γd對(duì)于1、2級(jí)壩，還應(yīng)該進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)，以便復(fù)核，并據(jù)以選定施工碾壓參數(shù)。要求施工的壓實(shí)干容重的合格率，對(duì)1、2級(jí)壩的心墻為90%。表1.6防滲體材料參數(shù)設(shè)計(jì)成果表土粒比重G最大干容重γmax設(shè)計(jì)干容重γd（KN/m3最優(yōu)含水率ωop塑限含水量ωp塑性指數(shù)IP填筑含水量（%）2.7217.1881719.6719.51719.67自然含水量W（%）孔隙比e濕容重γ（KN/m3）浮容重γb（KN/m3內(nèi)摩擦角φ（°）粘聚力C（Mpa）滲透系數(shù)K(×10-6cm/s)20.6020.3410.75290.191×10-83壩基處理截水槽與防滲心墻連