前言 I 32術(shù)語(yǔ) 43基本規(guī)定 54試驗(yàn)設(shè)備與量測(cè)儀器 65膠結(jié)土壩模型設(shè)計(jì) 86膠結(jié)土壩模型制作與安裝 97試驗(yàn)方法與觀測(cè)內(nèi)容 8試驗(yàn)結(jié)果 9試驗(yàn)成果報(bào)告 標(biāo)準(zhǔn)用詞說(shuō)明 條文說(shuō)明 31.0.1為規(guī)范膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)方法和技術(shù)要求，為膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷性能評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)，制定本規(guī)程。1.0.2本規(guī)程規(guī)定了膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)的基本要求。1.0.3本規(guī)程適用于膠結(jié)土壩的抗漫頂沖刷試驗(yàn)，也可為采用膠結(jié)土填筑的圍堰、堤防及類(lèi)似工程的抗漫頂沖刷試驗(yàn)參考。1.0.4本規(guī)程主要引用以下標(biāo)準(zhǔn)：GB/T50123—2019土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)SL155—2012水工（常規(guī)）模型試驗(yàn)規(guī)程SL/T164—2010潰壩洪水模擬技術(shù)規(guī)程JTG3441—2024公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程CJJ134—2019建筑垃圾處理技術(shù)規(guī)范SL274—2020碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范1.0.5膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)，除應(yīng)符合本規(guī)程的規(guī)定外，尚應(yīng)滿足國(guó)家和行業(yè)現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。42.0.1膠結(jié)土CementedSoil將水泥、粉煤灰、石灰等膠凝材料與外加劑、土料和水進(jìn)行拌和，經(jīng)攤鋪、振動(dòng)碾壓或者振搗形成的具有一定抗拉、抗沖蝕和抗剪等性能的材料。2.0.2膠結(jié)土壩CementedSoilDam利用膠結(jié)土修建的壩。2.0.3漫頂沖刷OvertoppingErosion水流漫過(guò)壩頂時(shí)，由水流引發(fā)的對(duì)下游壩面和建基面的沖刷、淘刷、侵蝕等過(guò)程。53.0.1膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)應(yīng)在一定的溫度環(huán)境下進(jìn)行，應(yīng)避免溫度波動(dòng)對(duì)膠結(jié)土性能產(chǎn)生影響。試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度不宜低于5℃。3.0.2膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷模擬宜采用一定尺寸的模型壩進(jìn)行試驗(yàn)，膠結(jié)土壩模型高不宜小于1.6m。3.0.3試驗(yàn)中漫頂水流持續(xù)沖刷時(shí)間應(yīng)不少于48小時(shí)，漫頂水頭高度不低于5cm，以充分模擬持續(xù)沖刷的破壞效應(yīng)。若原型工程為高壩或者有其它試驗(yàn)預(yù)設(shè)指標(biāo)，持續(xù)沖刷時(shí)間可延長(zhǎng)至72小時(shí)及以上。3.0.4試驗(yàn)用水宜采用擬建（已建）膠結(jié)土壩工程庫(kù)區(qū)擋水。當(dāng)實(shí)際工程水取用困難時(shí)，可用純水或經(jīng)過(guò)濾的清水。3.0.5試驗(yàn)中漫頂水頭最小值和漫頂沖刷時(shí)間的確定，應(yīng)統(tǒng)籌考慮工程要求和試驗(yàn)具備的儲(chǔ)水及水循環(huán)條件。3.0.6試驗(yàn)結(jié)束后，膠結(jié)土殘?jiān)柰ㄟ^(guò)尾槽收集，并按粒徑分級(jí)進(jìn)行篩分，記錄質(zhì)量損失率。3.0.7含膠凝材料殘?jiān)奶幚響?yīng)按CJJ134—2019進(jìn)行無(wú)害化處理，避免環(huán)境污染。3.0.8基本資料的收集，宜按SL/T164—2020中3.2的規(guī)定執(zhí)行。64.0.1膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)宜在具備控制長(zhǎng)歷時(shí)恒定流量能力的試驗(yàn)箱系統(tǒng)上進(jìn)行，其設(shè)備組成可參照?qǐng)D4.0.1。44615674615678184329 10414141312118-供水箱；81-導(dǎo)流板；9-出水管；10-底座；11-變頻器；12-主圖4.0.1抗漫頂沖刷試驗(yàn)箱系統(tǒng)示意圖4.0.2試驗(yàn)箱系統(tǒng)可由有機(jī)玻璃試驗(yàn)箱、水循環(huán)供給系統(tǒng)等組成。4.0.3有機(jī)玻璃試驗(yàn)箱可以采用角鋼焊接為框架，上部空透，與模型壩軸線垂直的前后側(cè)面可采用透明有機(jī)玻璃，下游面用可拆卸鋼擋板，上游面和底部可用鋼板。底部可采用槽鋼加固，以滿足強(qiáng)度和變形要求。底部四個(gè)腳設(shè)置可采用調(diào)節(jié)支座，以保證整個(gè)箱體處于水平狀態(tài)。箱內(nèi)長(zhǎng)、寬、高尺寸可采用10m×3m×2.2m。4.0.4水循環(huán)供給系統(tǒng)應(yīng)包括水泵、變頻器、供水箱、平水裝置、集水沉沙池和回水管路等設(shè)施。4.0.5水泵應(yīng)相互錯(cuò)開(kāi)進(jìn)水口布置在集水沉沙池中，總供水流量不宜小于1200m3/h，以滿足長(zhǎng)時(shí)間沖刷試驗(yàn)的流量需求。4.0.6為實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，宜采用變頻器對(duì)水泵供水流量進(jìn)行控制。4.0.7供水箱應(yīng)布置在有機(jī)玻璃試驗(yàn)箱上游，箱內(nèi)長(zhǎng)、寬、高尺寸可為3m×0.4m×2.2m。4.0.8平水裝置可采用導(dǎo)流板，板高應(yīng)大于膠結(jié)土壩最大高度，以保證水面平穩(wěn)和穩(wěn)定出流。4.0.9集水沉沙池應(yīng)布置在有機(jī)玻璃試驗(yàn)箱下游，池上端與試驗(yàn)箱底高度平齊，池內(nèi)長(zhǎng)、寬、高尺寸可為8m×1m×1m。若有需要，可在適當(dāng)位置架設(shè)攔污柵。4.0.10回水管路宜布置在有機(jī)玻璃試驗(yàn)箱底部，連接上游供水箱和下游集水沉沙池，回水管數(shù)量和直徑應(yīng)與水泵數(shù)量和供水流量相匹配，并應(yīng)在適當(dāng)位置安裝控制閥門(mén)。4.0.11膠結(jié)土壩模型制作需用的主要儀器設(shè)備應(yīng)符合下列規(guī)定：1篩：孔徑5mm、0.5mm；2臺(tái)秤：稱(chēng)量10kg~40kg，分度值5g；3天平：稱(chēng)量1000g，分度值0.1g；稱(chēng)量200g，分度值0.01g；74碎土器：磨土機(jī)；5烘箱：電熱烘箱或溫度能保持50℃~60℃的其他能源烘箱；6攪拌機(jī)：雙臥軸攪拌機(jī)；7強(qiáng)夯機(jī)：電動(dòng)強(qiáng)夯儀；8其他設(shè)備：木碾、橡皮板、拌和工具、噴（灑）水壺、秒表、密封器、刮刀、抹刀、盛土器等。4.0.12量測(cè)儀器應(yīng)符合下列規(guī)定：1水位及波高量測(cè)：水位尺、超聲水位儀、自動(dòng)跟蹤式水位計(jì)和波高儀等。水位尺應(yīng)布置在上游庫(kù)容處和下游量水堰處。2流速量測(cè)：旋槳流速儀、三維多普勒流速儀和粒子圖像測(cè)速儀等。流速儀應(yīng)布置在壩頂和下游坡面不同位置處。3流量量測(cè)：電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)和量水堰等。4沖刷監(jiān)測(cè)：高清攝像機(jī)、高清照相機(jī)和三維激光掃描儀等。攝像機(jī)應(yīng)分別布置在潰口上部、下游和有機(jī)玻璃試驗(yàn)箱外側(cè)，觀測(cè)潰口的豎向下切、橫向擴(kuò)展和縱向擴(kuò)展過(guò)程。4.0.13量測(cè)儀器的選用應(yīng)滿足量程和精度等要求。4.0.14量測(cè)儀器儀表應(yīng)經(jīng)檢定或校驗(yàn)合格，并在有效期內(nèi)。4.0.15有關(guān)量測(cè)儀器的其他要求，宜按SL155—2012中8的規(guī)定執(zhí)行。85.0.1膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷應(yīng)采用實(shí)際膠結(jié)土壩工程的填筑土料制作，膠結(jié)土壩高度應(yīng)不低于1.6m，壩頂寬度可采用0.5m，上游坡比可采用1:1，下游坡比可采用1:2。5.0.2壩頂可根據(jù)試驗(yàn)工況設(shè)置引沖槽，以控制初始沖刷位置與形態(tài)，引導(dǎo)潰口發(fā)育，引沖槽寬度可為30cm~60cm。5.0.3膠結(jié)土中水泥、粉煤灰、石灰等膠凝材料及外加劑用量應(yīng)按照實(shí)際工程配置。5.0.4膠結(jié)土壩模型的底部及兩側(cè)與試驗(yàn)箱接觸部分可用水泥砂漿或凡士林進(jìn)行填充，以防繞滲。5.0.5過(guò)壩流量與漫頂水頭、行進(jìn)流速的關(guān)系可按有底坎寬頂堰流流量公式計(jì)算。5.0.6膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，應(yīng)按JTG3441—2024中T0805的規(guī)定執(zhí)行。96.0.1試料準(zhǔn)備應(yīng)符合下列規(guī)定：1稱(chēng)取適量具有代表性的風(fēng)干細(xì)粒土，必要時(shí)在60℃的烘箱內(nèi)烘干，并在橡皮板上用碎土器或木碾碾散，不破壞原顆粒粒徑，過(guò)5mm孔徑篩備用。2按烘干法分別測(cè)定風(fēng)干細(xì)粒土、水泥、石灰、粉煤灰等試料的風(fēng)干含水率，水泥含水率應(yīng)為零。3按照設(shè)計(jì)配合比和實(shí)測(cè)風(fēng)干含水率，稱(chēng)取所需質(zhì)量的風(fēng)干細(xì)粒土、外加劑和水泥、石灰、粉煤灰等膠凝材料。6.0.2膠結(jié)土配制應(yīng)符合下列規(guī)定：1膠結(jié)土拌和可采用人工拌和或機(jī)械拌和方式。2膠結(jié)土拌和時(shí)的外加水量應(yīng)按最優(yōu)含水率確定。3人工拌和膠結(jié)土應(yīng)按下列操作步驟進(jìn)行：1）稱(chēng)取土和水泥、石灰、粉煤灰、外加劑，分別平鋪于金屬盤(pán)內(nèi)，將應(yīng)加的水量均勻噴灑在試料上，用拌和工具充分拌和均勻，拌和時(shí)間不宜少于10min，再將混合試料裝入密封容器中浸潤(rùn)備用。2）水泥應(yīng)在混合試料充分浸潤(rùn)后拌入，但水泥的加水量在前期計(jì)算時(shí)應(yīng)予計(jì)入。3）混合試料的浸潤(rùn)時(shí)間不宜超過(guò)24h，黏性土浸潤(rùn)時(shí)間宜為12h~24h，粉土浸潤(rùn)時(shí)間宜為6h~8h。4）混合試料浸潤(rùn)時(shí)間滿足要求后，加入水泥并用拌和工具充分拌和均勻。4機(jī)械拌和膠結(jié)土應(yīng)按下列操作步驟進(jìn)行：1）機(jī)械拌和宜采用雙臥軸攪拌機(jī)，將稱(chēng)取的土和水泥、石灰、粉煤灰、外加劑等同時(shí)置于攪拌機(jī)拌缸中，啟動(dòng)攪拌機(jī)干拌1min或直到混合試料顏色均勻。2）再次啟動(dòng)攪拌機(jī)，并將應(yīng)加的水量均勻噴灑在試料上，加入水后繼續(xù)攪拌2.5min，暫停攪拌機(jī)，用刮刀迅速將結(jié)塊的混合試料刮到拌缸中，然后繼續(xù)攪拌2.5min。3）關(guān)閉攪拌機(jī)，用刮刀將所有混合試料刮到拌缸中，并取出到盛土器內(nèi)。用抹刀簡(jiǎn)單拌和混合試料，在盛土器底部輕輕壓實(shí)成土堆。5拌和后的膠結(jié)土均勻性應(yīng)采用EDTA滴定法進(jìn)行測(cè)試，EDTA滴定法按JTG3441—2024中T0809的規(guī)定執(zhí)行。6.0.3膠結(jié)土壩模型應(yīng)按設(shè)計(jì)壓實(shí)度分層填筑，宜采用電動(dòng)強(qiáng)夯儀壓實(shí)，攤鋪厚度及壓實(shí)工藝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，層面結(jié)合部位應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理。6.0.4膠結(jié)土壩模型每填筑一層，應(yīng)按GB/T50123—2019中5、6的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行干密度與含水率檢測(cè)。6.0.5拌和后的膠結(jié)土應(yīng)在lh內(nèi)完成膠結(jié)土壩填筑。6.0.6膠結(jié)土壩模型填筑間斷施工時(shí)，應(yīng)采用覆蓋、灑水養(yǎng)護(hù)，保持膠結(jié)土表面濕潤(rùn)。6.0.7膠結(jié)土壩模型填筑完工后，應(yīng)采用覆蓋、灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)齡期不應(yīng)少于14d。6.0.8有關(guān)膠結(jié)土壩模型制作與安裝的其他要求，宜按SL155—2012中6的規(guī)定執(zhí)行。7.0.1為方便膠結(jié)土壩模型制作和變形觀測(cè)，宜在試驗(yàn)箱側(cè)壁標(biāo)注壩體輪廓線，在壩體沖刷面劃分網(wǎng)格線。7.0.2試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)流量調(diào)控設(shè)備、量測(cè)儀器進(jìn)行率定等預(yù)備工作，校核試驗(yàn)水位高度設(shè)置。7.0.3試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先將下游集水沉沙池注滿水，然后運(yùn)行水泵，通過(guò)回水管路將上游供水箱充滿，并將集水沉沙槽補(bǔ)水至蓄滿狀態(tài)。7.0.4檢查試驗(yàn)箱密封性及量測(cè)儀器標(biāo)定狀態(tài)后，應(yīng)預(yù)運(yùn)行水泵30min，排除系統(tǒng)氣阻。7.0.5通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)上游來(lái)水流量，逐級(jí)施加漫頂水頭進(jìn)行抗漫頂沖刷試驗(yàn)，漫頂水頭級(jí)數(shù)和高度應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)要求確定，每級(jí)水頭差不應(yīng)小于5cm，每級(jí)持續(xù)時(shí)間不應(yīng)少于8h。各級(jí)持續(xù)時(shí)間的總和應(yīng)滿足3.0.3條關(guān)于總沖刷時(shí)間的要求。7.0.6試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)保持漫頂水頭恒定，達(dá)到設(shè)計(jì)沖刷時(shí)長(zhǎng)后，通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)至下一級(jí)流量。7.0.7當(dāng)滿足以下任一條件時(shí)應(yīng)終止試驗(yàn)：1壩體形成潰口或發(fā)生潰決。2設(shè)備故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集中斷超過(guò)10min。7.0.8試驗(yàn)觀測(cè)宜包括下列內(nèi)容：1壩頂及上、下游典型斷面水位。2壩頂及上、下游典型斷面的流量變化過(guò)程。3壩頂過(guò)壩水流流速，下游壩坡沿程水流流速。4壩體在漫頂水流沖刷作用下的變形過(guò)程及土體沖蝕量。5壩體潰口初始出現(xiàn)的時(shí)間、位置及發(fā)展形態(tài)特征。7.0.9試驗(yàn)觀測(cè)精度應(yīng)按SL/T164—2020中4.6.3的規(guī)定執(zhí)行。7.0.10有關(guān)試驗(yàn)方法與觀測(cè)內(nèi)容的其他要求，宜按SL155—2012中10的規(guī)定執(zhí)行。8.0.1試驗(yàn)和計(jì)算數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行可靠性與合理性分析。8.0.2試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)包括下列內(nèi)容：1過(guò)壩流量隨上游水位的變化過(guò)程。2下游壩坡沿程水流的流速分布情況。3壩體隨過(guò)壩流量、漫頂水頭高度的變形過(guò)程。4壩體潰口形態(tài)隨過(guò)壩流量、漫頂水頭高度的變化過(guò)程。5土體沖蝕量隨過(guò)壩流量、漫頂水頭高度的變化情況。8.0.3根據(jù)膠結(jié)土壩模型在設(shè)定漫頂水頭高度、下游壩坡最大流速和持續(xù)沖刷時(shí)間等條件下的抗漫頂沖刷試驗(yàn)結(jié)果，綜合評(píng)價(jià)其抗漫頂沖刷性能。8.0.4有關(guān)資料整理與分析的其他要求，宜按SL155—2012中11.3的規(guī)定執(zhí)行。9.0.1試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括工程概況、試驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容、試驗(yàn)方法與步驟、必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)結(jié)果與分析、結(jié)論與建議等。9.0.2試驗(yàn)成果提交形式應(yīng)包括試驗(yàn)報(bào)告、原始數(shù)據(jù)、錄像和照片等。9.0.3有關(guān)試驗(yàn)成果報(bào)告編寫(xiě)的其他要求，宜按SL155—2012中11.5的規(guī)定執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)用詞嚴(yán)格程度必須很?chē)?yán)格，非這樣做不可嚴(yán)禁應(yīng)嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做不應(yīng)、不得宜允許稍有選擇，在條件許可時(shí)首先應(yīng)這樣做不宜可有選擇，在一定條件下可以這樣做制定《膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)規(guī)程》（T/CHINCOLDxxxx—20**經(jīng)中國(guó)大壩工程學(xué)會(huì)20**年**月**日公告以《關(guān)于發(fā)布〈膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)規(guī)程〉等**項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的公告》（大壩學(xué)〔20**〕**號(hào)）文批準(zhǔn)發(fā)布。本規(guī)程制定過(guò)程中，編寫(xiě)組對(duì)國(guó)內(nèi)外膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了調(diào)查研究，總結(jié)了近年來(lái)膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)參考了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，遵循了安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則。為便于廣大設(shè)計(jì)、施工、科研、大中專(zhuān)院校等單位有關(guān)人員在使用本規(guī)程時(shí)能正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，本規(guī)程編寫(xiě)組按章、節(jié)、條順序編制了本規(guī)程的條文說(shuō)明，對(duì)條文規(guī)定的目的、依據(jù)以及執(zhí)行中需注意的有關(guān)事項(xiàng)進(jìn)行了說(shuō)明，并提供了部分工程案例。但是，本條文說(shuō)明不具備與規(guī)程正文同等的法律效力，僅供使用者作為理解和把握規(guī)程規(guī)定的參考。 3基本規(guī)定 194試驗(yàn)設(shè)備與量測(cè)儀器 205膠結(jié)土壩設(shè)計(jì) 2116膠結(jié)土壩制作與安裝 2337試驗(yàn)方法與觀測(cè)內(nèi)容 278試驗(yàn)結(jié)果 281.0.1我國(guó)平原水庫(kù)分布廣泛，水庫(kù)大壩高度低、壩軸線長(zhǎng)，大壩多采用當(dāng)?shù)夭牧闲拗|(zhì)土壩。許多水庫(kù)受限于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)條件，大壩病險(xiǎn)問(wèn)題突出，當(dāng)遇到特大洪水時(shí)很容易產(chǎn)生大壩潰決的風(fēng)險(xiǎn)，其中均質(zhì)土壩潰壩所占比例較大，漫頂是大壩潰決的主要原因。對(duì)于新建水庫(kù)大壩，為了更好、更充分利用當(dāng)?shù)夭牧现?，?shí)現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)的大壩建設(shè)目標(biāo)，通過(guò)在天然細(xì)粒土中摻入一定比例的膠凝材料拌和制備膠結(jié)土進(jìn)行大壩填筑，形成具有一定強(qiáng)度、抗剪能力與抗沖能力的膠結(jié)土壩，有望解決均質(zhì)土壩漫頂速潰的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)膠結(jié)土壩漫頂不潰，在膠結(jié)土配制技術(shù)與耐久性研究的基礎(chǔ)上，合理確定膠結(jié)土壩設(shè)計(jì)配合比，采用自行研制的膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)箱系統(tǒng)進(jìn)行抗漫頂沖刷試驗(yàn)研究，為膠結(jié)土壩在國(guó)內(nèi)水利工程中推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本規(guī)程總結(jié)了近年來(lái)膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷研究的科研成果與工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，是用于評(píng)價(jià)膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷性能的試驗(yàn)規(guī)范。1.0.4目前，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷的試驗(yàn)方法主要是在膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)研究成果的基礎(chǔ)上，根據(jù)GB/T50123—2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、SL155—2012《水工（常規(guī)）模型試驗(yàn)規(guī)程》和SL/T164—2020《潰壩洪水模擬技術(shù)規(guī)程》等制定的。同時(shí)，也參考了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究文獻(xiàn)。3.0.1試驗(yàn)時(shí)環(huán)境溫度不宜低于5℃,防止水在試驗(yàn)過(guò)程中結(jié)冰而產(chǎn)生冰凍破壞。3.0.2膠結(jié)土壩模型尺寸應(yīng)盡可能大于本條文規(guī)定的下限尺寸，以減小縮尺效應(yīng)。3.0.4試驗(yàn)最好使用實(shí)際作用于土的天然水，以模擬實(shí)際工程中的長(zhǎng)期作用環(huán)境。4.0.1膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)采用自行研制的試驗(yàn)裝置。試驗(yàn)箱體內(nèi)部長(zhǎng)、寬、高尺寸為10m×3m×2.2m。箱體前端設(shè)置供水箱，中間為壩體填筑區(qū)，壩后設(shè)置量水堰，其后設(shè)置集水沉沙池。水循環(huán)供給系統(tǒng)配備3臺(tái)水泵，水泵進(jìn)水口相互錯(cuò)開(kāi)布置在集水池中，其后分別與直徑210mm的進(jìn)水管連接。單臺(tái)水泵的額定功率為7.5KW，每小時(shí)可供水400m3，水泵流量標(biāo)定見(jiàn)圖1。圖1水泵流量標(biāo)定圖4.0.6試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)變頻器進(jìn)行供水流量的控制。變頻器的原理為調(diào)節(jié)不同的電流頻率以控制水泵的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供水流量的控制，試驗(yàn)過(guò)程中流量控制見(jiàn)表1。表1試驗(yàn)過(guò)程上游供水流量控0.12在膠結(jié)土壩上、下游布設(shè)高清攝像頭，從不同角度記錄過(guò)壩水流沖刷過(guò)程。在壩頂、下游壩坡不同位置布設(shè)流速儀，測(cè)量過(guò)壩水流的流速。試驗(yàn)后，采用三維激光掃描儀對(duì)下游壩坡沖蝕情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。5.0.1膠結(jié)土壩模型設(shè)計(jì)壩高1.6m，上游坡比1:1，下游坡比1:2，壩頂寬度0.5m，壩體為均質(zhì)的膠結(jié)土材料壩。5.0.3根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究資料，通常采用水硬性無(wú)機(jī)膠凝材料（如水泥、石灰）與天然土料充分拌勻，將土體顆粒粘結(jié)在一起，進(jìn)行膠結(jié)土的配制。常用的無(wú)機(jī)膠凝材料有水泥、石灰和火山灰質(zhì)材料（如粉煤灰、礦粉）。國(guó)際大壩委員會(huì)膠結(jié)顆粒料壩專(zhuān)委會(huì)主席賈金生的研究報(bào)告中將膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)，膠結(jié)土90d齡期無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)4MPa~5MPa，滿足硬填料壩、膠結(jié)砂礫石壩（CSGRD）通?？山邮艿淖畹托阅芤?。伊朗大壩委員會(huì)AliNoorzad的研究報(bào)告中將膠結(jié)顆粒料壩筑壩材料的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為配合比設(shè)計(jì)目標(biāo)參數(shù)，提出了膠結(jié)材料壩（CMD）無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為3MPa~10MPa。根據(jù)國(guó)內(nèi)外關(guān)于膠結(jié)土配合比研究與工程實(shí)踐，膠結(jié)土要滿足水利工程中的大壩填筑要求，應(yīng)以無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度作為配合比設(shè)計(jì)主要目標(biāo)參數(shù)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)膠結(jié)土的配合比，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到4MPa以上，才能夠抵御漫頂水流沖刷，將產(chǎn)生潰壩的幾率大幅降低。為了驗(yàn)證膠結(jié)土壩在漫頂水流沖刷下漫頂不潰或慢潰、發(fā)揮出更加優(yōu)越的性能，在優(yōu)化膠凝材料體系與合理確定膠凝材料配合比參數(shù)基礎(chǔ)上，選用強(qiáng)度性能滿足筑壩最低性能要求的配制方案制備膠結(jié)土，并進(jìn)行膠結(jié)土壩填筑。膠結(jié)土在不同齡期、不同配合比下的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，如圖2所示。因此，本次試驗(yàn)選用力學(xué)性能滿足要求的膠結(jié)土配合比為水泥：石灰：粉煤灰=2:1:1，膠凝材料總摻量為10%，即水泥摻量5%、石灰摻量2.5%、粉煤灰摻量2.5%，配制用的土料為典型筑壩黏性土料，養(yǎng)護(hù)齡期為14d。圖2不同配合比下膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度（齡期14d）為研究膠結(jié)土壩強(qiáng)度的長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)律，需采用較為合適的測(cè)試方法對(duì)膠結(jié)土壩體的強(qiáng)度開(kāi)展原位試驗(yàn)。膠結(jié)土經(jīng)碾壓填筑、一定時(shí)間養(yǎng)護(hù)后，土體偏于半剛性，其力學(xué)性質(zhì)介于土與混凝土之間。采用常規(guī)鉆探取樣的方法對(duì)土體擾動(dòng)程度大，取樣過(guò)程中土體易破裂，難以保證試件的完整性，對(duì)膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性影響很大。通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外關(guān)于混凝土強(qiáng)度的測(cè)試方法，認(rèn)為采用射釘法對(duì)膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行原位測(cè)試較為可行。射釘法測(cè)試膠結(jié)土強(qiáng)度的試驗(yàn)方法如下：首先，固定射釘器，使其垂直對(duì)準(zhǔn)直徑61.8mm、高150mm的圓柱形膠結(jié)土試件，控制射釘?shù)纳淙雺毫?.3MPa，射釘器的管口連接長(zhǎng)為50mm內(nèi)壁光滑的圓柱形定位導(dǎo)管，使射釘器管口與待測(cè)膠結(jié)土試件表面保持垂直；然后，手動(dòng)操作發(fā)射鋼釘，測(cè)量射釘貫入膠結(jié)土試件后的外露長(zhǎng)度，每個(gè)試件測(cè)試3次取平均值；最后，對(duì)膠結(jié)土試件進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，基于最小二乘法回歸計(jì)算建立膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與射釘?shù)耐饴堕L(zhǎng)度的指數(shù)函數(shù)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)在0.96以上，見(jiàn)圖3。通過(guò)所得關(guān)系式，由射釘外露長(zhǎng)度即可計(jì)算得出膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。（a）射釘法室內(nèi)試驗(yàn)（b）無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與射釘外露長(zhǎng)度回歸關(guān)系圖3射釘法測(cè)試膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度在工程現(xiàn)場(chǎng)，采用相同的試驗(yàn)方法在膠結(jié)土壩表面射釘和采集數(shù)據(jù)，然后將所得到的射釘外露長(zhǎng)度代入關(guān)系式，便可計(jì)算推定膠結(jié)土壩的實(shí)體強(qiáng)度。原位測(cè)試結(jié)果顯示，膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均為3.98MPa，見(jiàn)圖4。圖4膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度原位測(cè)試6.0.1膠結(jié)土主要采用細(xì)粒土料和水泥、石灰、粉煤灰等膠凝材料進(jìn)行配制，土料制備程序主要參照GB50123—2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。配制用的土料為當(dāng)?shù)氐湫椭勿ば酝亮?，土料基本物理指?biāo)見(jiàn)表2。表2填筑土料基本物理指標(biāo)-6.0.2膠結(jié)土拌和參考我國(guó)公路和鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JTG3441—2024《公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》、TB10102《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定。膠結(jié)土制備全程采用機(jī)械化拌和工藝，見(jiàn)圖5。首先，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)配合比將各種材料混合，采用JS500型雙臥軸攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，使土料與膠凝材料均勻拌和。攪拌機(jī)進(jìn)料容量500L，生產(chǎn)量達(dá)25m3/h。然后，采用履帶式傳輸機(jī)將拌和后的膠結(jié)土輸送到運(yùn)輸車(chē)輛中。傳輸機(jī)有效帶寬30cm，輸送能力為30t/h。圖5膠結(jié)土制備同時(shí)，對(duì)拌和后的膠結(jié)土進(jìn)行取樣，采用EDTA滴定法對(duì)膠結(jié)土的均勻性進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)對(duì)5組膠結(jié)土取樣測(cè)試，結(jié)果顯示實(shí)際EDTA消耗量在標(biāo)準(zhǔn)消耗量附近，膠結(jié)土混合均勻性較好，見(jiàn)圖6。圖6膠結(jié)土混合均勻性6.0.3對(duì)膠結(jié)土進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，見(jiàn)圖7，結(jié)果顯示最大干密度為1.67c/cm3，最優(yōu)含水率為20.25%。按照SL274—2020《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，對(duì)1級(jí)、2級(jí)壩和3級(jí)以下高壩的壓實(shí)度不應(yīng)低于98%，所以本次試驗(yàn)填筑壓實(shí)度控制為98%。因此，確定膠結(jié)土壩填筑干密度控制為1.64g/cm3，含水率控制為20.25±2%。圖7膠結(jié)土擊實(shí)曲線為確保膠結(jié)土壩模型填筑的壓實(shí)度，采用TRD-80型快速?zèng)_擊夯進(jìn)行分層填筑，該設(shè)備沖擊力18kN，沖擊次數(shù)650次/min，起跳高度50mm~60mm，每10cm為一層，每層夯擊次數(shù)相同，夯實(shí)至試驗(yàn)要求的壓實(shí)度，見(jiàn)圖8。圖8膠結(jié)土壩模型填筑6.0.4在膠結(jié)土壩模型填筑過(guò)程中，采用環(huán)刀法對(duì)其填筑質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，膠結(jié)土干密度與含水率測(cè)試主要參照GB50123—2019《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。結(jié)果顯示，干密度在1.59g/cm3～1.65g/cm3，含水率在20%～22%，見(jiàn)圖9，填筑質(zhì)量滿足試驗(yàn)要求。圖9膠結(jié)土壩模型填筑質(zhì)量控制6.0.7通過(guò)室內(nèi)試件試驗(yàn)，對(duì)經(jīng)歷不同養(yǎng)護(hù)齡期的膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果顯示，膠結(jié)土在最優(yōu)含水率下齡期為28d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)4MPa以上，見(jiàn)圖10，滿足膠結(jié)土壩漫頂不潰的最低力學(xué)性能要求。圖10膠結(jié)土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期變化采用射釘法對(duì)填筑完成后、服役1年后和服役2年后的膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限強(qiáng)度分別進(jìn)行原位測(cè)試，結(jié)果顯示填筑完成后的膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均為3.98MPa，服役1年后（2019年~2020年服役期間冬季最低氣溫達(dá)-30℃以上）的膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均達(dá)4.11MPa，服役2年后（2020年~2021年服役期間冬季最低氣溫達(dá)-35℃以上）的膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均達(dá)4.37MPa，見(jiàn)圖11。結(jié)果表明，在寒區(qū)低溫及凍融環(huán)境下，膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著服役時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸增加。圖11不同服役時(shí)間下膠結(jié)土壩無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度7.0.2率定的水位上下限范圍應(yīng)覆蓋試驗(yàn)?zāi)M的水位范圍。7.0.8在壩頂、下游壩坡部位布設(shè)HD-70型動(dòng)態(tài)分辨率1920×1080高清視頻攝像頭，從不同角度監(jiān)測(cè)壩體在過(guò)壩水流沖刷作用下的壩體變化過(guò)程，采用配套Minivcap軟件采集視頻圖像。在壩頂部位布設(shè)固定的LS300-A型流速儀監(jiān)測(cè)過(guò)壩水流流速，在下游壩坡沿程人工觀測(cè)過(guò)壩水流的流速變化。流速儀旋槳直徑為15mm，起動(dòng)流速≤1cm/s，測(cè)速范圍為0.01m/s-5m/s，測(cè)量誤差<1.5%，工作溫度范圍-20℃~50℃,可自動(dòng)或人工采集數(shù)據(jù)。為獲得下游壩坡在過(guò)壩水流沖刷作用下的變形發(fā)展過(guò)程，采用三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)不同高度漫頂水頭沖刷后的下游壩坡沖蝕情況。TrimbleTX8型三維激光掃描儀的掃描速度可達(dá)100萬(wàn)點(diǎn)/s，掃描視場(chǎng)360°×317°,測(cè)角精度為80μrad，最大測(cè)程120m，測(cè)距系統(tǒng)誤差<2mm，工作溫度范圍0~40℃,工作濕度范圍0~80%。為獲得膠結(jié)土壩模型在寒區(qū)環(huán)境下凍融循環(huán)作用過(guò)程，在下游壩坡1/2坡長(zhǎng)處埋設(shè)2支PT100型鉑電阻溫度傳感器，采用Datataker515數(shù)據(jù)采集儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣溫和膠結(jié)土壩體溫度變化。由于0~20cm深度的表層土體受氣溫影響比較大，凍融狀態(tài)比較明顯，所以將溫度傳感器埋設(shè)在距離壩體表面20cm深度，監(jiān)測(cè)膠結(jié)土壩在寒區(qū)凍融環(huán)境下的溫度變化。以上所用觀測(cè)儀器設(shè)備圖12試驗(yàn)觀測(cè)儀器設(shè)備8.0.2對(duì)膠結(jié)土壩模型在過(guò)壩水流沖刷作用下的形態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，見(jiàn)圖13，結(jié)果顯示，不同高度漫頂水頭沖刷后的下游壩坡未出現(xiàn)向上游逐漸發(fā)展的“陡坎”或潰口。對(duì)壩頂至下游壩坡過(guò)壩水流沿程流速進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到不同高度漫頂水頭過(guò)壩流速分布，見(jiàn)圖14。圖13膠結(jié)土壩漫頂沖刷形態(tài)監(jiān)測(cè)圖14不同高度漫頂水頭過(guò)壩流速分布試驗(yàn)結(jié)果顯示，過(guò)壩水流的流速隨漫頂水頭高度的增加而增大，最大流速分布在1/2壩坡附近區(qū)域，下游有一定深度的淹沒(méi)水流，靠近坡腳處流速逐漸減小。膠結(jié)土壩模型在不同高度漫頂水頭沖刷作用下，累計(jì)沖刷28h未發(fā)生潰決破壞。鑒于膠結(jié)土壩模型歷經(jīng)前3種高度漫頂水頭沖刷后均未出現(xiàn)潰口，故考慮在壩頂人為設(shè)置溢流孔，模擬出現(xiàn)潰口的不利工況。當(dāng)壩頂設(shè)置溢流孔時(shí)，孔口出流的沖刷面積向下游逐步擴(kuò)散，并且沖刷面積隨溢流孔寬度的減小而增加，最大流速分布在1/3壩坡附近區(qū)域，達(dá)5.6m/s以上。膠結(jié)土壩在有潰口工況下又累計(jì)沖刷16h，未發(fā)生潰決破壞。膠結(jié)土壩模型經(jīng)歷不同高度漫頂水頭沖刷后的下游壩坡?tīng)顟B(tài)見(jiàn)圖15。（a）漫頂沖刷10min（d）漫頂沖刷16h（e）漫頂沖刷24h（f）漫頂沖刷32h（h）漫頂沖刷44h圖15膠結(jié)土壩模型漫頂沖刷后下游壩坡?tīng)顟B(tài)膠結(jié)土壩模型經(jīng)歷不同高度漫頂水頭沖刷后，采用三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)下游壩坡形態(tài)變化，通過(guò)對(duì)獲取的DEM數(shù)據(jù)圖形進(jìn)行后期處理，得到下游壩坡動(dòng)態(tài)變化空間分布圖和土體侵蝕空間分布圖，見(jiàn)圖16~圖17。（a）初始坡面圖16下游壩坡動(dòng)態(tài)變化空間分布圖17下游壩坡土體侵蝕空間分布試驗(yàn)結(jié)果顯示，膠結(jié)土壩模型下游壩坡1/3坡長(zhǎng)處表層土體受水流沖蝕現(xiàn)象較為明顯，最大沖刷深度達(dá)10cm，平均沖刷深度為0.65cm。下游壩坡土體沖蝕量隨著沖刷時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加，特別是在壩頂設(shè)置溢流孔后，由于流速增大而導(dǎo)致沖蝕量明顯增加，見(jiàn)圖18。隨著沖刷時(shí)間的延長(zhǎng)，下游壩坡沖蝕逐漸趨于穩(wěn)定，分析其原因?yàn)椋阂环矫媸茉囼?yàn)條件限制，膠結(jié)土壩下游壩坡填筑層間結(jié)合部位的表層土體壓實(shí)度不夠，且表層土體水分蒸散發(fā)較快，使得膠凝材料沒(méi)有充分發(fā)生水化反應(yīng)而絮凝土體，所以浮土顆粒易被水流沖蝕；另一方面過(guò)壩水流流速沿程逐漸增大，在下游壩坡會(huì)形成較強(qiáng)的沖刷力。當(dāng)表層不穩(wěn)定土體被沖刷走后，壩坡沒(méi)有再進(jìn)一步產(chǎn)生侵蝕，說(shuō)明膠結(jié)土開(kāi)始發(fā)揮作用，有效抵抗漫頂水流侵蝕。膠結(jié)土壩抗漫頂沖刷試驗(yàn)從水流開(kāi)始漫頂至試驗(yàn)結(jié)束共歷時(shí)44h，壩體未發(fā)生潰決破壞。圖18下游壩坡土體累計(jì)沖蝕量膠結(jié)土壩模型在寒區(qū)天然環(huán)境下服役2年后（2019年~2021年再次進(jìn)行抗漫頂沖刷試驗(yàn)。結(jié)果顯示，經(jīng)歷冬季極端低溫、春季凍融循環(huán)、夏季降雨沖刷和干濕循環(huán)等多因素耦合作用后，膠結(jié)土強(qiáng)度在4MPa以上；在漫頂水頭高度32cm、實(shí)測(cè)最大流速2.4m/s條件下累計(jì)沖刷8h，膠結(jié)土壩未發(fā)生潰決破壞，下游壩坡表層土體有沖蝕，最大沖蝕深度7cm，見(jiàn)圖19~圖21。結(jié)果表明，寒區(qū)服役環(huán)境下膠結(jié)土壩亦可有效抵御漫頂水流侵蝕，具有較好的抗長(zhǎng)期水流沖蝕穩(wěn)定性。（a）初始坡面（b）漫頂沖刷4h（c）漫頂沖刷6h圖19服役2年的膠結(jié)土壩漫頂沖刷后下游坡面狀態(tài)圖20服役2年的下游坡面動(dòng)態(tài)變化空間分布圖圖21服役2年的下游壩坡土體侵蝕空間分布工程實(shí)踐方面，黑龍江省胖頭泡蓄滯洪區(qū)防洪工程位于黑龍江省西部、松花江北岸，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，日均最低氣溫可達(dá)-24℃；夏季雨量豐沛，日均最高氣溫可達(dá)30℃,年均降水量在600mm左右。該工程肇源段堤壩在寒區(qū)天然環(huán)境下歷經(jīng)多年運(yùn)行，壩頂、背水坡等局部產(chǎn)生多處沖蝕破壞，為此研究利用膠結(jié)土技術(shù)建設(shè)試驗(yàn)示范工程，對(duì)堤壩背水坡面30cm深度范圍內(nèi)的壩體進(jìn)行修復(fù)，以提高其抵抗環(huán)境侵蝕的能力，有效解決堤壩工程在復(fù)雜環(huán)境下長(zhǎng)期服役穩(wěn)定的問(wèn)題。試驗(yàn)壩段背水坡設(shè)計(jì)坡比1:3，壩高約3.7m。膠結(jié)土現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)采用集中廠拌工藝，主要設(shè)備為WCZ-660型穩(wěn)定土拌合站，攪拌系統(tǒng)為臥式雙軸連續(xù)式拌和機(jī)，總功率160kW，生產(chǎn)效率為600t/h，拌和料粒徑小于60mm，采用該方式制備膠結(jié)土出料速率可達(dá)6m3/min，實(shí)現(xiàn)了工廠預(yù)制化拌和與現(xiàn)場(chǎng)快速化施工。膠結(jié)土料拌和完成后，采用EDTA滴定法對(duì)膠凝材料與土料混合的均勻性進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，膠結(jié)土混合均勻性較好。膠結(jié)土通過(guò)履帶式傳輸機(jī)輸送到運(yùn)輸車(chē)輛，運(yùn)輸車(chē)輛為重型自卸汽車(chē)，運(yùn)輸斗容量為32m3，運(yùn)距約2km，卸載至筑壩現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行填筑。堤壩填筑時(shí)，先采用反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行土料攤鋪，鋪土厚度為40cm。然后采用東方紅802Q型推土機(jī)碾壓，推土機(jī)重量為6.65t，履帶寬度為390mm，平均接地壓力為46.7kPa，碾壓速度控制為3.44km/h，碾壓遍數(shù)為8遍，最終壓實(shí)的土體厚度為30cm。碾壓完成后，采用環(huán)刀法對(duì)土體干密度進(jìn)行測(cè)試，控制膠