散粒料水下拋填堰體密度的離心模型試驗(yàn)研究.pdf

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1、第30卷第10期長江科學(xué)院院報(bào)Vo1．30No．102013年10月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteOct．20l3DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2013．10．009散粒料水下拋填堰體密度的離心模型試驗(yàn)研究程永輝，饒錫保，周小文，張君尉(1．長江科學(xué)院水利部巖土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430010；2．華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣州510641)摘要：水利大壩施工圍堰建設(shè)中，常采用水下拋填。砂、砂礫石及石碴等散粒料常被用作拋填材料，其水下拋填密度是圍堰設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵指標(biāo)。由于散粒料水下

2、拋填后很難直接取樣測定其密度，目前也沒有成熟的理論計(jì)算方法，拋填后堰體密度的確定成為困擾圍堰設(shè)計(jì)和施工的難題。在分析拋填堰體密度影響因素的基礎(chǔ)上，針對工程中應(yīng)用的砂、砂礫石及石碴3種典型散粒料，設(shè)計(jì)進(jìn)行了多組離心模型試驗(yàn)，測得了散粒料水下拋填密度，研究了顆粒形狀、大小和級(jí)配等因素對水下拋填密度的影響?；陔x心模型試驗(yàn)成果，提出了散粒體水下拋填堰體密度的估算公式，可供水下拋填圍堰設(shè)計(jì)和施工參考。關(guān)鍵詞：散粒料；圍堰；密度；離心模型試驗(yàn)中圖分類號(hào)：TU443文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001—5485(2013)10—0042—06堰堰體中部的拋填料，是設(shè)計(jì)首選的方案。為了研究風(fēng)化砂拋

3、填堰體的密度，相關(guān)單位于1959年進(jìn)行1研究背景了6．0m水深下人工挑土的現(xiàn)場拋填試驗(yàn)，所得的圍堰是在水利工程建設(shè)中，為建造永久陛水利設(shè)干密度很低，僅1．40～1．45g／cm。如果按此密度施而修建的臨時(shí)f生圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是大壩等建筑施工的安對應(yīng)堰體的強(qiáng)度與變形特性進(jìn)行計(jì)算，則位于其中全屏障。水下拋填是圍堰工程常用的施工方式，塊的防滲墻頂部的水平位移達(dá)1．2in，墻體應(yīng)力應(yīng)變石、砂、砂礫石及石碴料等散粒料常被用作拋填材料。狀況很差，方案難以成立。至1989年，李玫等這些散粒料在水下靠自重堆積在一起，同時(shí)受到水的嘗試采用離心模型試驗(yàn)方法研究了風(fēng)化砂的水下拋動(dòng)阻力、黏滯力等作用，是一個(gè)非

4、常復(fù)雜的“水下堆填密度，取得了較好的效果，得到風(fēng)化砂的干密度為?！边^程。一般來說，大塊石用于填筑堰體的外圍區(qū)1．65～1．86g／cm，這一試驗(yàn)結(jié)果大大簡化了圍堰域，而大量的砂、砂礫石及石碴等較細(xì)的散粒料則常斷面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其可靠性也已為后期的堰體開挖用作填筑堰體的中部區(qū)域以便在其內(nèi)開槽修筑防滲所證實(shí)。這說明離心模型試驗(yàn)技術(shù)對于研究水下拋體。由此可見，為設(shè)計(jì)出能夠防滲和穩(wěn)定的堰體，就填堰體密度問題是一個(gè)較為有效的手段。需要知道拋填體(尤其是中部較細(xì)粒拋填體)的密度水電是清潔能源。隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水利及其強(qiáng)度與變形特性。但由于堰體是在水下拋填的，水電工程的建設(shè)正迎來高峰期，由此

5、，大量的深水圍堰將投入建設(shè)，研究提出拋填體的密度估計(jì)方法，對不像在陸地上可以控制壓實(shí)密度，拋填的堰體到底能于圍堰的設(shè)計(jì)和施工具有重要的意義。夠形成多大的密度在設(shè)計(jì)中是不知道的?；谏鲜隹紤]，筆者利用離心模型試驗(yàn)對水下顆粒堆積是自然界中普遍存在的物理現(xiàn)象，已有拋填體的密度問題進(jìn)行了探討。以工程中使用的風(fēng)學(xué)者從堆積方式、堆積強(qiáng)度、顆粒粒徑、顆粒形狀和不化砂、石碴料和砂礫石作為典型的拋填料，量測水下同粒徑的組合等方面研究了顆粒堆積密度問題，取得拋填形成的密度，考察拋填料粒徑、級(jí)配等因素對密了不少的成果。但是，圍堰工程中的水下拋填是度的影響。在試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，初步提出了水下更為復(fù)雜的顆

6、粒堆積問題，因?yàn)閲咛盍系念w粒組成拋填密度的經(jīng)驗(yàn)公式。很不均勻，級(jí)配變化大，使得水下堆積不確定性大，目前研究成果很少。由于缺乏理論方法或經(jīng)驗(yàn)公式，如何確定堰體密度成為困擾設(shè)計(jì)和施工的難題l6J。2水下拋填堰體密度的影響因素當(dāng)初三峽二期圍堰論證時(shí)，采用風(fēng)化砂作為圍水下拋填形成堰體的過程非常復(fù)雜，堰體密度收稿日期：2o12—08—21；修回日期：2o12—09—17基金項(xiàng)目：“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2008BAB29B02)；中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(CKSF2010015)作者簡介：程永輝(1977一)，男，山東博興人，高級(jí)工程師，主要從事環(huán)境巖土工程和離心模

7、型試驗(yàn)技術(shù)方面的研究工作，(電話)027—82927236(電子信箱)chengyh@mail．crsri．cn。第10期程永輝等散粒料水下拋填堰體密度的離心模型試驗(yàn)研究43的影響因素較多，主要包括拋填料性質(zhì)、拋填深度和填體的密度也有一定的影響。水的性質(zhì)、拋填的施工方式、水上填筑堰體荷載等。綜合以上分析，并結(jié)合工程中水下拋填的特點(diǎn)，2．1拋填料性質(zhì)本文針對拋填料、拋填水深和進(jìn)占法施工方式等主散粒體作為拋填料時(shí)，其顆粒相對密度、形狀、要因素進(jìn)行試驗(yàn)研究，重點(diǎn)比較不同類型拋填料的大小