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高土石坝砂卵石作坝壳堆石料应用研究

陈义军  
【摘要】: 土石坝的一个最大优势就是充分利用当地材料进行坝体的填筑。这些当地材料的工程性质以及能否针对其质量和数量的具体情况合理利用,直接决定着坝的安全和工程造价。过去,土石坝对用料要求是比较严格的。近30年来,随着土力学理论的发展完善和土工试验技术,特别是大型土工试验仪器的发展以及振动平碾的使用,对坝料的限制有较多的突破和放宽,“用料多样化”成为当代土石坝发展中最主要的趋势之一。 在这种情形下,坝壳填筑料的选用也在不断突破常规,拓宽料源。一改长期以来一直选用的坚硬、大块新鲜石料,将现地仅有的软弱劣质岩石、枢纽建筑物开挖的弃渣和洪(冲)积砂砾石等粗粒土用于坝壳填筑,成功修建了多座土石坝,形成了一些新的筑坝理论,为坝工的新实践提供了启迪。位于火溪河上游的水牛家电站拦河大坝就是采用现地河床沉积砂卵石作坝壳堆石料构筑的一种高土石坝。本文通过系统的土工试验,对该砂卵石填筑料的级配、压实、渗透、变形和强度等物理力学性质进行了研究;并通过理论分析、工程类比和数值模拟计算,对砂卵石作坝壳堆石料时的工程特性作出了评价、对坝壳体的稳定性和应力形变场进行了分析。主要获得以下认识和研究成果: (1)获得了系统的该砂卵石料的物理力学性质参数: ①根据土的分类标准,该料属于无粘性粗粒土,定义为砂卵石;级配分析可知,其级配位于方量百分率统计的上、下包线之间,均同时满足不均匀系数Cu5、曲率系数Cc=1~3,故为级配良好的粗粒土。 ②相对密度和现场碾压试验可得,该砂卵石料的最大干密度为2.20 g/cm3,按高坝或地震烈度为8~9度条件(相对密度取值为0.75~0.85)考虑时,其


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