双桥水库筑坝材料试验结果分析

(四川省水利水电勘测设计研究院规划设计分院，四川 德阳，618000)

筑坝材料参数初设阶段室内试验坝料与现场实际上坝坝料是有差别的，本文通过对双桥水库初步设计阶段及施工阶段两次坝料试验，来分析初设阶段确定的筑坝材料设计参数是否合理。

1 工程概况

双桥水库位于巴河左岸一级支流龙潭溪上，水库总库容1784×104m3，有效库容1575×104m3。水库大坝为碾压式沥青混凝土心墙石渣坝，最大坝高73.90m。

2 初步设计阶段试验

初步设计阶段试验内容包括：母岩物理力学性质试验、比重、级配设计、相对密度试验、大型压缩试验、大型渗透试验和大型三轴试验，初设阶段确定的筑坝材料设计参数如附表所示。

附表初设阶段筑坝材料设计参数

3 施工阶段坝料复核试验

试验对上游堆石区、下游石渣区及过渡区分别取5组大样，分别检测坝料的级配、干密度、渗透性及抗剪强度，下面通过级配曲线分别对三个分区的坝料复核试验结果作出分析。

图1 双桥水库上游堆石实测级配曲线

3.1 上游堆石料复核结果

从图1及实际试验结果可知，上游堆石料最大粒径为600mm，小于5mm的粒径含量为3.8%～22.8%，从以上成果分析，堆石料最大粒径满足设计级配控制要求。从上游堆石区的密度试验可知，上游堆石区的平均填筑干密度为2.19g/cm3，满足设计要求。测得上游堆石区渗透系数为2.20×10-2cm/s～6.50×10-5cm/s，其中2组渗透系数超出设计要求。从试验抗剪强度指标来看，C值较设计指标低，φ较设计指标高。

3.2 下游石渣料复核结果

图2 双桥水库下游石渣料实测级配曲线

从图2及实际试验结果可知，石渣区最大粒径为600mm，小于5mm的粒径含量为8.4%～9.3%，石渣区最大粒径满足设计级配控制要求。从下游石渣区的密度试验可知，下游平均填筑干密度为2.17g/cm3，满足设计要求。测得下游石渣区渗透系数为1.22×10-2cm/s～1.30×10-3cm/s，其中3组渗透系数超出设计要求。从试验抗剪强度指标来看，C值较设计指标低，φ较设计指标高。

3.3 过渡料复核结果

图3 双桥水库过渡料实测级配曲线

从图3及实际试验结果可知，过渡区最大粒径为80mm，小于5mm的粒径含量为22.8%～26.0%，过渡区最大粒径满足设计级配控制要求，小于5mm的粒径含量有3组略超出设计级配范围。从过渡料的密度试验可知，平均填筑干密度为2.19g/cm3，满足设计要求。按过渡区的填筑级配和填筑密度制样做渗透试验，渗透系数为9.00×10-3cm/s～8.60×10-4cm/s，渗透系数均超出设计要求。从试验抗剪强度指标来看，C值较设计指标低，φ较设计指标高。

4 两次试验结果分析

(1)从级配曲线来看，上游堆石区大致可分两组，以高程406.0m为界，其高程以下细颗粒含量较高，其高程以上细颗粒含量少，这个原因是开采料场不均引起的，料场表层部位风化较严重，强度不高，碾压时容易破碎而形成细粒料，内部属于新鲜料，强度高，碾压不易破碎。

(2)从渗透系数来看，上游堆石料在高程406.0m以下2组超出设计指标，主要原因就是小于5mm颗粒含量超标太多，导致渗透系数变小；下游坝壳料渗透系数与设计在同一量级，可认为符合设计要求；过渡料渗透系数低于设计指标1-2个量级，差别较大，可能是由于两次试验采用不同的料原所致。

(3)从坝料的抗剪力学指标来看，三个分区坝料试验结果C值均大大低于设计指标，φ值略高于设计指标，这一方面是由于坝料级配差异造成的；另一方面是根据《碾压式土石坝设计规范》中“对于堆石、砂砾石等非粘性土，粘聚力虽可由实验求出，但略而不计”的规定对试验结果C值打折造成的。对于粗粒土坝料参数C值如何取值现在还存在争议，笔者认为坝料试验结果中的C值包含有咬合力的成分，不可弃而不用，在当前研究还不太深入的情况下可将C值打折后使用。

5 建议

通过比较双桥水库两个阶段坝料试验结果可以看出，根据初步设计阶段试验提出的坝料设计参数基本能指导施工，但应注意以下几个方面：

(1)由于上游堆石区渗透系数部分低于设计要求，建议运行中控制上游水位变化幅度，保证反渗水的有效排出，避免反渗水压力作用危及上游坝体安全。

(2)加强坝体下游排水带和坝壳浸润线观测，有效监控和保证排水带排水效果，避免下游坝壳浸润线抬高危及下游坝坡的安全稳定性。

(3)按压实后坝体分区填筑层大样室内物理力学性质复核试验成果，对坝体稳定、变形等进行复核计算。