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祝京水库病坝稳定计算基本参数确定祝京水库病坝的稳定计算是确保大坝安全运行的重要环节,其基本参数的确定直接关系到计算结果的准确性和可靠性。以下是对这些基本参数及其意义的简要介绍:
1.地质条件:包括岩土体的物理力学性质、地层结构和水文地质特征。通过对坝基及坝肩地质条件的勘察,明确岩石类型、风化程度以及断层裂隙分布等信息,为后续计算提供基础数据。
2.材料参数:主要涉及大坝建筑材料(如混凝土或土石料)的抗压强度、抗剪强度、弹性模量和泊松比等。通过室内试验与现场测试获取准确值,并结合实际工况调整适用范围。
3.水文参数:水库运行过程中水位变化对大坝稳定性有重要影响。需考虑设计洪水位、校核洪水位及最低水位等边界条件,同时分析渗流场分布规律以估算渗透压力。
4.荷载组合:根据规范要求选取典型工况下的作用力,包括自重、静水压力、动水压力、扬压力、温度应力及地震作用等。合理设定各荷载分项系数保证安全性评估全面可靠。
5.安全储备标准:依据现行规范规定最小抗滑稳定安全系数,结合工程特点适当提高冗余度,确保极端条件下仍能满足防洪度汛需求。
综上所述,科学严谨地确定上述基本参数,能够有效提升祝京水库病坝稳定计算精度,为加固改造方案制定奠定坚实基础。
宝鸡市在20世纪70年代修筑了多座小型水库,大坝多 为均质土坝。由于当时的历史环境和多种因素的影响土坝的 施工质量均未达到设计要求到目前为止多数水库已成为病 库、险库需要进行加固、维修处理。在处理前均需进行坝体 稳定计算。稳定计算的依据是室内土的物理力学指标的确定 现以祝京水库为例进行参数的确定。
由于祝京水库水位较低在坝顶及上、下游坡面不同部 位共挖探井4个取样8组取样深度为2.5m及4.5m。每 组取土2块。在坝体取样中发现碾压土层面十分明显,且 含有钙质结核(姜石)。土样密度大小不均特别是在上游 坡683.75m高程取样时,深度为2.5m处密度分布很不均 匀高的达1.70g/cm²以上,低的只有1.55g/cm²。现场取样 干密度和含水率测定见表1。
大坝碾压土的物理、力学性能试验
在坝体碾压土的物理性能试验中,土料相对体积质量采 用比重瓶法测定,土的颗粒组成采用比重计法测定液、塑限 含水率利用液、塑限联合测定仪测试。
祝京水库 密度、含水2
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坝体土料物理性能试验结果是:相对体积质量为2.71~ 2.72,平均值为2.72;粘粒含量为32%~38%,粉粒含量为 55.3%~63.5%砂粒含量为3.7%~6.7%;液、塑限含水率分别 为33.2%~41.5%17.2%~18.6%塑性指数为16.0~22.9。依据 《SL237一1999土工试验规程》按塑性图分类坝体土料属低 液限粘土,土质较为均一。
从坝体4个探并中取8组试样,现场进行了原位密度及 含水率的测试。室内渗透试验时同样进行了含水率、干密度 测试。测试发现土样含水率和干密度大小很不均匀现场取 样含水率为17.8%~28.8%,干密度为1.45~1.71g/cm²室内试 验含水率为16%~25%,干密度为1.45~1.68g/cm。干密度较 大的主要原因是土中含有钙质结核和碾压不均匀。通过对原 料场土料的击实试验,最优含水率为19.7%,最大干密度为 1.64g/cm说明坝体回填土料的压实系数较小。
坝体碾压土的抗剪强度是评价坝坡稳定性的基础,本次 试验采用饱和固结不排水抗剪试验(测孔压)测定了坝体碾 压土的总应力强度指标和有效应力强度指标。在整个试验操 作过程中严格按规范要求进行剪切速率为0.08mm/min剪 切终值以出现峰值或以轴向应变的15%为控制指标。 通过试验坝体碾压土抗剪强度指标分别为:总应力抗剪 强度指标C=11~176kPaa=12.5°~26°;有效应力强度指标 C"=9~22kPa=2°~28.5°。料场土抗剪强度指标为C=36 kPa=18°C=22kPa=30。从试验结果可知土的干密 度对粘聚力影响较大对内摩角影响较小。 依照《SDJ218一84土石坝设计规范》的要求分析土坝边 坡的稳定性时使用抗剪强度试验统计指标的小值平均值即 利用各组试验得到莫尔圆圆心位置的平均位置与莫尔圆半径 的小值平均值做莫尔圆db34∕t 2833-2017标准下载,并求得它们的包线作为小值抗剪强 度包线。这样测得祝京水库坝体碾压土抗剪强度指标为C= 21 kPa P=13°C'=13 kPa=24°。
由于时间紧迫,在祝京水库土坝碾压土工程性质的
工作中对工程基本资料的收集是与试验工作同时进行的。当 年土坝施工时在673.0m至683.0m高程附近,曾采用碾压 边埂、冲填泥浆的施工方法这次在土工试验接近完成时才收 集到粗略的相关资料,因而土工试验中没有包括冲填土工程 部分。
(1坝体回填土料属低液限粘土坝体土料中含有少量的 钙质结核。 (2)坝体碾压土密度较低,且分布很不均匀其变化范围 在1.45~1.71g/cm²之间平均值为1.56g/cm²干密度小于标准击 实密度(1.64g/cm²)的占92.5%,且较大干密度的土中含有钙 质结核不具有代表性。 (3坝体碾压土的渗透系数较大水平方向渗透系数平均 值为2.27x104cm/s,垂直方向渗透系数平均值为1.68x10 cm/s主要是坝体回填土密度低层间结合差所致。 (4坝体碾压土饱和固结不排水抗剪总应力和抗剪有效 应力均较低特别是粘聚力随密度减小而明显降低。 (5体碾压土的物理力学性质是评价土坝质量的基础 也是土坝边坡稳定计算的依据,祝京水库坝体土工试验成果 见表2。 (6)从70年代陕晋两省水坠坝的试验研究与工程实践来 看通常粘粒含量在30%以下的粉质壤土水坠坝干密度可达 1.50~1.60g/cm。祝京水库土坝的土料粘粒含量较大,约为 32%~38%塑性指数为16.0~22.9不适合作为水坠坝的土料。 在分析祝京水库用水坠法施工部位的坝体质量时,其干密度 不宜估计过高建议按1.48~1.50g/cm²考虑。参照陕西省彬县 李家川水坠坝(土料为重粉质壤土I=10)的三轴剪切试验所 测定的抗剪强度指标对祝京水库土坝水坠法施工部位的总应力 强度的凝聚力建议按3~4kPa考虑,总应力内摩擦角按15°考 虑,有效强度的凝聚力指标按零考虑,有效内摩擦角按26°~ 27°考虑。 祝京水库土坝的标准断面或最大断面处于河床段内这 样的断面地基即河床冲积土层或砂与砂卵石层在本次勘察 试验中难以利用探井取到合适的土样。参照陕西省普通较小 河流冲积层的情况如果冲积层为土层时其有效强度的凝聚 力指标应为零因为它们是正常固结土,有效内摩擦角也可参 照冲填土资料选择略低一些的数值。
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