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碾压混凝土室内试验和压水试验渗透系数间的关

2017-08-23 05:29 摘要：本文对江垭大坝二级配、三级配碾压混凝土的室内试验和压水试验渗透系数值进行了统计分析，并作出了各自的积累概率曲线。根据累积概率曲线得出了6种保证率下二级配、三级配碾压混凝土室内试验和压水试验的渗透系数值，并用最小二乘法拟合得出二级配、三级配碾压混凝土室内试验和压水试验渗透系数间的线性关系式。拟合结果表明室内试验和压水试验渗透系数间存在很好的线性相关关系。根据上述线性关系式，可利用室内试验渗透系数来预测压水试验渗透系数。
关键词：碾压混凝土 室内试验 压水试验 渗透系数 线性相关关系 　　目前世界上已建和在建的碾压混凝土坝已超过200座。由于碾压混凝土坝存在众多的层(缝)面，其渗透指标是评价其质量的一个重参数，而渗透系数是评定碾压混凝土渗透性的主要渗透指标。目前测定碾压混凝土渗透系数有室内芯样渗透试验和现场压水试验两种。压水试验需在碾压混凝土坝施工现厨行，存在一定的坝面施工干扰，试段压力过大还会对坝体产生不良影响。此外，相对室内试验来说，现场压水试验更耗费人力、物力。故若能根据室内试验渗透系数来预测现场压水试验渗透系数，就可为碾压混凝土渗透性指标的获得创造简化的条件。根据国内外一些已建碾压混凝土坝室内试验和压水试验渗透系数的资料来看，压水试验渗透系数一般比室内试验渗透系数大2个数量级左右[１]，但还没有建立起两者之间的相关关系[２]。本文将根据江垭大坝二级配、三级配碾压混凝土室内试验渗透系数和压水试验渗透系数的统计分析结果，来拟合碾压混凝土室内试验和压水试验渗透系数间的相关关系式。1 工程简介　　江垭水利枢纽位于湖南省张家界市境内澧水支流溇水中游，距长沙322km，总库容17.41×108m3，电站装机3000 mw，工程具有防洪、发电、灌溉、航运以及供水等综合作用。挡水建筑物采用碾压混凝土重力坝，最大坝高为131m.重力坝基础设置2.0m厚的三级配常态混凝土，标号为c15，除预制廊道及坝顶结构外采用全断面碾压混凝土，以三级配为主。防渗层是二级配碾压混凝土，标号为c20.其上游为变态混凝(在二级配碾压混凝土铺料中另加一定量水泥浆并用插入式振捣器振捣形成厚度为30cm的混凝土称变态混凝土)，在客观上加强了防渗层。防渗层厚度依次为：高程165.0m以下采用8m，高程165.0m～高程215.0m之间采用5m，高程215.0m～高程240.0m之间采用3m.防渗层下游坝体为三级配碾压混凝土，在高程190m以下其标号为c15，在高程190m以上其标号为c10.大坝采用分层填筑碾压法施工，每30cm为一填筑碾压层，层间结合面称为层面，层面间的间隔时间在初凝时间内，层面不作任何处理，超过初凝时间，又在24h之内，则在摊铺上层混凝土之前，需刮铺2.0cm厚的砂浆；超过24h按常规施工缝处理。一般最大层间允许间隔时间为6h.每填筑碾压10层为一升程，其厚度为3m，每个升程结合面称为缝面，缝面停歇时间较长，缝面处理按常态混凝土施工缝处理。江垭大坝混凝土方量为130×104m3，其中碾压混凝土为105×104m3。2 室内试验和压水试验概况　　室内渗透试验在河海大学研制的ks-50b多功能高压渗透仪上进行，试验用碾压混凝土芯样取自已浇好的江垭碾压混凝土大坝。芯样类型有二级配碾压混凝土、三级配碾压混凝土和变态混凝土3种(每种碾压混凝土均包括含层、含缝和本体芯样)，芯样为150mm×150mm的圆柱体，试验步骤和试验成果详见“九·五”攻关子题报告①剔除少数渗透异常的芯样后，共获得107个有效的渗透系数数据，其中二级配碾压混凝土67个，三级配碾压混凝土22个，变态混凝土18个。　　为检查碾压混凝土施工质量，中国水利水电科学研究院和湖南湘水基础施工有限公司分别于1997年和1998年对江垭碾压混凝土大坝高程158.0m以下坝体和高程160.0m～高程191.0m坝体碾压混凝土进行了现场压水试验。压水试验钻孔孔径为75mm，压水试段长为1.5m(少数试段长1.0m、2.03m、2.04m、2.4m、3.0m或6.0m)。压水试验钻孔位置和压水试验成果详见各报告②③江垭大坝现场压水试验报告(初稿).中国水利水电科学研究院结构材料所。1997年10月。江垭水利枢纽工程大坝碾压混凝土质量检查钻孔取芯及现场压水试验报告。湖南湘水基础施工有限公司，1998年5月。。在统计分析之前，对前述压水试验的透水率数据作了取舍，即二级配碾压混凝土中少量透水率大于3.0lu以及三级配碾压混凝土中少量透水率大于4.0lu的试段属于特殊非正常渗透，不列入统计样本中，透水率为0.0lu的试段也不列入统计样本中。剔除上述试段后，总共有161段次的有效透水率数据，其中二级配碾压混凝土123段次，三级配碾压混凝土38段次。3 室内试验渗透系数和压水试验渗透系数间的相关关系3.1 压水试验透水率与渗透系数间的换算关系　要得出室内试验和压水试验渗透系数间的相关关系式，首先需把压水试验测得的透水率换算为渗透系数值。换算因子计算如下。假设压水稳定后的流型为辐射流型，则其渗透系数的计算公式为[３]