四清水庫大壩下游壩坡壩殼料試驗(yàn)參數(shù)選擇

鐘紅霞

（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 長(zhǎng)沙市 410131）

1 工程概況

四清水庫位于湖南省郴州市北湖區(qū)保和鄉(xiāng)嚴(yán)塘村，距郴州市23km，屬湘江水系耒水支流郴江西河。是一座以灌溉為主，兼有防洪、旅游、發(fā)電和養(yǎng)殖等綜合效益的中型水利樞紐工程。壩址以上控制流域面積9.8km2，壩址以上干流長(zhǎng)度6km，正常蓄水位293.5m，相應(yīng)庫容1760萬m3，為Ⅲ等工程。主要建筑物等級(jí)為3級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)：設(shè)計(jì)洪水100年一遇，校核洪水1000年一遇。

2 試驗(yàn)緣由

2004年5月，郴州市北湖區(qū)四清水庫大壩下游坡發(fā)生局部滑坡，北湖區(qū)水利主管部門為了對(duì)大壩進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，先后3次對(duì)大壩進(jìn)行取樣，測(cè)定其大壩土體主要物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、水理性質(zhì)。

2004年6月5日在壩體鉆孔取樣12組，試樣尺寸為Ф91mm×200mm。試驗(yàn)成果提供給設(shè)計(jì)單位計(jì)算后，大壩現(xiàn)有斷面尺寸不能滿足大壩穩(wěn)定要求。

2004年7月8日對(duì)大壩進(jìn)行第二次鉆孔取樣，取樣數(shù)量為22組，試樣尺寸同樣為Ф91mm×200 mm，試驗(yàn)方法與第一次一致，只是試驗(yàn)樣品數(shù)量增加。試驗(yàn)成果提供給設(shè)計(jì)單位計(jì)算后，大壩現(xiàn)有斷面尺寸仍然不能滿足大壩穩(wěn)定要求。

經(jīng)過以上兩次試驗(yàn)和計(jì)算后，都不能滿足大壩穩(wěn)定要求，水利主管部門2004年8月17日決定在現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和取樣后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)土體性質(zhì)與前兩次土體有本質(zhì)區(qū)別。

3 試驗(yàn)成果及試驗(yàn)方法說明

3.1 第一、二次試驗(yàn)成果及試驗(yàn)方法說明

第一、二次試驗(yàn)方法見表1，試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2。

表1 第一、二次試驗(yàn)方法匯總表

表2 第一、二次試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)匯總

從表1可以看出，所采用試驗(yàn)方法對(duì)于試樣尺寸為Ф91mm×200mm的土樣來說是合適的。

從表2可以看出，無論從物理性質(zhì)（主要統(tǒng)計(jì)干密度、含水率），還是力學(xué)性質(zhì)（主要統(tǒng)計(jì)內(nèi)摩擦角、凝聚力），以及水理性質(zhì)（主要是統(tǒng)計(jì)滲透系數(shù)）來看，其內(nèi)在的聯(lián)系還是相適應(yīng)的。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果及試驗(yàn)方法說明

2004年8月17日對(duì)發(fā)生局部滑坡區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，取樣部位、數(shù)量、試坑特性見表3。

表3 四清水庫下游壩坡現(xiàn)場(chǎng)取樣成果表

從滑坡現(xiàn)場(chǎng)來看，土體與鉆孔取樣的土體有很大的區(qū)別，應(yīng)屬粗粒土范疇（后來室內(nèi)顆分試驗(yàn)證明是粗粒土）。故現(xiàn)場(chǎng)密度試驗(yàn)采用灌水法，試坑直徑50cm。

現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)方法說明見表4。

表4 現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)方法說明匯總表

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)土體是粗粒土的事實(shí)，采用粗粒土的試驗(yàn)方法，其結(jié)果見表5。

從表5可以看出，現(xiàn)場(chǎng)取樣5組的土樣分類（按顆粒組成分類）均為礫類（粘質(zhì)土礫），屬粗粒土；干密度變化范圍（1.72～1.85）g/cm3，平均值1.77g/cm3；含水率變化范圍8.9%～10.7%，平均值10.1%；從4組直接剪切（慢剪）的試驗(yàn)結(jié)果來看，內(nèi)摩擦角變化范圍24.8°～26.0°，平均值25.3°；凝聚力變化范圍（22.6～116.6）kPa，平均值63.0kPa；滲透系數(shù)變化范圍7.15E-04～9.26E-04，平均值8.28E-04。

4 試驗(yàn)結(jié)論

將第一、二次試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)值和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比情況見表6。

從表6可以看出，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比第一、二次試驗(yàn)結(jié)果有較大的提高，可以說發(fā)生了質(zhì)的變化。試驗(yàn)結(jié)果提供設(shè)計(jì)單位復(fù)核后，現(xiàn)有的大壩斷面是滿足穩(wěn)定要求的，說明現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)實(shí)情況相符。

表5 現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)結(jié)果匯總表

表6 第一、二次試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)值和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)值對(duì)照表

5 結(jié) 語

從四清水庫大壩下游壩坡壩殼料的三次試驗(yàn)過程來看，要客觀真實(shí)反映壩體土體的物理力學(xué)性質(zhì)，就要選擇與土體本身性質(zhì)相適應(yīng)的試驗(yàn)方法，選擇與試驗(yàn)方法相適應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備，只有這樣才能得到反映壩體土體性質(zhì)的試驗(yàn)參數(shù)。

就四清水庫大壩下游壩坡壩殼料這一特例而言，第一、二次的試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備的選擇是正確的，試驗(yàn)結(jié)果也是與之相符，但是取樣人沒有從根本上把握住大壩土體性質(zhì)，把樣品尺寸人為地縮小至Ф91mm×200mm，這樣就誤導(dǎo)試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備的選擇，導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生偏離或者說是錯(cuò)誤。第三次現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)較為客觀地反映了大壩下游壩坡壩殼料的性質(zhì)，土樣分類為礫類，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備也隨之發(fā)生重大變化，試驗(yàn)結(jié)果能滿足大壩現(xiàn)有斷面穩(wěn)定要求也就是順理成章的事了。