蒋家沟面板堆石坝颗粒级配设计及填筑标准

1、蒋家沟混凝土面板堆石坝料颗粒级配设计及坝体填筑要求1、坝料颗粒级配设计1.1 特征粒径选择 1）最大粒径D：垫层料80mm、过渡料300mm、主堆石料600mm、下游堆石料800mm。 2）特征粒径DK及相应的PK垫层料中DK常取5mm。小于5mm颗粒的相对含量P5对垫层料的透水性起明显的控制作用。本坝垫层料中小于5mm含量P5取40%左右（35%45%）。其它料常取其平均粒径D50来表征，D50的大小决定着坝料的粗细，D50较大时坝面不平整度较大，增加施工费用和难度；D50较小时引起坝料强度降低；一般大约为最大粒径D的1/41/10。本坝过渡料取D50=5080mm、主堆石料取D50=801

2、20mm、下游堆石料取D50=120200mm。 3）最小粒径DM及其相应含量PM堆石坝料中常取DM=0.075mm（0.1mm），含泥量是影响坝料性质的重要因素。当含泥量增大到一定值后，坝料的抗剪强度急骤下降，渗透系数减小。本坝垫层料P0.13%、过渡料P0.12%、主堆石料P0.12%、下游堆石料P0.15%。 1.2 级配曲线公式 优良级配曲线常为抛物线，一般用下式表示：P=A+(100-A)(di/D)r （A）可以用两种特征粒径料及相应含量来确定A、r，一般r= -0.51.5。 坝料级配常以最大粒径D、最小允许粒径DM 、特征粒径DK及其相对含量PM、PK来控制。r值的试算求解：P

3、K=PM+(100- PM)( DKr-DMr)/( Dr-DMr)。 按堆石坝规范要求，推算出如下两个公式： 垫层料及过渡料：P(%)= -8+108(d/D)0.3、主、次堆石料：P(%)=100(d/D)0.4 表1 特征参数计算表料 名最大粒径D各粒径含量(%)各含量相应的粒径(mm)不均匀系数Cu曲率系数Cc5mm0.075mm50%60%30%10%垫层料80mm39.05.310.117.12.50.285.51.83过渡料300mm23.61.037.864.29.20.880.21.65主堆石料600mm14.72.7106.1167.329.61.988.02.76次堆石料

4、800mm13.12.4141.4223.139.42.589.22.78表2 主、次堆石料按P(%)=-20+120(d/D)0.3计算表料 名最大粒径D各粒径含量(%)各含量相应的粒径(mm)不均匀系数Cu曲率系数Cc5mm0.075mm50%60%30%10%主堆石料600mm8.5099.5155.332.45.926.31.15次堆石料1000mm4.50165.9258.854.09.826.41.151.3 本坝堆石料级配曲线设计按上述特征粒径，可试算出级配曲线参数，得各料级配曲线为：主堆石料：P(%)=100(d/600)0.4、 次堆石料：P(%)= 3+97(d/800)0

5、.45 过渡料： P(%)= 1+101(d/300)0.45、 垫层料： P(%)= 12+1112(d/80)0.3上式计算出的小于某粒径重量百分数如表3所示。各区级配曲线特征粒径如表4。表4 坝料各区级配曲线特征粒径表坝料dmax(mm)d50(mm)d10(mm)d30(mm)d60(mm)<5mmP5(%)<0.1mmP0.1(%)CuCc主堆石料600105.02.030.0170.014.73.185.02.6次堆石料800160.02.547.0245.012.94.798.03.6过渡料30066.02.222.098.015.01.844.52.2垫层料8011

6、.00.353.018.436.83.152.61.4表3中，不均匀系数Cud60/d10，曲率系数Cc=d30*d30/(d10*d60)，分别表示颗粒粒径分布范围的大小、累积曲线的整体形状。当Cu>5、Cc13时，属于良好级配。表3 各区坝料小于某粒径颗粒重量百分数表 单位：%粒径mm0.10.20.512510203040506080100200300400500600800ArD主堆石料3.1 4.1 5.9 7.7 10.2 14.7 19.4 25.7 30.2 33.9 37.0 39.8 44.7 48.8 64.4 75.8 85.0 93.0 100 0 0.40 6

7、00 次堆石料4.7 5.3 6.5 7.8 9.5 12.9 16.5 21.4 25.1 28.2 30.9 33.2 37.4 41.1 55.0 65.4 74.0 81.5 88.2 100 3 0.45 800 过渡料1.8 2.8 4.7 6.8 9.6 15.0 20.9 28.9 34.8 39.8 44.1 48.0 54.7 60.6 83.2 100 -1 0.45 300 垫层料3.1 6.6 12.4 18.1 25.0 36.8 48.0 61.9 71.5 79.0 85.3 90.7 100 -12 0.30 80 表中级配曲线公式：P=A+(100-A)(d

8、i/D)r1.4 实际坝料填筑级配的选择在坝体碾压填筑前，应进行现场爆破碾压试验，选择符合表5要求的坝体填筑料。表5 各区坝料级配要求表坝料dmax(mm)d50(mm)<5mmP5(%)<0.1mmP0.1(%)CuCc主堆石料60080120<3>513次堆石料800120200<5>513过渡料3005080<2>513垫层料803545<3>5132 坝体填筑要求2.1 料场岩石物理力学性质坝体填筑用料除垫层料由太运乡灰岩骨料场轧制拌制外，其它区填筑料由深田沟料场开采。太运乡灰岩为三迭系下统嘉陵江组（T1j）浅灰色灰岩、泥质灰

9、岩夹白云质灰岩，深田沟块石料场为三迭系上统须家河组（T3xj）中粗粒长石石英砂岩。岩石物理力学性质如表6。表6 灰岩、砂岩料岩石物理力学性质表岩石名称弱风化灰岩微风化灰岩弱风化砂岩微风化砂岩自然密度e(g/cm3)2.6642.6822.5502.558饱和密度a(g/cm3)2.6802.6992.5642.572烘干密度s(g/cm3)2.6542.6742.5252.534比重s2.7242.7412.6292.636含水率a1（%）0.360.270.990.96吸水率a2（%）0.700.631.331.30饱水率（%）0.960.901.561.53孔隙度no（%）2.552.41

10、3.953.90自然抗压强度c0（MPa）75.583.453.271.7饱和抗压强度c（MPa）65.674.143.762.0软化系数c/c00.870.890.820.862.2 孔隙率选择面板堆石坝设计规范规定坝料填筑孔隙率范围如表7第一列，本工程选取较高标准，设计选用值如表7第二列，换算的设计干密度如表7第三列。表7 坝料填筑标准分区规范孔隙率（%）选用孔隙率（%）换算的干密度垫层料1520182.17过渡料1822192.05主堆石料2025212.00下游堆石料2328231.952.3 坝体填筑要求在坝体开始填筑前，应通过现场爆破碾压试验，确定满足设计级配范围的各区坝料级配、确

11、定满足孔隙率要求的碾压参数。在实际施工中，应控制坝料的级配范围，采用碾压参数和孔隙率两参数作为施工控制标准。根据上述设计，提出坝体填筑要求如表8所示。表1 坝体填筑质量要求表填筑分区级 配 要 求孔隙率/干密度要求碾 压 参 数料 源垫层区A级配优良，Dmax=80mm，5mm细粒含量占40%左右，泥质含量5%，超径量3%。孔隙率为18%，相应设计干密度2.17t/m3。铺料厚度40cm，用18t振动碾碾压8遍，行车速度1.22.5km/h。洒水量20%。上游斜面上用10t斜坡碾碾压。太运乡灰岩骨料场新鲜灰岩料轧制。特殊垫层区B级配优良，Dmax=40mm，泥质含量5%。孔隙率为17%，相应设

12、计干密度2.20t/m3铺料厚度20cm，小型振动碾碾压。同上过渡层区A级配优良，Dmax=300mm，中间粒径（小于量占50%）5080mm，含泥量2%，超径1%。孔隙率19%，相应设计干密度2.05t/m3。铺料厚度40cm，用18t振动碾碾压8遍，行车速度1.22.5km/h。洒水量25%30%。两岸坡过渡料向下游延伸20m。深田沟石料场新鲜及微风化砂岩，专门开采供应。主堆石区B级配优良，Dmax=600mm，中间粒径80120mm，5mm颗粒15%，含泥量3%，超径含量1%。孔隙率21%，相应设计干密度2.00t/m3。铺料厚度80cm，用18t振动碾碾压8遍，行车速度1.22.5km/h。洒水量25%30%。深田沟石料场新鲜、微风化及弱风化砂岩。下游堆石区C级配优良，Dmax=800mm，中间粒径120200mm，