PVA纖維摻和膠凝砂礫石材料的力學性能

年月 水利學報 第卷第期 收稿日期 基金項目水利部計劃項目 作者簡介賈金生男河南民權(quán)人教授級高級工程師主要從事拱壩結(jié)構(gòu)分析面板壩防滲體系及膠凝砂礫石壩的研究 文章編號 膠凝砂礫石壩材料特性研究及工程應用 賈金生馬鋒玲李新宇陳祖坪 中國水利水電科學研究院北京首鋼工學院北京 摘要本文闡述了膠凝砂礫石壩的起源和發(fā)展情況根據(jù)福建街面水電站下游圍堰的施工要求即施工期作為擋 水堰運行期作為量水堰設(shè)計了圍堰壩體的斷面對堰體的應力穩(wěn)定和滲流進行了分析提出了材料的性能參數(shù) 要求并探討了膠凝砂礫石材料的滲透溶蝕性能研究結(jié)果表明采用當?shù)靥烊簧暗[石摻入水泥和粉煤灰各 ?其齡期抗壓強度等級可達到并滿足圍堰的力學穩(wěn)定防滲和抗溶蝕要求縮短了工期降低了 造價 關(guān)鍵詞膠凝砂礫石壩滲透溶蝕圍堰材料特性抗壓強度 中圖分類號文獻標識碼 研

為研究膠凝砂礫石料的動力特性,采用大型動力三軸試驗儀進行膠凝摻量為60kg/m3的膠凝砂礫石料的動力試驗,分析了材料最大動彈性模量與圍壓之間的關(guān)系,推導了非線性動彈性模量及阻尼比的表達式。試驗結(jié)果表明:膠凝砂礫石料的動應力動應變關(guān)系具有明顯的非線性特征,且受圍壓的影響較大;材料動彈性模量隨動應變的增大而減小,而阻尼比則相應增大,并趨于某最大值;動應變一定時,圍壓增大引起材料動彈性模量增大,而阻尼比則隨之減小。

碾壓膠結(jié)砂礫石(rolledcementeedsand&cravel,簡稱rcsg)材料是一種新型建筑材料,在某些工程中有廣闊的應用前景,根據(jù)試驗結(jié)果,探討和分析了rcsg的材料性能.

該文介紹福建水口壩下水位治理與通航改善工程中膠凝砂礫石橫向主圍堰規(guī)劃方案的抗滑穩(wěn)定和應力簡易估算,探討砂礫石地基上建設(shè)膠凝砂礫石圍堰的適用條件,供參考。

年月 水利學報 第卷第期 收稿日期 基金項目水利部計劃項目 作者簡介賈金生男河南民權(quán)人教授級高級工程師主要從事拱壩結(jié)構(gòu)分析面板壩防滲體系及膠凝砂礫石壩的研究 文章編號 膠凝砂礫石壩材料特性研究及工程應用 賈金生馬鋒玲李新宇陳祖坪 中國水利水電科學研究院北京首鋼工學院北京 摘要本文闡述了膠凝砂礫石壩的起源和發(fā)展情況根據(jù)福建街面水電站下游圍堰的施工要求即施工期作為擋 水堰運行期作為量水堰設(shè)計了圍堰壩體的斷面對堰體的應力穩(wěn)定和滲流進行了分析提出了材料的性能參數(shù) 要求并探討了膠凝砂礫石材料的滲透溶蝕性能研究結(jié)果表明采用當?shù)靥烊簧暗[石摻入水泥和粉煤灰各 ?其齡期抗壓強度等級可達到并滿足圍堰的力學穩(wěn)定防滲和抗溶蝕要求縮短了工期降低了 造價 關(guān)鍵詞膠凝砂礫石壩滲透溶蝕圍堰材料特性抗壓強度 中圖分類號文獻標識碼 研

文章以江西某膠凝砂礫石壩水庫施工為例,研究膠凝砂礫石壩的經(jīng)濟性。在選定施工造價的經(jīng)濟參數(shù)后,從各施工環(huán)節(jié)分析膠凝砂礫石壩的工程造價,并依次改變邊坡比與碾壓混凝土重力壩綜合造價對比分析,最終得到膠凝砂礫石壩具有節(jié)約施工成本、節(jié)時、環(huán)保的優(yōu)點的結(jié)論。

通過極差分析和ppr單因素方差分析,探究粉煤灰摻量、水膠比和細料含量對不同形狀尺寸富膠凝砂礫石試件劈裂抗拉強度的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明:對富膠凝砂礫石材料劈裂抗拉強度的影響權(quán)重大小依次是粉煤灰摻量,水膠比,細料含量。三種加載方式下28d劈裂抗拉強度皆隨粉煤灰摻量的增加而降低,最佳水膠比和最優(yōu)細料含量分別為0.45和35%。此外,圓柱體側(cè)向平均劈裂抗拉強度約為標準立方體的91.10%,圓柱體軸向平均劈裂抗拉強度約為標準立方體的80.37%。

膠凝砂礫石筑壩就是將土石壩和混凝土重力壩綜合的一種新壩型,通過材料特性、斷面設(shè)計、穩(wěn)定計算、防滲結(jié)構(gòu)和溢洪結(jié)構(gòu)等幾個方面,對膠凝砂礫石壩這一新壩型的設(shè)計進行了探討。

大同市守口堡水庫大壩為我國首座膠凝砂礫石壩。文中以大同市守口堡水庫為實例,施工中綜合考慮膠凝砂礫石強度、壓實密度、溫度、濕度、日照等因素,層面處理以露出砂粒、小石,且不破壞已凝結(jié)的膠凝砂礫石為準,通過試驗確定了不同氣候條件下層面處理時間、砂漿從開始拌和到上層膠凝砂礫石鋪設(shè)的最長允許時間、砂漿鋪設(shè)厚度等參數(shù),形成了完整的膠凝砂礫石填筑層面施工處理方法。

結(jié)合膠凝砂礫石材料力學特性及壩體剖面設(shè)計理論，研究膠凝砂礫石壩的剖面形式及相應的控制標準。按土石壩設(shè)計理論：當膠凝砂礫石材料抗壓強度低于3mpa時，壩體剖面形式屬于土石壩斷面形式，應按土石壩設(shè)計理論進行設(shè)計；當材料抗壓強度大于6mpa時，壩體剖面形式屬于重力壩斷面形式，應按重力壩設(shè)計理論進行設(shè)計；抗壓強度為3～6mpa時，剖面設(shè)計既要考慮壩體整體穩(wěn)定性、壩體應力狀況，又要考慮壩坡的自身穩(wěn)定及壩體局部抗剪強度。按重力壩設(shè)計理論：當膠凝砂礫石材料抗剪強度指標足夠大時，需控制壩踵處不出現(xiàn)拉應力，最經(jīng)濟剖面為直角梯形；隨著壩體抗剪強度指標的降低，最經(jīng)濟剖面逐步由直角梯形向?qū)ΨQ梯形過渡，此時穩(wěn)定安全系數(shù)和壩踵拉應力都需要控制；當膠凝砂礫石材料抗剪強度指標過低時，采用對稱梯形剖面，此時壩體不會產(chǎn)生拉壓力，需控制壩體整體穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

砂礫石具有非線性的應力-應變特性,回彈模量是描述這一特性的有效參數(shù),通過室內(nèi)加大尺寸承載板試驗能夠得到較好的模擬砂礫石回彈模量的模型。分析了傳統(tǒng)承載板試驗測定砂礫石回彈變形特性的局限性和影響因素,并進行了試驗儀器和方法的改進。以加大承載板試驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),擬合發(fā)現(xiàn)l-h模型能較好地反映砂礫石的非線性回彈變形特性,且模型中的回歸參數(shù)與混合料的級配、含水量、壓實度等因素具有關(guān)聯(lián)性。并針對影響砂礫石回彈模量的兩個重要參數(shù):砂礫石黏土的摻配比和含水量進行了詳細分析,并提出相應的工程建議。

以膠凝用量、細料含量、水膠比作為膠凝砂礫石材料抗壓強度的影響因素,通過正交試驗設(shè)計配合比,采用極差法和投影尋蹤回歸分析(ppr)兩種方法分析試驗結(jié)果,得到了影響膠凝砂石材料抗壓強度影響因素的主次順序為膠凝用量、水膠比、細料含量;膠凝砂礫石材料的抗壓強度在各因素不同水平下的變化規(guī)律,即抗壓強度隨膠凝用量的增加而增大,最佳水膠比為1.2,細料含量在25%~30%之間時抗壓強度達到最大,當水膠比和細料含量繼續(xù)變大時,抗壓強度有所降低。

本文以翁吟河水生態(tài)攔水堰工程膠凝砂礫石壩為研究對象,采用剛體極限平衡法和材料力學法對膠凝砂礫石材料壩進行穩(wěn)定及應力計算,供同類工程參考.

通過研究地基土指標，由施工期指標進入蓄水期指標時完建壩體與地基應力場的重分布，結(jié)果表明，重分布的變幅是相當巨大的，甚至于會影響到在砂礫石地基上能否建造某種膠凝砂礫石壩的決策。故對此進行分析研究，分析地基土含水量飽和工況強度。

砂礫石回填 一、施工流程 施工測量→施工準備→拌合砂礫石→分層攤鋪→分層碾壓→檢測（符合規(guī)范 要求后）→數(shù)據(jù)整理（報審） 二、施工方法 （一）施工測量 施工之前復測導線點坐標、水準點高程及原地面高程，并進行資料整理及橫、 縱斷面繪制。擬定試驗段報審通過之后進行試驗段施工測量工作，采用全站儀, 根據(jù)本段對應的路基設(shè)計圖紙及加寬要求放出該段路基中邊樁，沿路基縱向每 10m設(shè)一對標高指示樁，進行水平測量，并在指示樁上準確標出實施層頂標高， 設(shè)置明顯標記，以控制填料的松鋪厚度。將松鋪厚度標識于中、邊樁上，并掛線 施工。 （二）施工準備 材料準備：砂礫石路基填筑材料采用襄陽本地區(qū)的砂礫石。按照礫石和清沙 比例為6:4均勻參合。砂礫應質(zhì)地堅硬，含泥量不應大于5%，礫石顆粒中細長 及扁平顆粒的含量不應超過20%。施工前，參照該段設(shè)計工程量進行材料選比， 按計劃組織進場儲備，所有進場材

工程 砂礫石回填單元工程施工質(zhì)量驗收評定表 單位工程名稱單元工程量 分部工程名稱施工單位 單元工程名稱、部位施工日期年月日－年月日 項次檢驗項目質(zhì)量要求檢查記錄合格數(shù) 合格率 （%） 主 控 項 目 1鋪料厚度 鋪料厚度均勻，表面平整，邊線 整齊，允許偏差不大于鋪料厚度的 10%，且不應超厚 2岸坡接合處鋪料 縱橫向接合部應符合設(shè)計要求； 岸坡接合處的填料不得分離、架空 一 般 項 目 1鋪填層面外觀 砂礫料鋪填力求均衡上升，無團 塊、無粗粒集中 2富裕鋪填寬度 富裕鋪填寬度滿足壓實質(zhì)量要 求，檢測點允許偏差0-10cm 3鋪填邊線 鋪填邊線應有一定寬裕度（符合 設(shè)計要求） 施工 單位 自評 意見 主控項目檢驗點全部合格，一般項目逐項檢驗點的合格率均不小于_____%，且不合格點不集中 分布，各項報驗資料_____sl631—2012的要求

膠凝砂礫石壩是介于混凝土重力壩與堆石壩之間的新壩型。目前，膠凝砂礫石壩的建基面設(shè)計仍參照混凝土重力壩的建基面設(shè)計要求。針對膠凝砂礫石壩與混凝土重力壩結(jié)構(gòu)的差異性，提出了膠凝砂礫石壩壩基的地質(zhì)適應性問題。通過現(xiàn)場的彈性波試驗與原位剪切試驗，壩基的強度及抗滑穩(wěn)定性可以滿足設(shè)計要求，證明適當放寬膠凝砂礫石壩建基面要求，不僅技術(shù)上是可行的，而且可以減少工程量，節(jié)約資金，降低工程投資。

膠凝砂礫石材料單軸和三軸試驗結(jié)果表明,膠凝砂礫石材料應力應變關(guān)系具有明顯的非線性特征。通過三軸試驗,得出應力應變關(guān)系曲線,針對鄧肯-張模型對膠凝砂礫石的適用性進行了分析研究。基于虛加剛性彈簧法,計算分析數(shù)據(jù)驗證了鄧肯-張模型求解彈性模量的合理性,對鄧肯-張模型不能準確描述體變特性與泊松比參數(shù)問題,提出了改進模型。

以大同守口堡水庫為例,詳細介紹了膠凝砂礫石與常態(tài)混凝土、岸坡等結(jié)合部位的施工工藝及其操作要點,變態(tài)混凝土施工技術(shù)在膠凝砂礫石壩施工中的應用,成功解決了膠凝砂礫石鋪筑過程中壩肩兩岸坡及常態(tài)混凝土周邊無法碾壓的問題,值得同類工程推廣借鑒。

守口堡水庫大壩采用的是膠凝砂礫石壩。這是我國首次將這種新壩型用于永久性水利工程中。結(jié)合工程當?shù)夭牧锨闆r,并同國內(nèi)外工程進行類比,對壩體斷面、壩體材料分區(qū)、建基面設(shè)置、泄洪建筑物布置等方面進行分析研究,得出了守口堡水庫膠凝砂礫石壩的合理設(shè)計方案。守口堡水庫膠凝砂礫石壩最大壩高為61.6m。壩體斷面型式為上下游坡比1:0.6的梯形斷面。按照材料性能的不同,大壩斷面劃分成6個分區(qū)。大壩主體為膠凝砂礫石。壩體上下游分別設(shè)置防滲層和保護層、大壩建基面比混凝土重力壩放寬、泄洪建筑物布置于壩體。

基于膠凝材料含量為70kg／m^3的膠凝砂礫石（csg）材料力學特性，對擬定不同壩高的剖面進行穩(wěn)定分析，得到csg壩最小計算剖面。采用有限單元法對壩體壩基進行強度分析，確定所擬壩體適應的地基條件，為工程提供參考依據(jù)。

為確保守口堡水庫大壩運行安全、驗證膠凝砂礫石材料的可靠性,本文通過試驗對其強度進行研究.采取大壩擬定的配合比,制取膠凝砂礫石及富漿膠凝砂礫石大小試件,進行抗壓強度檢測,試驗結(jié)果滿足設(shè)計要求.并對膠凝砂礫石大試件進行抗拉強度劈裂試驗,其檢測結(jié)果合格,可滿足大壩強度的要求.