蒋家沟面板堆石坝颗粒级配设计及填筑标准

蒋家沟面板堆石坝颗粒级配设计及填筑标准
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D K及相应的P K
垫层料中D K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1/4～1/10。

本坝过渡料取D50=50～80mm、主堆石料取D50=80～120mm、下游堆石料取D50=120～200mm。

3）最小粒径D M及其相应含量P M
堆石坝料中常取D M=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P0.1≤3%、过渡料P0.1≤2%、主堆石料P0.1≤2%、下游堆石料P0.1≤5%。

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)(d i/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= -0.5～1.5。

坝料级配常以最大粒径D、最小允许粒径D M、特征粒径D K及其相对含量P M、P K来控制。

r值的试算求解：P K=P M+(100- P M)( D K r-D M r)/( D r-D M r)。

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
表2 主、次堆石料按P(%)=-20+120(d/D)0.3计算表
1.3 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)0.45
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
表3中，不均匀系数Cu＝d60/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、Cc＝1~3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：%
表中级配曲线公式：P=A+(100-A)(d i/D)r
1.4 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
2 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
2.2 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
2.3 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
注：级配优良指应满足Cu>5、Cc＝1~3要求。