混凝土面板堆石坝垫层料的设计准则

外形 ， 使浇筑 的面板 厚度 均匀 ， 避免混凝 土超 填 。 这 一 时 期 允 许 细 料 的存 在 ，改 善 面 板 的受 力 条件 ，同时开始提 出半透 水性要求 。 １ ． ３ 第 ３阶段 采用半 透水级配垫层 。在运行期面板和接缝 漏水 时， 由于垫层料的渗透系数较小 ，可 以限制 进入坝体 的渗透流量 。垫层对粉质砂土能起反滤 作用 ，以达 到堵漏 目的。基于上述思想，谢腊德 和 国际大坝委 员会提 出了对 垫层料 的期望颗粒 级
９Ｏ ～ １ Ｏ ０
国 际 大 坝 委 员 会 级 配
９Ｏ ～ １ Ｏ ０
７ ５
３ ７ １ ９ ４． ７ ６ ０ ． ６ ０ ． ０７ ５
７ Ｏ～ ９ ５ ５ ５～ ８０ ３ ５～ ５ ５ ８～ ３ ０ ２～ １ ２
７０ ～ １ ０ Ｏ ５ ５ ～ ８ ０ ３ ５ ～ ５ ５ ８～ ３ ０ ５ ～ １ ５
【 中 图分类 号 】
Ｔ Ｖ ６ ４ ０ ． ３ ９ 【 文 献 标识 码 】 Ｂ 【 文章编号】 １ ６ ７ ２ —２ ４ ６ ９（ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ —０ ０ ５ ５ —０ ５
１ 垫 层 设计 的演 变
由于 设 计 者 的实 践 经 验 不 同 ，对 垫层 区 的 作 用 及 材 料 的 具 体 要 求 不 同 ，也 就 产 生 了不 同的 设 计 思想 ， 其 演 变 过 程 大 体 上 可 以划 分 为 ４个 阶段 。 １ ． １ 第 １阶段 这 一 阶 段 垫 层 料 均 采 用 强 透 水 的粗 颗 粒 ，最 大 粒 径 Ｄ 。 为 ２ ０ ０ － ３ ０ ０ ｍｍ， 并 剔 除 小 于 ２ ５ ｍｍ 的 骨 料 。其 目的在 于确 保 颗 粒 间紧 密 接 触 形 成 稳
制 备 料 ，其价 格 较高 ，经 济投 入 大 ，因此 备受 人 们 的关 注 。在砂 砾石 面 板坝 中，渗流 控 制是 设计 的关键 问 题 之 一 ，垫 层 的作 用 更显 突 出 。本 文 结合 一些 工 程 实践对 垫 层 料 的渗透 及 渗透 稳 定性 进行 了研 究 ，结合 实
验 研 究 明确 的提 出 了垫 层料 设 计 的基 本要 求 。 【 关 键词 】 垫层 垫 层 设计 渗 流 混凝 土 面板 堆 石坝 【 Ｄ Ｏ Ｉ编码 】 １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ２ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ １ ８
配 组 成 ， 详 见表 １ 。 并逐 步 完 善 了对 垫 层 料 的性 能要 求 。８ ０年 代 以来 所 建 各坝 ，垫层 料 中细 料 含 量 明显 增 大 ，最 大 粒 径 日趋 减 小 。
表 １ 垫 层 料 级 配
粒径 （
ｍ ｍ）
小于某粒径含 量的百分 比 （ ％ ） Ｓ ｈ ｅ ｒ ａ ｒ ｄ级 配
作者简介 ：风炜 （ １ ９ ６ ２年 一 ） ，女，副教授。 基 金 项 目 ： 新 疆 水 利 水 电 工 程 重 点 学 科 基 金 资助 项 目 （ ｘ ｊ ｚ ｄ ｘ ｋ 一 ２ ０ ０ ２ — １ ０ 一 Ｏ ５ ） ；清 华大 学水沙 科 学与水 利水 电工 程 国家 重 点实验 室 开放研 究基 金 （ ｓ ｋ ｌ ｈ ｓ ｅ 一 ２ ０ ０ ８ － Ｄ － ０ １ ） 。
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设 计施工
水利 规划 与设 计
２ ０ １ ３年第 ２期
粒 含 量 增 高 ，因此 ，在 第 一 阶 段 人 们 所 关 心 的垫
层 料 的 渗 透 稳 定 性 问题 再 次 引 起 了坝 工 界 的关 注 ，特 别 是 采 用 冲 积 的 砂 砾 料 直 接 加 工 的 垫 层 料 。产 生 这 一 问题 主 要 是 因 为冲 积 砂 砾 料 具 有 如 下特 点 ：
定 的骨架 ， 避 免当面板或接缝 产生渗漏 时，细颗 粒 将 被 渗 流 冲 蚀 ，进 入 大 孔 隙 的 堆 石 体 中 ，产 生 内部管涌 ，从而在面板 下形成一个局部架 空区 ，
并 进 一 步 引起 渗 漏 的加 大 。 １ ． ２ 第 ２阶 段 开 始 采 用 级 配 垫层 。不剔 除 细 料 的主 要 原 因
堆石坝 防渗 的角度来看 ，垫层料 是周边缝 、板 间 缝止水系 统的一个组成部分 。
从 上 述 设 计 发 展 过 程 来 看 ，进 入 第 三 、第 四
阶 段 后 ，更 加 突 出 了垫 层 在 混凝 土 面 板 堆 石 坝 防
渗性能 中的作用 。
由于 垫 层 料 的最 大 粒 径 变 细 ，小 于 ５ ｍｍ 颗
设 计 施工
水 利规 划 与设计
２ ０ １ ３ 年 第 ２期
混凝 土 面板 堆 石 坝 垫层 料 的设计 准 则
凤 炜 高 强 李 晓庆
（ 新疆农 业大 学水利 与土木工程 学院 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ５ ２ ）
【 摘 要 】 垫层 区 在面 板坝 中 占有重 要地 位 ，它 对 大坝 的安全 有直 接 的影 响 ，由于大 多数 垫层 料 是人 工
质 类 防 渗 土 料 具 有 反滤 作用 ， 并 通 过 试 验 加 以确
到 半 透 水 作 用 ；（ ２ ）筛 除 细 料 的 垫 层 料 加 工 费用 昂贵 ；（ ３ ）含 有 细 料 的 垫 层 料 容 易 整 理 成 要 求 的
认 （ 即强调 了垫层料 的保砂性 ） 。从 混 凝 土 面 板
有 ：（ １ ）当混 凝 土 面 板 和 接 缝 漏 水 时 ，垫 层 将 起
１ ． ４ 第 ４阶 段 在 总 结 了前 期 一 些 工 程 采 用 粉 土 处 理 大 坝 严 重 渗 漏 经 验 的基 础 上 ，巴西 学 者 提 出 了 “自愈 性 止 水 ”结 构 的 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 念 ，明确 提 出垫 层 料 必 须对 粉