您现在位置:科技创新 >> 技术论文 >> 浏览文章

张峰水库一干末端蓄水池开挖土料评价

二分局   高永亮

 

1 工程概况

张峰水库位于山西省晋城市沁水县张峰村沁河干流上,距晋城市城区90km。水库总库容3.94亿m3,是沁河干流上一座以城市生活和工业用水、农村人畜饮水为主,兼顾防洪、发电等综合利用的大型水利枢纽工程。

张峰水库输水工程主要包括总干、一干和二干,主要建筑物有倒虹吸、渡槽、隧洞、明渠、输水管道、调节水池和扬水站等。

一干线路始于总干分水口,至阳城县芹池镇结束,线路全长18.86km,主要建筑物有隧洞、明渠、倒虹、渡槽、蓄水池。线路末端蓄水池设计为半挖半填式,池底高程为712.06m,池顶(坝)高程为722.06m,长约200m,宽约150m,正常蓄水位721.0m。容积约20m3

2 工程地质条件

蓄水池位于阳城县芹池镇刘东村东?#20445;?#33446;苇河右岸。地貌上属沁河流域?#36136;?#20013;低山区之山间黄土台地。芦苇河右岸支流性黄土冲沟发育,均为干沟,仅雨季有洪水。大旦?#23548;?#35199;沟分布于蓄水池东西两侧,蓄水池处于梯田状土梁上,北高?#31995;停?#29616;多为耕地,地面高程约705728m

蓄水池涉及的地层主要有第四系上更新统洪积(Q3pl)褐黄色低?#21512;?#31896;土、低?#21512;?#31881;土,松散,稍湿,表层有植物根系,局部含碎石;分布于表层,厚03.2m。其下为第四系中更新统洪积(Q2pl)浅红色低?#21512;?#31896;土,较密实,稍湿,局部含钙质结核层。在蓄水池附近广泛分布,厚度大于20m

工程区地下水类型为碎屑岩类裂隙水,主要接受北部山体侧向补给及大气降水入渗补给,总体由北向南迳流,地下水位埋深大于50m,对工程无直接影响。

3 开挖土料质?#32771;?#20648;量评价

该蓄水池采用挖填结合方案,筑坝土料拟就近采用水池开挖部分。据设计计算总开挖量为12.78×104m3,其中开挖土料有用层储量10.50×104m3,填筑用量为12.68×104m3

3.1料场概述

土料场地面高程712728m,地表地层岩性主要为Q3pl低?#21512;?#31896;土,厚?#20219;?/span>03.2m,为无用层,其下为Q2pl低?#21512;?#31896;土,厚度大于20m,为有用层。土料场勘探深度内未见地下水位。土料场紧临大坝,运输条件好。

3.2土的物理力学性质指标

本阶段在料场?#27573;?#20869;取原状及扰动土样进行了室内物理力学性质试验。Q2pl低?#21512;?#31896;土层原状土样物理力学指标为:天然含水率15.626.7%,平均值20.5%;天然密度1.632.04g/cm3,平均值1.88g/cm3;干密度1.341.76g/cm3 ,平均值1.57g/cm3;垂直渗透系数5.90×10-66.21×10-4cm/s,平均值1.45×10-4cm/s,水平渗透系数3.30×10-67.06×10-4cm/s,平均值1.71×10-4cm/s;天然状态?#39038;?#31995;数av1-2 0.040.34MPa-1,平均值0.13 MPa-1,具低~中等?#39038;?#24615;;饱和状态?#39038;?#31995;数av1-2= 0.070.38MPa-1,平均值0.16 MPa-1,具低~中等?#39038;?#24615;;饱和快剪指标:粘聚力c12.735.2kPa,平均值23.0kPa内摩?#20004;?/span>φ2022.9°,平均值21.7°。自重湿陷系数0.0010.019,湿陷系数0.000.019,仅局部土层具湿陷性。击实后土的物理力学指标为:最优含水量18.521.7%,平均值20.3%;最大干密度1.661.69g/cm3,平均值1.68g/cm3;垂直渗透系数3.1×10-79.8×10-7cm/s,平均值6.8×10-7cm/s;非饱和状态?#39038;?#31995;数av1-2 0.050.07MPa-1,平均值0.06 MPa-1,具低?#39038;?#24615;;饱和状态?#39038;?#31995;数av1-2= 0.080.17MPa-1,平均值0.11 MPa-1,具低~中等?#39038;?#24615;。

1)颗粒级配

利用有用层所有土样的颗粒分析试验成果,统计出各粒组的含量的平均值,并绘制颗粒级配曲线图,见图1

由图可见:Q2pl土的?#34892;?#31890;径d10=0.002mm,限制粒径d60=0.020mm、中间粒径d30=0.009mm,不均匀系数Cu=10.000,曲率系数Cc=2.03

1 颗分曲线图

2)土的?#39038;?#24615;

?#31245;?#29366;土样物理力学指标,天然状态下料场Q2pl土层?#39038;?#31995;数?#27573;?#20540;为0.040.34MPa-1,平均值为0.13MPa-1,饱和状态下料场Q2pl土层?#39038;?#31995;数?#27573;?#20540;为0.070.38MPa-1,平均值为0.16MPa-1,属低~中等?#39038;?#24615;土。

而采用轻型击实,按照0.97的压实度配样后,?#39038;?#31995;数在天然状态下?#27573;?#20540;为0.050.07MPa-1,平均值为0.06MPa-1具低?#39038;?#24615;饱和状态下?#27573;?#20540;为0.080.17MPa-1,平均值为0.11MPa-1饱和状态下土层具低中等?#39038;?#24615;。

3)击实试验

由击实试验结果看,Q2pl低?#21512;?#31896;土层最大干密?#20219;?/span>1.661.69g/cm3,平均值为1.68g/cm3;最优含水率为18.5%21.7%,平均值为20.3%

4)渗透性

按最大干密度的97%配样后,进行了渗透试验,由试验结果可知,Q2土层垂直渗透系数kV3.1×10-7cm/s9.8×10-7cm/s之间,平均值为6.8×10-7cm/s,具极微透水性。

5)抗剪强度

按最大干密度的97%配样后,进行三轴固结不排水剪(试验,采用规范要求统计方法对三轴试验成果进行统计,经所绘制摩尔圆综合考虑,饱和固结不排水抗剪强度指标总应力条件下:ccu=25kPaφcu=17°;?#34892;?#24212;力条件下:c=19kPaφ=21°

在进行稳定计算?#20445;?#24314;议选用cφ的小值平均值,需要指出的是,上述建议的强度值是在土层按试验最大干密度的97%(即压实?#20219;?/span>0.97),作为干密度配样后试验得出的,若施工时控制压实度较试验压实度小,或压实度计算?#20445;?#26368;大干密?#20219;?#37319;用大值平均值?#20445;?#21017;稳定计算?#38382;?/span>cφ)值,宜?#23454;?#20943;小。

3.3质量评价

开挖?#27573;?#20869;Q2pl低?#21512;?#31896;土的质量评价见表1,由表可见:天然含水?#21490;段?#20540;16.320.2%,平均值18.3%,最优含水?#21490;段?#20540;18.521.7%,平均值20.3%,最优含水?#35270;?#22825;然含水?#21183;?#22343;值接近;最大干密度?#27573;?#20540;1.661.69g/cm3,平均值1.68g/cm3,天然干密度?#27573;?#20540;1.611.64g/cm3,平均值1.63g/cm3,最大干密度平均值略大于天然干密度平均值,其余各项指标均满足均质坝土料质量指标。

 

开挖土料指标与均质土坝用料质量要求对比表

序号

项目

质量指标

Q2

均质坝

?#27573;?#20540;

平均值

1

粘粒含量

10%30%

17.826.1%

22.7%

2

塑性指数

717

10.915.8

13.0

3

渗透系数

碾压后

1×10-4cm/s

3.1×10-79.8×10-7cm/s

6.8×10-7cm/s

4

天然含水率

与最优含水率或

塑限接近者为优

16.320.2%

18.3%

5

紧密密度

宜大于天然密度

满足要求

 

3.4储?#32771;?#31639;

该蓄水池采用挖填结合方案,筑坝土料拟就近采用水池开挖部分。地面高程712728m,地表地层岩性主要为Q3pl低?#21512;?#31896;土,厚?#20219;?/span>03.0m,为无用层,其下为Q2pl低?#21512;?#31896;土,厚度大于20m,为有用层。据设计计算总开挖量为12.78×104m3,其中无用层体积为2.28×104m3,开挖土料有用层储量为10.50×104m3,填筑用量为12.68×104m3,因蓄水池四周均为梯田状土梁,有用层Q2pl低?#21512;?#31896;土储量丰富,必要时可扩大开采?#27573;В?#19982;已开挖土料结合能够满足设计要求。

4结论与建议

本次蓄水池开挖土料主要为第四系中更新统洪积低?#21512;?#31896;土,其天然含水?#20107;?#20302;于土料的最优含水率,其余各项指标均满足均质土坝土料质量要求,施工时应适?#32771;?#27700;。经计算,储量基本满足设计要求,必要时可扩大开采?#27573;А?/span>

 

作者简介:

高永亮1982- ),男,助理工程师

0 双色球开奖结果今天