導(dǎo)語：碾壓混凝土室內(nèi)管理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

目前世界上已建和在建的碾壓混凝土壩已超過200座。由于碾壓混凝土壩存在眾多的層(縫)面，其滲透指標(biāo)是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的一個(gè)重參數(shù)，而滲透系數(shù)是評(píng)定碾壓混凝土滲透性的主要滲透指標(biāo)。目前測(cè)定碾壓混凝土滲透系數(shù)有室內(nèi)芯樣滲透試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)兩種。壓水試驗(yàn)需在碾壓混凝土壩施工現(xiàn)廚行，存在一定的壩面施工干擾，試段壓力過大還會(huì)對(duì)壩體產(chǎn)生不良影響。此外，相對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)來說，現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)更耗費(fèi)人力、物力。故若能根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)來預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)，就可為碾壓混凝土滲透性指標(biāo)的獲得創(chuàng)造簡化的條件。根據(jù)國內(nèi)外一些已建碾壓混凝土壩室內(nèi)試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)的資料來看，壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)一般比室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)大2個(gè)數(shù)量級(jí)左右[1]，但還沒有建立起兩者之間的相關(guān)關(guān)系[2]。本文將根據(jù)江埡大壩二級(jí)配、三級(jí)配碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，來擬合碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)間的相關(guān)關(guān)系式。

1工程簡介

江埡水利樞紐位于湖南省張家界市境內(nèi)澧水支流溇水中游，距長沙322km，總庫容17.41×108m3，電站裝機(jī)3000MW，工程具有防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)以及供水等綜合作用。擋水建筑物采用碾壓混凝土重力壩，最大壩高為131m.重力壩基礎(chǔ)設(shè)置2.0m厚的三級(jí)配常態(tài)混凝土，標(biāo)號(hào)為C15，除預(yù)制廊道及壩頂結(jié)構(gòu)外采用全斷面碾壓混凝土，以三級(jí)配為主。防滲層是二級(jí)配碾壓混凝土，標(biāo)號(hào)為C20.其上游為變態(tài)混凝(在二級(jí)配碾壓混凝土鋪料中另加一定量水泥漿并用插入式振搗器振搗形成厚度為30cm的混凝土稱變態(tài)混凝土)，在客觀上加強(qiáng)了防滲層。防滲層厚度依次為：高程165.0m以下采用8m，高程165.0m～高程215.0m之間采用5m，高程215.0m～高程240.0m之間采用3m.防滲層下游壩體為三級(jí)配碾壓混凝土，在高程190m以下其標(biāo)號(hào)為C15，在高程190m以上其標(biāo)號(hào)為C10.大壩采用分層填筑碾壓法施工，每30cm為一填筑碾壓層，層間結(jié)合面稱為層面，層面間的間隔時(shí)間在初凝時(shí)間內(nèi)，層面不作任何處理，超過初凝時(shí)間，又在24h之內(nèi)，則在攤鋪上層混凝土之前，需刮鋪2.0cm厚的砂漿；超過24h按常規(guī)施工縫處理。一般最大層間允許間隔時(shí)間為6h.每填筑碾壓10層為一升程，其厚度為3m，每個(gè)升程結(jié)合面稱為縫面，縫面停歇時(shí)間較長，縫面處理按常態(tài)混凝土施工縫處理。江埡大壩混凝土方量為130×104m3，其中碾壓混凝土為105×104m3。

2室內(nèi)試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)概況

室內(nèi)滲透試驗(yàn)在河海大學(xué)研制的KS-50B多功能高壓滲透儀上進(jìn)行，試驗(yàn)用碾壓混凝土芯樣取自已澆好的江埡碾壓混凝土大壩。芯樣類型有二級(jí)配碾壓混凝土、三級(jí)配碾壓混凝土和變態(tài)混凝土3種(每種碾壓混凝土均包括含層、含縫和本體芯樣)，芯樣為150mm×150mm的圓柱體，試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)成果詳見“九·五”攻關(guān)子題報(bào)告①剔除少數(shù)滲透異常的芯樣后，共獲得107個(gè)有效的滲透系數(shù)數(shù)據(jù)，其中二級(jí)配碾壓混凝土67個(gè)，三級(jí)配碾壓混凝土22個(gè)，變態(tài)混凝土18個(gè)。

為檢查碾壓混凝土施工質(zhì)量，中國水利水電科學(xué)研究院和湖南湘水基礎(chǔ)施工有限公司分別于1997年和1998年對(duì)江埡碾壓混凝土大壩高程158.0m以下壩體和高程160.0m～高程191.0m壩體碾壓混凝土進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)。壓水試驗(yàn)鉆孔孔徑為75mm，壓水試段長為1.5m(少數(shù)試段長1.0m、2.03m、2.04m、2.4m、3.0m或6.0m)。壓水試驗(yàn)鉆孔位置和壓水試驗(yàn)成果詳見各報(bào)告②③江埡大壩現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)報(bào)告(初稿).中國水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料所。1997年10月。江埡水利樞紐工程大壩碾壓混凝土質(zhì)量檢查鉆孔取芯及現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)報(bào)告。湖南湘水基礎(chǔ)施工有限公司，1998年5月。。在統(tǒng)計(jì)分析之前，對(duì)前述壓水試驗(yàn)的透水率數(shù)據(jù)作了取舍，即二級(jí)配碾壓混凝土中少量透水率大于3.0Lu以及三級(jí)配碾壓混凝土中少量透水率大于4.0Lu的試段屬于特殊非正常滲透，不列入統(tǒng)計(jì)樣本中，透水率為0.0Lu的試段也不列入統(tǒng)計(jì)樣本中。剔除上述試段后，總共有161段次的有效透水率數(shù)據(jù)，其中二級(jí)配碾壓混凝土123段次，三級(jí)配碾壓混凝土38段次。

3室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)間的相關(guān)關(guān)系

3.1壓水試驗(yàn)透水率與滲透系數(shù)間的換算關(guān)系要得出室內(nèi)試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)間的相關(guān)關(guān)系式，首先需把壓水試驗(yàn)測(cè)得的透水率換算為滲透系數(shù)值。換算因子計(jì)算如下。假設(shè)壓水穩(wěn)定后的流型為輻射流型，則其滲透系數(shù)的計(jì)算公式為[3]

k＝Q2πLplnRr0

(1)

式中：k滲透系數(shù)，單位：cm/s；Q滲流量，單位：cm3/s；L試段長，單位：cm；R影響半徑，單位：cm(對(duì)于非飽和帶壓水，一般取試段長度L[3])；p試段壓力值，單位：cm水頭；r0鉆孔半徑，單位：cm.

試段透水率計(jì)算公式為

q＝Q/Lp

(2)

式中：q試段透水率，單位：Lu；L試段長，單位：m；Q滲流量，單位：L/min；p試段壓力值，單位：MPa.

把壓水試驗(yàn)中的鉆孔半徑r0＝3.75cm和試段長L＝150cm、300cm、240cm、204cm、203cm、100cm、600cm分別代入式(1)和式(2)，然后兩式相除，同時(shí)統(tǒng)一單位可得透水率(Lu值)和滲透系數(shù)(cm/s)的換算因子C，結(jié)果見表1.

表1透水率(Lu值)與滲透系數(shù)(cm/s)的換算因子

--------------------------------------------------------------------------------

試段長/cm

換算因子

--------------------------------------------------------------------------------

100

150

203

204

240

300

600

--------------------------------------------------------------------------------

C×106

8.71

9.79

10.6

10.6

11.0

11.6

13.4

--------------------------------------------------------------------------------

3.2室內(nèi)試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析由于現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)所得的滲透系數(shù)是反映層縫面和本體滲透性的綜合滲透系數(shù)，故為確定它與室內(nèi)試驗(yàn)所測(cè)得的滲透系數(shù)間的關(guān)系，對(duì)應(yīng)的室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)應(yīng)是層縫面和本體滲透系數(shù)合起來的統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。

根據(jù)二級(jí)配、三級(jí)配碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)的頻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果和頻率直方圖①，先假設(shè)二級(jí)配、三級(jí)配碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)均服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，再用柯爾莫哥洛夫檢驗(yàn)法對(duì)假設(shè)的分布函數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明，二級(jí)配、三級(jí)配碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)均在顯著性水平α=0.05下服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布①。根據(jù)二級(jí)配、三級(jí)配碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征值(見表2)作出的對(duì)數(shù)正態(tài)分布的累積概率曲線如圖1所示。

圖1室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布的累積概率曲線

圖2壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布的累積概率曲線

表2二級(jí)配、三級(jí)配碾壓混凝土室內(nèi)試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征值

--------------------------------------------------------------------------------

混凝土類型

樣本容量n

均值

均方差

σ

變異系數(shù)

Cv

--------------------------------------------------------------------------------

lgk

k/(cm／s)

--------------------------------------------------------------------------------

室內(nèi)試驗(yàn)

二級(jí)配

67

-8.944

1.14×10-9

1.553

0.17

三級(jí)配

22

-7.873

1.34×10-8

1.219

0.15

壓水試驗(yàn)

二級(jí)配

123

-6.959

1.10×10-7

0.915

0.13

三級(jí)配

38

-6.191

6.44×10-7

1.015

0.16

--------------------------------------------------------------------------------

根據(jù)表1的換算因子將現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)各試段的透水率(Lu值)換算為滲透系數(shù)值(cm/s)，同上可得出二級(jí)配、三級(jí)配碾壓混凝土現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)的統(tǒng)計(jì)特征值(見表2)和對(duì)數(shù)正態(tài)分布的累積概率曲線(見圖2).

3.3室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)間的線性相關(guān)關(guān)系由圖1和圖2所示的累積概率曲線得出的30%、50%、60%、66.7%、80%和90%保證率下室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)的透滲系數(shù)值見表3.

表3室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)6種保證率下的滲透系數(shù)值

--------------------------------------------------------------------------------

保證率(%)

30

50

60

66.7

80

90

--------------------------------------------------------------------------------

室內(nèi)試驗(yàn)

室內(nèi)試驗(yàn)（×10-9cm/s)

0.17

1.14

2.82

3.57

23.34

112.07

壓水試驗(yàn)/(×10-7cm/s)

0.37

1.10

1.88

2.74

6.51

16.37

壓水試驗(yàn)

室內(nèi)試驗(yàn)/(×10-8cm/s)

0.31

1.34

2.74

4.53

14.38

49.02

壓水試驗(yàn)/(×10-6cm/s)

0.19

0.64

1.17

1.77

4.64

12.09

--------------------------------------------------------------------------------

根據(jù)上述保證率下的滲透系數(shù)值，假設(shè)室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)間滿足線性關(guān)系，用最小二乘法擬合得出的線性相關(guān)關(guān)系如圖3和圖4所示。

采用相關(guān)系數(shù)r檢驗(yàn)法，由參考文獻(xiàn)[4]的附表14和相關(guān)系數(shù)值可知，對(duì)二級(jí)配和三級(jí)配碾壓混凝土，室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)間均在顯著性水平α=0.05下滿足線性相關(guān)關(guān)系，可見相關(guān)關(guān)系是很好的。

圖3二級(jí)配碾壓混凝土室內(nèi)

試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)間的相關(guān)關(guān)系

圖4三級(jí)配碾壓混凝土室

內(nèi)試驗(yàn)和壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)間的相關(guān)關(guān)系

4結(jié)論及建議

由表3的數(shù)據(jù)可看出，現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)的滲透系數(shù)比室內(nèi)試驗(yàn)的滲透系數(shù)大1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，這與以往的試驗(yàn)成果是一致的[1]。通過對(duì)6種保證率下兩者滲透系數(shù)值的相關(guān)關(guān)系分析可知，現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)和室內(nèi)滲透試驗(yàn)的滲透系數(shù)間存在很好的線性相關(guān)關(guān)系，應(yīng)用最小二乘法擬合的線性關(guān)系式如下：對(duì)二級(jí)配碾壓混凝土：y＝13.61x＋1.55×10-7；對(duì)三級(jí)配碾壓混凝土：y＝25.52x＋5.28×10-7。以上二式中，x為室內(nèi)滲透試驗(yàn)的滲透系數(shù)(cm/s)；y為現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)的滲透系數(shù)(cm/s)。有了現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)滲透系數(shù)和室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)的關(guān)系式后，就可以根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)來預(yù)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)的滲透系數(shù)。值得指出的是，上述關(guān)系式僅僅是根據(jù)江埡碾壓混凝土壩的資料而得出的，要外延至其他碾壓混凝土壩，還有待于收集更多的資料進(jìn)行整理分析，以修正上述建立的初步關(guān)系式。

①速寶玉，等。龍灘RCC滲流特性試驗(yàn)研究。“九五”國家科技攻關(guān)報(bào)告，1999年12月。

②江埡大壩現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)報(bào)告（初稿）。中國水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料所。1997年10月。

③江埡水利樞紐工程大壩碾壓混凝土質(zhì)量檢查鉆孔取芯及現(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)報(bào)告。湖南汀水基礎(chǔ)施工有限公司，1998年5月。

參考文獻(xiàn)：

［1］姜福田。碾壓混凝土(第一版)［M］。北京：鐵道出版社，1991.196-200.

［2］譚志林，羅熙康，楊康寧。大壩芯樣測(cè)試與壓水試驗(yàn)［J］。人民長江，1999，30(6)：24-26.

［3］毛昶熙。滲流計(jì)算分析與控制(第一版)［M］。北京：水利電力出版社，1990.386-389.

［4］吳翊，李永樂，胡慶軍。應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)(第一版)［M］。長沙：國防科技大學(xué)出版社，1995.154-157.