CN205100167U - 一种利用高含水率风化料的坝体结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用高含水率风化料的坝体结构，包括反滤料层、主堆石体、次堆石体和过渡料层，所述反滤料层设置在基础面与坝体之间，所述反滤料层上填筑主堆石体，所述主堆石体的下游面满足一定的坡度要求，所述主堆石体的下游侧填筑次堆石体，所述次堆石体内等间距地布置有多条水平布置的薄层碎石条带，所述次堆石体的下游面满足一定的坡度要求，所述主堆石体和所述次堆石体之间设置过渡料层。本实用新型能够综合利用工程中开挖形成的大量高含水率全(强)风化料，节约了工程投资，避免了对工程周边的生态环境造成破坏，具有良好的综合效益。

Description

一种利用高含水率风化料的坝体结构

技术领域

本实用新型涉及一种利用高含水率全(强)风化料的坝体结构，主要适用于水利水电工程中的分区土石坝等类似工程。

背景技术

在常规的水利水电工程或抽水蓄能电站中，经常遇到坝基或抽水蓄能电站库盆基础深埋方量较大的高含水率全(强)风化料，这些土料含水率高达30%以上，干密度较低，粘粒含量高；一般随着埋深的增加，含水量减少，干密度增加，孔隙比减小，粘粒含量降低，内磨擦角增大，压缩系数减小；由于全(强)风化料中往往夹有分布不匀、较大的球状风化残留岩块，这些残留岩块具有湿化崩解性，若将其作为坝基则可能会引起坝体较大的沉降量以及不均匀变形，水库的安全性得不到保证，因此在大中型水利水电工程中，均将基础内的高含水率全(强)风化料挖除。

挖除基础中的高含水率全(强)风化料将带来系列问题：大量的开挖料需要在工程场址外形成同样体积的堆渣场，对工程周边生态环境造成较大破坏；此外，开挖料运输至工程场址外的弃渣场需要增加投入，工程投资将会升高。因此，如何充分利用高含水率全(强)风化料筑坝，是协同考虑工程安全、效益和生态的最佳选择。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种利用高含水率风化料的坝体结构，主要适用于水利水电工程中的分区土石坝等类似工程，能避免形成大量的工程弃渣。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：

一种利用高含水率风化料的坝体结构，包括反滤料层、主堆石体、次堆石体和过渡料层，所述反滤料层设置在基础面与坝体之间，所述反滤料层上填筑主堆石体，所述主堆石体的下游面满足一定的坡度要求，所述主堆石体的下游侧填筑次堆石体，所述次堆石体内等间距地布置有多条水平布置的薄层碎石条带，所述次堆石体的下游面满足一定的坡度要求，所述主堆石体和所述次堆石体之间设置过渡料层。

在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述反滤料的厚度为0.5至1.5m。

所述主堆石体下游面的坡度比为1：M，其中M=0.3~0.7，所述主堆石体的孔隙率不大于21%。

所述所述次堆石体下游面的坡度比为1：K，其中K=2~3。

所述薄层碎石条带的垂直厚度为0.5~2m，相邻两个薄层碎石条带之间的垂直间距为8~20m。

所述过渡料层的厚度为1~2m。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种利用高含水率全(强)风化料的坝体结构，能够综合利用工程中开挖形成的大量高含水率全(强)风化料，不仅节约了工程投资，也避免了对工程周边的生态环境造成破坏，具有良好的综合效益。该结构设计特性可为后续类似工程提供参考和借鉴。本实用新型的坝体结构结构避免形成大量的工程弃渣，弃渣场的规模大大减小，工程投资得到了较大改善，同时也有效地保护了生态环境，体现了良好的经济性及环保性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的典型剖面示意图。

具体实施方式

参照附图。

本实用新型的坝体结构包括反滤料层1、主堆石体2、次堆石体3和过渡料层4，上述各个组成部件的具体结构和参数要求如下：

a.反滤料层1：需根据基础的地质条件确定是否需要设置反滤料，一般工程的控制原则为：坝壳料与坝基透水层接触区，与基岩中发育的断层、破碎带和强风化带接触部位，如不能满足反滤要求，应在基础面设置一层反滤料，反滤料的厚度D1应根据材料的级配、料源、施工方法等综合确定，一般取值D1=0.5~1.5m。反滤料的级配应根据规范要求计算确定。反滤料应按照设计要求碾压密实，碾压后的相对密度不应低于0.80。

b.主堆石体2：主堆石体2为坝体受力的主要支撑体，工程建成后运行性状如何与主堆石体的设计、料源等均息息相关，一般情况下，主堆石体2料源采用枢纽区开挖料中工程特性较好的石料，通过现场碾压试验，论证其作为主堆石区的可行性，主堆石体2下游坡比设计为1：M，其中M=0.3~0.7；M的具体取值根据料源储备情况，经技术、经济等充分比较后确定。主堆石体2由于其重要性，要求在施工填筑中充分碾压，孔隙率(一般工程中孔隙率n≤21%)、最大干密度(根据料源的情况，试验确定)均能够满足设计的要求。

主堆石体2的上游坡面依次布设有过渡层5、排水垫层6和防渗面板7。

c.次堆石体3：次堆石体3采用全(强)风化料，次堆石体3的设计为本实用新型的重点，也是诸多工程设计中的难点；高含水率全(强)风化料由于其工程特性差，不宜用于主堆石区，因此在利用时将其作为次堆石区料源；将高含水率全(强)风化料用于次堆石区时，次堆石区的大小(即占整个坝体断面的比例)应根据有限元的计算成果进行综合论证确定。

高含水率全(强)风化料用于次堆石区，可能会引起后期较大的变形，影响坝体的安全，为此需采取特殊的设计结构，将这种风险降到最低。结合土力学中土体排水固结的相关理论，采用薄层碎石条带8置于次堆石区内，薄层碎石条带的垂直厚度为D2=0.5~2m，垂直方向的设计间距D3=8~20m，薄层碎石条带在坝轴线方向采用通仓摊铺施工，次堆石体的下游坡度设计为1：K，一般情况下取值K=2~3，K的具体取值需通过坝坡稳定计算复核确定。

薄层碎石的选材方面，要求质地致密，抗水性和抗风化性能满足工程运行的要求；薄层碎石层应具有连续级配，其中粒径小于0.075mm颗粒含量应不超过5%；薄层碎石层应具有良好的透水性，能将高含水率全(强)风化料固结水体顺利排出坝体，一般情况下渗透系数不应小于1x10^-2cm/s。

d.过渡料：为使主、次堆石体能够较好的过渡，使得坝体能够变形协调，在主、次堆石体间设置了一层过渡料，厚度为D4=1~2m。

本实用新型的实际施工过程是：当基础面开挖深度满足设计要求后，结合结合工程的具体情况，在基础面与坝壳料接触部位设置一层反滤料层1，在反滤料层1上填筑主堆石体2，在主堆石体2的下游侧填筑次堆石体3，最后在主堆石体2和次堆石体3之间填充一层过渡料层4。

Claims (6)

1.一种利用高含水率风化料的坝体结构，其特征在于：所述坝体结构包括反滤料层、主堆石体、次堆石体和过渡料层，所述反滤料层设置在基础面与坝体之间，所述反滤料层上填筑主堆石体，所述主堆石体的下游面满足一定的坡度要求，所述主堆石体的下游侧填筑次堆石体，所述次堆石体内等间距地布置有多条水平布置的薄层碎石条带，所述次堆石体的下游面满足一定的坡度要求，所述主堆石体和所述次堆石体之间设置过渡料层。

2.如权利要求1所述的一种利用高含水率风化料的坝体结构，其特征在于：所述反滤料的厚度为0.5至1.5m。

3.如权利要求1所述的一种利用高含水率风化料的坝体结构，其特征在于：所述主堆石体下游面的坡度比为1：M，其中M=0.3~0.7，所述主堆石体的孔隙率不大于21%。

4.如权利要求1所述的一种利用高含水率风化料的坝体结构，其特征在于：所述所述次堆石体下游面的坡度比为1：K，其中K=2~3。

5.如权利要求1所述的一种利用高含水率风化料的坝体结构，其特征在于：所述薄层碎石条带的垂直厚度为0.5~2m，相邻两个薄层碎石条带之间的垂直间距为8~20m。

6.如权利要求1所述的一种利用高含水率风化料的坝体结构，其特征在于：所述过渡料层的厚度为1~2m。