张溪河抽水蓄能电站上水库工程沥青砼面板堆石坝坡面设计.docx

张溪河抽水蓄能电站上水库工程沥青砼面板堆石坝坡面设计 张湾引水蓄能站位于河北省石家庄经昌县测鱼市附近的甘陶河支流中。距石家庄市区直线距离为53 km,公路里程77 km,距井陉县城公路里程45 km。电站总装机容量1 000 MW,装机4台,单机容量250 MW。电站建成后接入冀南电网,在系统中担负调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等任务。电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统及地面出线场、下水库拦河坝和拦排沙工程等组成,工程等级为一级。 上水库位于下水库左岸的老爷庙山顶,采用开挖筑坝围库而成。上水库工程主要包括堆石坝、库盆沥青混凝土防渗面板、排水系统、库岸基础处理。上水库坝顶高程812 m,库顶轴线长2 846.088 m,坝顶宽8.0～10.0 m,上游坝坡1∶1.75,下游坝坡1∶1.5,最大坝高(坝轴线处)57 m。上水库正常蓄水位为810 m,死水位为779 m,工作水深31 m,总库容789.0万m3,调节库容717.5万m3。上水库采用沥青混凝土面板全库盆防渗,总面积34.5万m2。 河北张河湾抽水蓄能电站上水库工程为沥青砼面板堆石坝,是利用山顶开挖筑坝围库而成,采用沥青混凝土面板全库盆防渗,该水库坝坡为1∶1.75,沿坡铺筑60 cm的级配碎石垫层料,并碾压密实后喷涂乳化沥青保护垫层料区坡面。由于碎石垫层料作为摊铺沥青砼护面持力层,从工程设计考虑,一方面是起过渡层的作用,主要目的是确保基岩与沥青砼面板之间的过渡作用;另一方面是起排水作用,其目的是确保沥青砼面板的少量渗水及基岩因水库水位抬高引起的地下水位的变化而产生的部分渗水量能够通过垫层料及时排除,因此碎石垫层料除了要求有良好的透水性外,同时要求具有足够的承载力及抵抗变形的能力,为此,在该工程设计单位根据同类工程经验要求变形模量达到60 MPa,并借以了解其应力变形特性。 变形模量试验是通过现场荷载试验求得的压缩性指标,即填筑材料在部分侧限条件下,其应力增量与相应的应变增量的比值,该试验能较真实地反映填筑材料压实后的变形特性。该试验方法在实际操作过程中试验设备比较笨重,试验时间较长,费用高,故常常根据填筑材料室内压缩模量的资料来估算变形模量值,但变形计算与实际工程的测试数据之间差异往往较大,其原因是多方面的,主要在于计算模式与变形参数两方面,而后者可能更为重要,工程经验表明,用压缩模量得到的计算结果与实际变形测试相比往往相差很大,因此在实际使用时不得不用一个经验系数来进行修正。为了更好的了解室内压缩模量与变形模量之间的关系,变形模量与密度之间的关系,此次试验研究工作分室内试验研究及现场原位试验研究两部分,其目的一方面是了解室内压缩模量试验成果与现场原位试验成果的相关性,另一方面是通过变形模量试验成果研究变形模量值与密度之间的关系。 1 mpa插装置 碎石垫层料为库盆及坝基开采弱风化或新鲜灰岩人工破碎而成的。根据设计坝料的技术要求,垫层料石料抗压强度不低于80 MPa,软化系数大于0.8;最大粒径80 mm,粒径小于5 mm的含量为20%～35%,粒径小于0.074 mm的含量应小于5%,不均匀系数宜大于20,垫层料的超径颗粒含量不应大于3%,逊径颗粒含量不应大于5%,坝料压实后的设计干密度为2.20 g/cm3,相应孔隙率为19%,渗透系数k≥10-2cm/s,设计参考级配曲线见图1。 2 层压材料的基本性质 2.1 试验设计及取样 碎石垫层料颗粒级配试验成果主要是引用该工程骨料加工系统所生产的碎石垫层料颗粒级配试验资料的统计值,取样地点分别在堆料场及筛分系统进行,试验采用筛析法进行。碎石垫层料颗粒级配试验共取样17组,颗粒级配统计值见成果表1、图2。 2.2 试验检测成果 比重试验采用比重瓶法及浮称法联合进行,其中对于大于5 mm的颗粒按粒径不同分别采用浮称法进行,对于小于5 mm的颗粒采用比重瓶法进行,垫层料全料比重根据颗粒级配组成采用加权平均计算,试验共进行2组,试验检测成果见表2。 2.3 试验材料及密度试验方案 碎石垫层料压实性能主要取决于颗粒级配的组成、碾压机具的性能、碾压层厚、最大粒径、含水率以及颗粒的形态等因素。从室内试验的角度来看,其影响因素主要是颗粒级配的组成及容积筒的尺寸的影响。此次现场碾压试验前期,为了验证现场级配及设计参考级配的压实性能,试验共进行6组相对密度试验。 室内相对密度试验采用的容积筒尺寸为?350×450 mm,加重盖板与加重物总压力为14 kPa,振动台振幅为0.5 mm,振动频率为50 Hz,设计参考级配包线及现场实际级配包线各3组,试验成果见表3。 2.4 试样的制备密度和变形模量 采用室内压缩试验主要检测材料在有侧限条件下抵抗外力变形能力,测得压缩系数、压缩模量。影响压缩性的主要因素有土料的颗粒级配、制备密度