大型平板载荷试验在九甸峡水利枢纽工程河床深厚覆盖层中的试验研究.pdf

第50卷第7期
甘肃水利水电技术
Vol50 No. 7
2014年7月
GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY
Jul,2014
?设计与研究
大型平板载荷试验在九甸峡水利枢纽工程
河床深厚覆盖层中的试验研究
吴景芳
(甘肃省水利水电勘测设计研究院,甘肃兰州730000
摘要:九甸峡水利枢纽随着大坝主体工程的开展,结合坝基开挖,在施工阶段对河床深厚覆盖层进行大型平板载荷
试验研究。平板載荷试验是在保持地基土的天然状态下,在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载,并观測每
级荷載下地基土的变形特征,依此计算地基土的变形模量并预佑了坝基的沉降量。
关键词:九甸峡水利枢纽;平板载荷试验;地基土的承载力;变形模量
中图分类号:TUI441.17
文献标志码:B
文章编号:2095-0144(2014)07-0040-03
1前言
34°34'~3457',东径103°49'~104902'。从坝址经峡
平板载衍试验是模拟建筑物基础地基土受荷条城、会川、临洮至兰州市约193km,交通条件较为便
件的一种测试方法。在保持地基土的天然状态下,利。工程设计水库正常蓄水位2202m,总库容9,43
在一定面积的承压板上向地基土逐级施加荷载,并亿m3,电站总装机容量300MW,属大(2)工程。
观测每级荷载下地基土的变形特性。测试所反映的
坝址区河床覆盖层按其组成物特性大致可分
是承压板以下1.5~2.0倍承压板宽深度内土层的应为:崩坡积块石碎石土层、冲积块石砂砾卵石层和冲
力ー应变关系,能比较直观地反映地基土的变形特积砂砾卵石层3层。按照设计要求,上面两层予以
性,用以评定地基土的承载力,计算地基土的变形模挖除,因此,本次工作仅对第三层一冲积砂砾卵石
量并顶估建筑基础的沉降量。九甸峡水利枢纽工程层进行载荷试验。
在工程劫察设计期间,多次邀请国内有关专家对坝
该试验层地质特性如下:分布于河床底部,组成
址区河床深糟及深厚覆盖层、岸边卸荷带、高地应物主要为卵石和砾石,岩性成分为砂岩、灰岩、石英
力、岩溶及地下水低凹带、28号滑坡稳定性等主要岩等,磨圆度较好,多呈浑圆和次圆状;砂以中粗砂
工程地质问题进行了咨询研讨,普遍认为对上述工为主,局部呈透镜状或鸡窝状富集,成分为长石、石
程地质问题在条件成熟时应进一步研究论证,特别英及少量云母和岩屑,局部有2~3m的孤块石分布
是河床深厚覆盖层的物理力学性质和工程特性对高均一性较差,横向厚度12-37m,无胶结。据钻孔取
混凝土面板堆石坝坝基的适应性应重点研究。
样试验,级配不好,粒径大于150mm的质量分数为
前期勘察工作期间,由于河谷狭窄,河水深且水14.74%,粒径150-80mm的质量分数为10.29%,粒
流湍急在坝址区河床段,只能进行常规的勘探试验径80~5mm的质量分数为46.71%,粒径5-0.15mm
工.作,其他勘测试验方法受限,取得的有些资料代表的质量分数为16.73%,粒径小于0.15mm的质量分
生不强。随着大坝主体工程进展,结合坝基开挖,在数为11.53%,参考坝址上、下游漫滩试验,干密度
施工L阶段,甘肃省水电设计院第一分院与中国水利般为2,.05~2.12gcm2。钻孔动力触探、抽水、声波
水电科学研究院对九徇峡枢组工程坝址区河床覆盖测试和旁压试验,该层的物理力学参数指标为:允许
层砂砾料进行了大型平板载荷试验,历时2个月,于承载力[R]=0.5~0,6MPa,渗透系数K=30-80m/d,
2006年8月完成现场试验工作。
变形模量=40-60MPa,剪切波速410~480m/s,剪切
2工程概况
模量35.3~48.38MPa,泊松比0.38-~0.39,孔隙比
九甸峡水利枢纽工程位于洮河中游的九甸峡峡0.26~0.32,呈密实ー中等密实状态。
谷内,地处临潭、卓尼两县交接处,地理座标:北纬
在施工阶段,坝基开挖后,坝基砂卵砾石物理力
收稿日期:2014-07-10
作者简介:吴景芳(1972-),女,河南孟州人,助理工程师,主要从事水利水电工程试验及检测。
第7期
吴景芳:大型平板载荷试验在九甸峡水利枢纽工程河床深厚覆盖层中的试验研究
第50卷
学性质试验结果如下:坝基颗粒组成为:粒径大于
2)本级荷载的沉降量大于前级荷载的沉降量
150mm的质量分数为13.69%,粒径150~-80mm的的5倍,荷载与沉降曲线出现明显陡降
质量分数为9.95%,粒径80~40m的质量分数为
(3)达到最大试验应力3.0MPa。
2.51%,粒径40~20mm的质量分数为16.11%,粒径
由于试验土石料层模量较高,3组试验最终均
20~10mm的质量分数为14.25%,粒径10-~5mm的达到最大试验应力3.0MPaオ中止。
质量分数为9.18%,粒径5~0.15mm的质量分数为4试验结果
1737%,粒径小于0.15mm的质量分数为7.33%。天然4.1试验的P(載荷)ー-S(沉降量)曲线
密度在2,078-2.22gcm3之间,平均值为2.14g/cm
3组试验的P(载荷)-S(沉降量)曲线如图1~3
渗透系数为49~70md,相对密度为0.78-0.91,大坝所示2
坝基砂卵砾石层呈密实状态
0.0
3试验方案的选择
加载
3.1试验区域、试点的布设
2.0
一卸载
根据大坝主体工程的施工进度,试验点选在河
床平趾板附近。大坝坝轴线上游开挖至2073m高4.0
程,即挖除崩坡积块石碎石土层和冲积块石砂砾卵
6.0
石层,建基面位于冲积砂砾卵石层。试验布置了3
8.0
个试点,其中2个试点选择在河床平趾板的上游,1
0.00.5
2.5
个试点选择在河床平趾板的下游(该部位曾进行过
载荷P/MP
强夯试验)。
图1试验点P-S曲线
0.0
3.2试验最大压力确定
→加载
根据设计最大坝高,经计算确定载荷试验最大
5.0
一卸载
压力不小于3.0MPa
10.0
3.3试验设备
试验采用堆载法。试验中采用的基本设备为
15.0
(1)承压板:采用了直径1.0m(面积0.785m2)
20.0
厚度为30mm的2块圆形承压板,承压板具有足够
0.00.51.01.52.02.53.03.5
的刚度;
载荷PMP
(2)载荷台:根据载荷试验最大压力,计算载荷
图22“试验点P-S曲线
台上堆载的重量接近300t,搭建了6.5mx9m的载
0.0
荷台;
加载
(3)加荷及稳压系统:采用了3个150t或300?5.0
卸载
t的千斤顶。将千斤顶、高压油泵、稳压器分别用高
压油管连接,构成一个油路系统,通过传力柱将压力5100
稳定的传递到承压板上;
(4)观测系统:采用2根长6m“工字”钢作为基
15,0
准梁,利用4套百分表(带磁性表座)观测承压板的
2.0
2.0
3,0
载荷PMPa
沉降量;
(5)荷载:借用其他分项工程使用的钢