四清水库大坝下游坝坡坝壳料试验参数选择

钟红霞

（湖南水利水电职业技术学院 长沙市 410131）

1 工程概况

四清水库位于湖南省郴州市北湖区保和乡严塘村，距郴州市23km，属湘江水系耒水支流郴江西河。是一座以灌溉为主，兼有防洪、旅游、发电和养殖等综合效益的中型水利枢纽工程。坝址以上控制流域面积9.8km2，坝址以上干流长度6km，正常蓄水位293.5m，相应库容1760万m3，为Ⅲ等工程。主要建筑物等级为3级，防洪标准：设计洪水100年一遇，校核洪水1000年一遇。

2 试验缘由

2004年5月，郴州市北湖区四清水库大坝下游坡发生局部滑坡，北湖区水利主管部门为了对大坝进行稳定验算，先后3次对大坝进行取样，测定其大坝土体主要物理性质、力学性质、水理性质。

2004年6月5日在坝体钻孔取样12组，试样尺寸为Ф91mm×200mm。试验成果提供给设计单位计算后，大坝现有断面尺寸不能满足大坝稳定要求。

2004年7月8日对大坝进行第二次钻孔取样，取样数量为22组，试样尺寸同样为Ф91mm×200 mm，试验方法与第一次一致，只是试验样品数量增加。试验成果提供给设计单位计算后，大坝现有断面尺寸仍然不能满足大坝稳定要求。

经过以上两次试验和计算后，都不能满足大坝稳定要求，水利主管部门2004年8月17日决定在现场取样试验，通过现场试验和取样后发现，现场土体性质与前两次土体有本质区别。

3 试验成果及试验方法说明

3.1 第一、二次试验成果及试验方法说明

第一、二次试验方法见表1，试验结果统计见表2。

表1 第一、二次试验方法汇总表

表2 第一、二次试验结果统计汇总

从表1可以看出，所采用试验方法对于试样尺寸为Ф91mm×200mm的土样来说是合适的。

从表2可以看出，无论从物理性质（主要统计干密度、含水率），还是力学性质（主要统计内摩擦角、凝聚力），以及水理性质（主要是统计渗透系数）来看，其内在的联系还是相适应的。

3.2 现场试验成果及试验方法说明

2004年8月17日对发生局部滑坡区域进行现场取样试验，取样部位、数量、试坑特性见表3。

表3 四清水库下游坝坡现场取样成果表

从滑坡现场来看，土体与钻孔取样的土体有很大的区别，应属粗粒土范畴（后来室内颗分试验证明是粗粒土）。故现场密度试验采用灌水法，试坑直径50cm。

现场取样试验及室内试验方法说明见表4。

表4 现场取样试验及室内试验方法说明汇总表

针对现场土体是粗粒土的事实，采用粗粒土的试验方法，其结果见表5。

从表5可以看出，现场取样5组的土样分类（按颗粒组成分类）均为砾类（粘质土砾），属粗粒土；干密度变化范围（1.72～1.85）g/cm3，平均值1.77g/cm3；含水率变化范围8.9%～10.7%，平均值10.1%；从4组直接剪切（慢剪）的试验结果来看，内摩擦角变化范围24.8°～26.0°，平均值25.3°；凝聚力变化范围（22.6～116.6）kPa，平均值63.0kPa；渗透系数变化范围7.15E-04～9.26E-04，平均值8.28E-04。

4 试验结论

将第一、二次试验结果统计值和现场试验结果统计值进行对比，对比情况见表6。

从表6可以看出，现场试验结果对比第一、二次试验结果有较大的提高，可以说发生了质的变化。试验结果提供设计单位复核后，现有的大坝断面是满足稳定要求的，说明现场试验结果和现实情况相符。

表5 现场取样试验结果汇总表

表6 第一、二次试验结果统计值和现场试验结果统计值对照表

5 结 语

从四清水库大坝下游坝坡坝壳料的三次试验过程来看，要客观真实反映坝体土体的物理力学性质，就要选择与土体本身性质相适应的试验方法，选择与试验方法相适应的试验设备，只有这样才能得到反映坝体土体性质的试验参数。

就四清水库大坝下游坝坡坝壳料这一特例而言，第一、二次的试验方法和试验设备的选择是正确的，试验结果也是与之相符，但是取样人没有从根本上把握住大坝土体性质，把样品尺寸人为地缩小至Ф91mm×200mm，这样就误导试验方法和试验设备的选择，导致试验结果发生偏离或者说是错误。第三次现场取样试验较为客观地反映了大坝下游坝坡坝壳料的性质，土样分类为砾类，试验方法和试验设备也随之发生重大变化，试验结果能满足大坝现有断面稳定要求也就是顺理成章的事了。