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水利工程论文-碾压混凝土渗透系数的确定方法.doc

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水利工程论文-碾压混凝土渗透系数的确定方法.doc

水利工程论文碾压混凝土渗透系数的确定方法摘要现场压水试验的碾压混凝土渗流常处于非恒定状态,压水试验规程中按恒定流确定渗透系数的方法不再适用本文仿照混凝土试件快速试验确定渗透系数的方法,推导出压水试验过程中渗流处于非恒定状态条件下碾压混凝土求渗透系数的方法和公式该方法曾应用于江垭工程现场压水试验,较为真实的反映了碾压混凝土的渗透特性关键词碾压混凝土渗透系数压水试验碾压混凝土RCC坝的施工特点是通仓、薄层连续铺筑并碾压碾压混凝土坝施工速度快在世界范围内得到广泛认可,但对碾压混凝土防渗性能又存在疑虚,这种疑虑来自碾压混凝土的施工方法及筑坝材料的特殊性由于分层碾压施工,层面出现薄弱环节的机率要比常规混凝土大,这些薄弱环节对抗剪强度和渗透性影响是相当大的大坝作为挡水建筑物,稳定性、渗透性是人们最关心的问题在碾压混凝土坝施工技术日趋成熟,碾压混凝土坝施工质量不断提高的同时,如何正确测试碾压混凝土坝宏观渗透性,特别是碾压混凝土渗透性的现场精确测试,关系到对碾压混凝土坝的安全与耐久性水工碾压混凝土施工规范1中把现场压水试验作为现场评定碾压混凝土抗渗性的方法2,其可靠性、准确性是至关重要的反映混凝土渗透性指标有透水率、渗透系数及抗渗标号由于目前尚无水工碾压混凝土压水试验规程,只能套用水利水电工程钻孔压水试验规程SL2592进行操作SL2592是针对裂隙岩体压水试验而编制的,裂隙岩体压水试验容易达到渗流量Q的恒定值,应特别提出的是,SL2592推荐采用如下公式计算渗透系数KQ/2ΠHLLNL/R01式中K综合渗透系数,单位CM/S;Q试段内的压水恒定流量,单位CM3/S;H试验水头由试验压力换算为水头,单位CM;L压水段长,单位CM,R0钻孔半径,单位CM式1是按照压水至恒定状态即Q维持一不变的常量所求得的压水段岩体平均渗透系数,由于在压水试验前RCC内部存在未被水填满的孔隙,要达到恒定不变的压水流量需要极长的时间,这在实际上办不到的因此,不能用式1来确定其渗透系数2混凝土试块快速渗透试验渗透系数分析由于混凝土试件存有孔隙,压水试验只有试件孔隙全部被水填充后才能达到恒定渗流状态,即渗透流量达到一恒定值由于混凝土渗透性很微小,混凝土渗透试验达到恒定流状态历时非常长,设备效率极低,且试验历时过长,发生意外试件的概率就越高因此,这种正规试验方法必须有装备良好的试验室内进行,且不受时间的限制时才能进行快速求得混凝土试件渗透系数,特别是在工地试验室条件下混凝土渗透试验常采用如下简易方法即通过较短时间T压水,不等待水将整个试件完全饱和就将试件劈开,测得饱和水上升高度DM,即可求得渗透系数K图1底面压水图2碾压混凝土内水流渗透形态混凝土试块如图1H设时间为T时,饱和水面上升高度为Y,该处水力梯度为JH/Y依达西定律水面上升速度为VKJKH/Y,设时间增量DT,水面升高DY,混凝土孔隙率为M,则水量增量为DQMBDYBVDT,或MYDYKHDT压水时间T时水面上升到DM,通过积分,,积分后可求得KMD2M/2TH2混凝土孔隙率应通过试验求得,或根据经验可取M003这就是混凝土快速渗透试验所常用的公式这种快速试验不如正规试验精度高,式2在理论上也不够严密,但经对比试验,混凝土试件快速试验方法可以满足工程要求,因而仍被广泛应用2RCC钻孔压水试验渗透系数分析实践表明,RCC进行压水试验时要达到恒定流量值所需的时间比混凝土试件室内试验达到怛定流量的时间要长得多,在工地现场条件下是不可能的在流量Q仍在变化时,用恒定流推导的式1是不可能的如果用压水试验终结时的流量或用压水过程的平均流量用式1求渗透系数,不仅理论上是错误的,而且得出的结果误差大,甚至是错误的RCC坝钻孔压水试验非恒定状态与混凝土试件快速压水试验的机理相同前者是饱和圈扩大的过程,后者是饱和水面上升的过程所不同的是RCC压水试验不可能测到T时间饱和半径R1,但R1值可以通过计算来求得RCC坝钻孔压水试验是一近似轴对称问题,压水水头为H钻孔半径为R0,孔内水压力HH0;当饱和水面半径为R,H0,饱和区内水压力分布为HH0LNR/R0/LNR1/R0;水力梯度为JDH/DRH0/LNR0/R1/R;饱和水面轴向外扩散的速度为URKDH/DR设压水试验段长为L,时间DT后饱和区半径增大DR,则由水量平衡2ΠRLURDT2ΠRLMDR,两边进行积分,则压水段综合渗透系数为KM/H0TR21/2LNR0/R1R21R20/43式中R0钻孔半径;R1T在压水过程中如果没有水量损失,那么压入碾压混凝土内的总水量应等于WΠR21R20M4W可由试验求得,因而R1即可求知R1后,K由式3即可求得3工程应用为了研究碾压混凝土的渗透性,为高碾压混凝土重力坝设计提供依据,在江垭大坝进行现场压水试验,依据本文式3及式4计算每一压水段的综合渗透系数例如某压水段压水,总时间65MIN,总水量26L,由4求得R1103CM,再由式3解得渗透系数K39108CM/S这一渗透系数是坝体该压水段的综合渗透系数,较为真实的反映了该段碾压混凝土的渗透特性4结论按这一方法求渗透系数只要知道压水段压入总水量,就可以确定该段碾压混凝土的综合渗透系数该方法不但适用于碾压混凝土钻孔压水试验的渗透系数,也适合常态混凝土钻孔压水试验参考文献1SL5394,水工碾压混凝土施工规范S2SL2592,水利水电工程钻孔压水试验规程S

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