胶结土坝抗漫顶冲刷试验规程

65ICS×××团体标准T/CHINCOLDxxxx—20**胶结土坝抗漫顶冲刷试验规程SpecificationsforTestMethodsforOvertoppingScouringResistanceofCementedSoilDamsXXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施中国大坝工程学会发布图15。（a）漫顶冲刷10min（b）漫顶冲刷4h（c）漫顶冲刷8h（d）漫顶冲刷16h（e）漫顶冲刷24h（f）漫顶冲刷32h（g）漫顶冲刷40h（h）漫顶冲刷44h图15胶结土坝模型漫顶冲刷后下游坝坡状态胶结土坝模型经历不同高度漫顶水头冲刷后，采用三维激光扫描仪监测下游坝坡形态变化，通过对获取的DEM数据图形进行后期处理，得到下游坝坡动态变化空间分布图和土体侵蚀空间分布图，见图16~图17。（a）初始坡面（b）累计冲刷6h（漫顶水头5cm）（c）累计冲刷12h（漫顶水头10cm）（d）累计冲刷22h（漫顶水头16cm）（e）累计冲刷36h（漫顶水头30cm，溢流孔宽60cm）（f）累计冲刷44h（漫顶水头55cm，溢流孔宽30cm）图16下游坝坡动态变化空间分布累计冲刷0.5h（漫顶水头5cm）（b）累计冲刷6h（漫顶水头5cm）（c）累计冲刷12h（漫顶水头10cm）（d）累计冲刷22h（漫顶水头16cm）（e）累计冲刷36h（漫顶水头30cm，溢流孔宽60cm）（f）累计冲刷44h（漫顶水头55cm，溢流孔宽30cm）图17下游坝坡土体侵蚀空间分布试验结果显示，胶结土坝模型下游坝坡1/3坡长处表层土体受水流冲蚀现象较为明显，最大冲刷深度达10cm，平均冲刷深度为0.65cm。下游坝坡土体冲蚀量随着冲刷时间的延长逐渐增加，特别是在坝顶设置溢流孔后，由于流速增大而导致冲蚀量明显增加，见图18。随着冲刷时间的延长，下游坝坡冲蚀逐渐趋于稳定，分析其原因为：一方面受试验条件限制，胶结土坝下游坝坡填筑层间结合部位的表层土体压实度不够，且表层土体水分蒸散发较快，使得胶凝材料没有充分发生水化反应而絮凝土体，所以浮土颗粒易被水流冲蚀；另一方面过坝水流流速沿程逐渐增大，在下游坝坡会形成较强的冲刷力。当表层不稳定土体被冲刷走后，坝坡没有再进一步产生侵蚀，说明胶结土开始发挥作用，有效抵抗漫顶水流侵蚀。胶结土坝抗漫顶冲刷试验从水流开始漫顶至试验结束共历时44h，坝体未发生溃决破坏。图18下游坝坡土体累计冲蚀量胶结土坝模型在寒区天然环境下服役2年后（2019年~2021年），再次进行抗漫顶冲刷试验。结果显示，经历冬季极端低温、春季冻融循环、夏季降雨冲刷和干湿循环等多因素耦合作用后，胶结土强度在4MPa以上；在漫顶水头高度32cm、实测最大流速2.4m/s条件下累计冲刷8h，胶结土坝未发生溃决破坏，下游坝坡表层土体有冲蚀，最大冲蚀深度7cm，见图19~图21。结果表明，寒区服役环境下胶结土坝亦可有效抵御漫顶水流侵蚀，具有较好的抗长期水流冲蚀稳定性。（a）初始坡面（b）漫顶冲刷4h（c）漫顶冲刷6h（d）漫顶冲刷8h图19服役2年的胶结土坝漫顶冲刷后下游坡面状态（a）初始坡面（b）累计冲刷8h（漫顶水头32cm，溢流孔宽30cm）图20服役2年的下游坡面动态变化空间分布图图21服役2年的下游坝坡土体侵蚀空间分布工程实践方面，黑龙江省胖头泡蓄滞洪区防洪工程位于黑龙江省西部、松花江北岸，属中温带大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，日均最低气温可达-24℃；夏季雨量丰沛，日均最高气温可达30℃，年均降水量在600mm左右。该工程肇源段堤坝在寒区天然环境下历经多年运行，坝顶、背水坡等局部产生多处冲蚀破坏，为此研究利用胶结土技术建设试验示范工程，对堤坝背水坡面30cm深度范围内的坝体进行修复，以提高其抵抗环境侵蚀的能力，有效解决堤坝工程在复杂环境下长期服役稳定的问题。试验坝段背水坡设计坡比1:3，坝高约3.7m。胶结土现场生产采用集中厂拌工艺，主要设备为WCZ-660型稳定土拌合站，搅拌系统为卧式双轴连续式拌和机，总功率160kW，生产效率为600t/h，拌和料粒径小于60mm，采用该方式制备胶结土出料速率可达6m3/min，实现了工厂预制化拌和与现场快速化施工。胶结土料拌和完成后，采用EDTA滴定法对胶凝材料与土料混合的均匀性进行测试。结果表明，胶结土混合均匀性较好。胶结土通过履带式传输机输送到运输车辆，运输车辆为重型自卸汽车，运输斗容量为32m3，运距约2km，卸载至筑坝现场进行填筑。堤坝填筑时，先采用反铲挖掘机进行土料摊铺，铺土厚度为40cm。然后采用东方红802Q型推土机碾压，推土机重量为6.65t，履带宽度为390mm，平均接地压力为46.7kPa，碾压速度控制为3.44km/h，碾压遍数为8遍，最终压实的土体厚度为30cm。碾压完成后，采用环刀法对土体干密度进行测试，控制胶结土坝填筑质量。结果表明，土样干密度在1.70g/cm3～1.80g/cm3，含水率在11%～16%，填筑质量满足设计要求。对碾压后的坡面进行人工整形，以消除碾压机械留下的痕迹，保证坡面施工质量。最后，在坡面上覆盖草帘并进行7d的洒水养护，养护的总时间在14d以上，见图22。（a）集中拌和（b）运输卸料（c）上坝摊铺（d）坝面补水（e）履带碾压（f）坝面整形（g）覆盖养护（h）养护期满图22胶结土示范工程现场施工工艺对胶结土坝在寒区极端低温、冻融循环、降雨冲刷等环境下的服役状况进行跟踪监测，见图23。结果显示，胶结土坝填筑完成后，随即经历数次暴雨冲刷与地表径流侵蚀，但坝面未出现冲沟、裂缝等破坏现象，堤坝运行稳定；在寒区环境服役1年后，经历冬季冻结、初春时期数次冻融循环、夏季暴雨冲刷等不同环境侵蚀作用，坝体表面亦未出现冻融剥蚀、冲蚀、开裂等破坏现象，坝面保持平整，堤坝运行安全。（a）施工完成（b）服役1年图23胶结土示范工程现场服役状况此外，采用射钉法对服役1年后的胶结土坝无侧限抗压强度进行现场原位测试，结果显示，胶结土坝无侧限抗压强度在4MPa左右，见图24。结果表明，采用集中厂拌法现场制备的胶结土混合均匀性较好，履带碾压工艺填筑和覆盖洒水工艺养护效果明显，胶结土坝无侧限抗压强度指标满足工程设计要求。（a）现场原位测试（b）无侧限抗压强度测试结果图24胶结土示范工程无侧限抗压强度原位测试

中国大坝工程学会（ChineseNationalCommitteeonLargeDams，CHINCOLD）成立于1974年，是由坝工技术工作者和相关团体组成，依法登记成立的全国性、学术性、非营利性社会团体，以“通过组织全国技术交流与合作等方式，促进我国坝工建设和管理理论的不断进步，促进大坝技术水平的不断提高，促进大坝与环境的更加和谐”为宗旨，持续推进世界一流学会建设，构建学术交流平台、科技创新和人才举荐平台、国际合作平台、技术支撑服务平台和科普宣传平台，服务水库大坝安全发展、绿色发展、创新发展。为了响应国家和水利部关于标准化改革的要求，中国大坝工程学会制定了《中国大坝工程学会标准管理办法》（试行），据此对学会标准工作进行管理。学会标准是指由学会根据行业发展需求，组织有关单位提出并制定，并由学会组织审查、发布的标准，是自愿采用的规范性文件。学会标准的制定遵循政府引导、市场主导、创新驱动和统筹协调的原则，以快速满足水库大坝工程领域发展和创新的需求。学会作为国际大坝委员会的中国国家委员会，长期组织国内专家参与国际技术交流合作，推荐我国24名专家作为国际大坝委员会各专业委员会的主席、副主席和委员，参与技术公报的编写，为相关标准国际化提供了平台。本规程实施过程中，如