四清水庫大壩下游壩坡壩殼料試驗參數選擇

鐘紅霞

（湖南水利水電職業技術學院 長沙市 410131）

1 工程概況

四清水庫位于湖南省郴州市北湖區保和鄉嚴塘村，距郴州市23km，屬湘江水系耒水支流郴江西河。是一座以灌溉為主，兼有防洪、旅游、發電和養殖等綜合效益的中型水利樞紐工程。壩址以上控制流域面積9.8km2，壩址以上干流長度6km，正常蓄水位293.5m，相應庫容1760萬m3，為Ⅲ等工程。主要建筑物等級為3級，防洪標準：設計洪水100年一遇，校核洪水1000年一遇。

2 試驗緣由

2004年5月，郴州市北湖區四清水庫大壩下游坡發生局部滑坡，北湖區水利主管部門為了對大壩進行穩定驗算，先后3次對大壩進行取樣，測定其大壩土體主要物理性質、力學性質、水理性質。

2004年6月5日在壩體鉆孔取樣12組，試樣尺寸為Ф91mm×200mm。試驗成果提供給設計單位計算后，大壩現有斷面尺寸不能滿足大壩穩定要求。

2004年7月8日對大壩進行第二次鉆孔取樣，取樣數量為22組，試樣尺寸同樣為Ф91mm×200 mm，試驗方法與第一次一致，只是試驗樣品數量增加。試驗成果提供給設計單位計算后，大壩現有斷面尺寸仍然不能滿足大壩穩定要求。

經過以上兩次試驗和計算后，都不能滿足大壩穩定要求，水利主管部門2004年8月17日決定在現場取樣試驗，通過現場試驗和取樣后發現，現場土體性質與前兩次土體有本質區別。

3 試驗成果及試驗方法說明

3.1 第一、二次試驗成果及試驗方法說明

第一、二次試驗方法見表1，試驗結果統計見表2。

表1 第一、二次試驗方法匯總表

表2 第一、二次試驗結果統計匯總

從表1可以看出，所采用試驗方法對于試樣尺寸為Ф91mm×200mm的土樣來說是合適的。

從表2可以看出，無論從物理性質（主要統計干密度、含水率），還是力學性質（主要統計內摩擦角、凝聚力），以及水理性質（主要是統計滲透系數）來看，其內在的聯系還是相適應的。

3.2 現場試驗成果及試驗方法說明

2004年8月17日對發生局部滑坡區域進行現場取樣試驗，取樣部位、數量、試坑特性見表3。

表3 四清水庫下游壩坡現場取樣成果表

從滑坡現場來看，土體與鉆孔取樣的土體有很大的區別，應屬粗粒土范疇（后來室內顆分試驗證明是粗粒土）。故現場密度試驗采用灌水法，試坑直徑50cm。

現場取樣試驗及室內試驗方法說明見表4。

表4 現場取樣試驗及室內試驗方法說明匯總表

針對現場土體是粗粒土的事實，采用粗粒土的試驗方法，其結果見表5。

從表5可以看出，現場取樣5組的土樣分類（按顆粒組成分類）均為礫類（粘質土礫），屬粗粒土；干密度變化范圍（1.72～1.85）g/cm3，平均值1.77g/cm3；含水率變化范圍8.9%～10.7%，平均值10.1%；從4組直接剪切（慢剪）的試驗結果來看，內摩擦角變化范圍24.8°～26.0°，平均值25.3°；凝聚力變化范圍（22.6～116.6）kPa，平均值63.0kPa；滲透系數變化范圍7.15E-04～9.26E-04，平均值8.28E-04。

4 試驗結論

將第一、二次試驗結果統計值和現場試驗結果統計值進行對比，對比情況見表6。

從表6可以看出，現場試驗結果對比第一、二次試驗結果有較大的提高，可以說發生了質的變化。試驗結果提供設計單位復核后，現有的大壩斷面是滿足穩定要求的，說明現場試驗結果和現實情況相符。

表5 現場取樣試驗結果匯總表

表6 第一、二次試驗結果統計值和現場試驗結果統計值對照表

5 結 語

從四清水庫大壩下游壩坡壩殼料的三次試驗過程來看，要客觀真實反映壩體土體的物理力學性質，就要選擇與土體本身性質相適應的試驗方法，選擇與試驗方法相適應的試驗設備，只有這樣才能得到反映壩體土體性質的試驗參數。

就四清水庫大壩下游壩坡壩殼料這一特例而言，第一、二次的試驗方法和試驗設備的選擇是正確的，試驗結果也是與之相符，但是取樣人沒有從根本上把握住大壩土體性質，把樣品尺寸人為地縮小至Ф91mm×200mm，這樣就誤導試驗方法和試驗設備的選擇，導致試驗結果發生偏離或者說是錯誤。第三次現場取樣試驗較為客觀地反映了大壩下游壩坡壩殼料的性質，土樣分類為礫類，試驗方法和試驗設備也隨之發生重大變化，試驗結果能滿足大壩現有斷面穩定要求也就是順理成章的事了。