罗赛雷斯大坝加高工程的反滤料设计级配的优化

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1 工程简介苏丹罗赛雷斯大坝，位于尼罗河主要支流青尼罗河上苏丹南部青尼罗河州罗赛雷斯镇，距苏丹首都喀土穆 550km。大坝于 1960 到1967 年建成，最大坝高 66m，装机 7 台，共 28 万千瓦。本加高工程是在原有大坝的基础上加高 10m，并向下游按一定比例加宽。加高后的大坝全长 25.1 公里，包括 24.1 公里的土石坝（左岸土石坝长 15.6km，右岸长 8.5km）和 1 公里的混凝土坝，其作用是储存更多青尼罗河上游来流，为下游广大灌溉区域提供可靠稳定的供水，并提高苏丹水力发电的能力。2 土石坝结构及料物特性根据监理工程师的设计图纸，加高后的土石坝分四种坝型，主要坝体（1 型坝和 2 型坝，占整个土石坝填筑量的 93%）为斜芯墙结构，料物从上游到下游依次为：护坡料（8 区料和 5 区料）、反滤料（2区料）、斜芯墙料（1 区料）、细反滤料（2A 料）、反滤料（7A 料）、任意料（4 区料）和护坡料（5 区料）。7A 料位于 2A 料的下游侧，且位于土石坝的基础部位，是 2A 料的保护性反滤料，防止 2A 料的流失并将坝体内渗水自由排除坝体外。7A 料由天然河床中的砂砾料经过破碎筛分系统加工制得（此系统同时生产 6A 料和 7A 料）。根据工程师的设计，7A 料是一种窄级配的反滤料。根据原设计级配曲线可知，7A 料中料物粒径在 1~10mm 之间的颗粒含量约占总量的 65%。而天然砂砾料中 1~10mm 的颗粒含量仅为 7.2%，7A 料必须通过破碎大石或中石来获取。3 现有加工系统的特性按照系统设计，在右岸靠近青尼罗河布置了反滤料加工系统，此系统通过破碎筛分天然砂砾料来制备 6A 料和 7A 料。此系统主要的运行设备有：1 台 HP400SX 圆锥破碎机、5 台 2YKR2460 圆振动筛、1 台 RP109 制砂机、2 台 2FC-15 洗砂机、11 台 GZG1103 振动给料机以及 21 条皮带机，设备全部来源于苏丹麦洛维水电站项目。在系统建安完成并调试运行后，生产了少量的 6A 料和 7A 料，取样筛分试验结果显示，7A 料的级配不满足设计要求。为解决 7A 料的级配问题，针对本项目的实际情况，建议采取以下两种方法：①调节分料漏斗的开口尺寸，减小6A料中10~40mm 颗粒的含量，通过 RP109 制砂机的破碎提高 7A 料中 1~10mm 颗粒的含量。此方法的 7A 料生产能力约 110t/h，约 64m3/h，全天 24h 生产每月成品产量也仅为 2.4 万立方米，生产无法满足月填筑强度 5 万立方米的要求；②根据 2A 料的级配曲线以及反滤料的设计原则，修改 7A料的粗料级配曲线。4 优化后的级配曲线由于第一种生产方法的生产效率低，严重制约左右岸土石坝的填筑进度，此种方法不适用，必须通过设计修改 7A 料级配曲线的方式，才能使反滤料系统生产的 7A 料的产量在满足级配曲线的情况下满足土石坝填筑进度需要。参照碾压式土石坝设计规范[1]和碾压式土石坝设计[2]中的反滤料设计原则，7A 料作为 2A 料的保护性反滤料，其级配需根据已确定的 2A 料级配来计算。5 结论经过与监理工程师的多次沟通，工程师最终同意我方使用修改后的级配曲线。因修改后的曲线扩大了成品物料的级配范围，使现有反滤料系统生产的成品 7A 料完全满足使用要求，系统的生产能力因此提高 63%，现为 180t/h，约为 104m3/h，系统的实际有效生产时间为每月 25 天，每天 14 小时，则月生产强度可提高到 3.5 万立方米。考虑每年汛期 6~9 月填筑很难进行，所需物料减少，而这 4 个月系统可正常生产并储存，全年叠加后可满足土石坝的填筑强度要求。