湖积层软土的主要物理力学指标见表2。从表2可以发现，湖积层软土孔隙比、含水量、压缩性和有机质含量都很高，抗剪强度很低。因此，对湖积层软土必须进行谨慎有效的地基处理，才能满足工程安全的需要。

　　2、基础加固处理设计

　　湖积层软基处理的好坏直接关系到大坝的安全，要改善软土的物理力学性质，必须采取行之有效的工程措施。在综合考虑各方面的因素和多个方案的对比论证之后，确定采用振冲碎石桩和预压固结相结合同时控制加载速率的处理方案。在1.51万m2的软基上布置75kW和30kW两种振冲功率的碎石桩，碎石桩呈三角形分布。由于整个振冲区湖积层软基埋深及受力有一定的差别，因此将振冲区划分为主要应力区和次要应力区。主要应力区设计振冲置换率为40%，起保护作用的次要应力区，设计置换率为32%。具体的设计参数见表3。

　　3、方案验证

　　3.1　加固方案验证

　　针对振冲碎石桩加固处理方案，通过物理模型、数值模型以及生产性试验论证软基筑坝的可行性。同时为碎石桩设计方案、大坝填筑速率以及生产工艺的控制与改进提供科学依据和参考。

　　3.1.1物理模型

　　使用中国水利水电科学研究院450g·t的大型土工离心机进行了比尺为1∶200的6组模型试验，再现了原型的应力和变形情况。试验对采用不同的碎石置换率对软基的加固效果以及坝体填筑速率对坝体的变形影响进行了研究。从离心模型试验的结果看，若湖积层软基不处理直接建坝，在筑坝过程中坝基、坝体均发生很大的变形破坏，其中坝体迎水坡脚淤泥隆起达4m，基础明显破坏，防渗心墙与坝壳严重分离，心墙水平位移4.0m，垂直位移8.6m，坝体的整体稳定已遭到破坏。离心模型对不同置换率的方案进行了比较，当置换率达到30%时，位移与置换率关系曲线明显变缓，尤其是水平位移已趋于水平。再增大置换率，位移减小量不大。在置换率34%左右时，上游不发生隆起。软基在经40%振冲置换率加固后，复合地基的强度满足设计要求，若同时辅以分期施工，效果更好，总体沉降量将减少80%～90%。

　　3.1.2　数学模型

　　采用基于比奥固结理论的有限元方法对大坝和地基的应力应变与固结过程进行预测和分析。本文采用的二维平面应变固结程序CON2D由美国著名学者邓肯等开发[8]，后经中国水利水电科学研究院陈祖煜等人的改进[9]，能更好地模拟大坝的分层、分期施工过程，进行大坝施工和蓄水过程的固结计算分析。该程序曾在美国New Melones大坝和我国小浪底大坝中应用。

　　在分析中采用了修正剑桥模型和邓肯张非线性模型，有限元网格如图2所示。通过固结计算预测了碎石桩加固方案施工过程和蓄水后坝体与地基中孔压、应力和位移的变化过程。计算成果表明采用加固方案后，软基内的超静孔压较小，最大值约为120kPa，出现在反压平台中心下软基中部的粉质黏土层中。图3为粉质黏土层中某3个代表单元的孔压历时曲线，单元在地基中的位置见图2。其中244号单元为碎石桩，由于碎石桩桩径较大，渗透性好，因此超静孔压消散较快。245号、246号单元为粉质黏土。图3中出现3个峰值是因为施工过程中有两次停工度汛。经过反压平台预压14个月后，软基内的超孔隙水压力基本消散。软基最大沉降为0.33m，坝体最大沉降为0.84m。有关固结计算的详细内容可参见文献[10]。

　　图2　有限元计算网格

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