云南省柴石灘水庫(kù)大壩可行性論證階段定為定向爆破壩，而初步設(shè)計(jì)審定的卻是面板堆石壩，壩型改變的原因之一，是缺乏未做防滲體的爆破壩直接擋水（特別是高水頭）可靠性的工程實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn).據(jù)此，作者選擇典型爆破壩、云南省己衣水庫(kù)大壩進(jìn)行了直接擋水（特別是高水頭擋水）的實(shí)踐與原型觀測(cè)，為發(fā)展定向爆破筑壩技術(shù)提供科學(xué)依據(jù).己衣水庫(kù)大壩1978年5月采用定向爆破筑壩技術(shù)一次爆破筑成，平均堆積高度83.6m，最低馬鞍點(diǎn)高74.2m，爆后基本上未進(jìn)行壩面整形與防滲處理.
1 原型觀測(cè)的主要內(nèi)容與途徑
1.1 壩體探井 在壩體上人工開(kāi)挖4個(gè)試驗(yàn)探井，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ順序布置在原順河向河槽縱剖面上，Ⅰ井位于壩頂壩軸線上，Ⅰ～Ⅱ、Ⅱ～Ⅲ 間平面距離分別為 63.5m 與 59.5m，Ⅳ 井布置在Ⅰ 下游側(cè) 30m 右岸坡上.
1.2 壩體滲流量 在壩上游面岸坡設(shè)水位尺測(cè)量庫(kù)水位，用下游壩腳處專門(mén)建筑截水墻與量水堰觀測(cè)壩體滲流量.
1.3 壩內(nèi)滲流水面 在壩體上鉆了5個(gè)壩內(nèi)滲流水面觀測(cè)孔，單孔最深 73.2m，孔分布于探井同一縱剖面，水位量測(cè)誤差估計(jì)不超過(guò)1cm.
2 壩體結(jié)構(gòu)特性的研究與分析
2.1 壩體土石料顆粒組成 探井試驗(yàn)段總計(jì)113段，每段出井土石料全部按粒徑分級(jí)（或篩分）和稱重，實(shí)測(cè)資料繪制的113條顆分曲線，其不均勻系數(shù) Cu 與曲率系數(shù) Ce的變化范圍很大，不同探井或同一探井不同 試驗(yàn)段顆分曲線的差異明顯.圖1為各井的平均顆分曲線與壩體（總平均）顆分曲線，可見(jiàn)其顆粒組成普遍偏粗，并呈現(xiàn)向下游增大的趨勢(shì).壩體粗粒與細(xì)料含量：各井 d＞1000mm 粗粒平均含量范圍是3.20%～34.81%，平均為19.5%；細(xì)料d＜5mm 變化范圍是11.44%～14.66%，平均值 13%.
2.2 土石料干密度 表1示出了各井土石料干密度與其他特性指標(biāo)的平均值.由表1看出：各探井平均干密度比較接近，數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，有90%的試驗(yàn)段干密度在1.88～2.32t/m3 之間.干密度隨探井深度的變化列于表2.由表2看出：表層干密度比其下兩層的明顯偏小，其孔隙率呈現(xiàn)相反的變化.
圖1 各探井平均顆分曲線與總平均（壩體）顆粒分曲
表1 各井土石料干密度及其他特征（平均值）
探井編號(hào) 試驗(yàn)組數(shù) 密度ρ/(t/m) 混合含水量W/(%) 干密度ρd/(t/m) 孔隙率n/(%)
Ⅰ 33 2.27 3.79 2.19 22
Ⅱ 30 2.25 4.09 2.16 23
Ⅲ 26 2.24 3.86 2.16 24
Ⅳ 24 2.25 4.15 2.16 23
平均 (總計(jì)113) 2.25 3.97 2.17 23
2.3 滲透系數(shù) 探井每挖深 3～5m 用單環(huán)注水法測(cè)定壩體滲透系數(shù)，共測(cè)得35組數(shù)據(jù)，實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3.由表3知：4個(gè)探井平均滲透系數(shù)值相差約2倍，但35組滲透系數(shù)變化范圍為3.0×10-3～7.2×10-1cm/s，相差240倍，說(shuō)明其透水性變化很大.
表2 分段統(tǒng)計(jì)各井的干密度ρd（t/m）與孔隙率n（%，括號(hào)內(nèi)數(shù)字）
井深/m Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 平均
0～10 2.12(25) 2.07(27) 2.07(27) 2.07(27) 2.08(26.5)
10～20 2.27(20) 2.21(22) 2.29(19) 2.22(21) 2.25(20.5)
20～30 2.20(22) 2.20(22) 2.10(26) 2.23(21) 2.18(22.8)
＞30 2.17(23)
表3 實(shí)測(cè)壩體滲透系數(shù)值
探井編號(hào) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
平均值測(cè)定組數(shù) 13 7 8 7 （總計(jì)35）
平均滲透系數(shù)K/×10-1（cm/s） 3.4 3.7 1.9 3.1 3.0
2.4 壩體與岸坡基巖的結(jié)合?、? 探井深 23.07m～25.47m 處系壩體與岸坡基巖結(jié)合段.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)該段土石干密度2.26t/m3，d＜5mm細(xì)粒含量 24.05%，皆較壩體的平均值為高，未見(jiàn)架空現(xiàn)象，其結(jié)合狀況良好，但發(fā)現(xiàn)岸坡基巖面滲水.
3 壩體滲透特性
3.1 降雨量W、庫(kù)水位H與壩體滲流量Q的歷時(shí)時(shí)程關(guān)系 圖2示出了1993年度試驗(yàn)期間降雨量W、庫(kù)水位H與壩體滲流量Q的歷時(shí)過(guò)程線，可見(jiàn)庫(kù)水主要源于降雨的地表徑流、庫(kù)水位與滲流量的時(shí)程有基本同步的變化趨勢(shì)，滲流量主要源于庫(kù)水.
3.2 不同的壩體水頭h及滲流量Q的累計(jì)持續(xù)時(shí)間t（d） 表4給出了壩體不同水頭和不同滲流量的累計(jì)持續(xù)時(shí)間 t（d），足見(jiàn)壩體高水頭擋水持續(xù)時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng).
圖2 降雨量W、庫(kù)水位H與壩體滲流量Q的歷時(shí)時(shí)程關(guān)系
表4 壩體不同水頭h、不同滲流量Q的持續(xù)時(shí)間t（d）
時(shí) 間 水頭h/m 不同滲流量Q/m/s≥65 ≥60 ≥50 ≥40 ≥3.0 ≥2.0 ≥1.0 ≥0.1 1991年度 8 48 90 195 38 79 189 1993年度 7 63 122 238 3 14 74 198
1 原型觀測(cè)的主要內(nèi)容與途徑
1.1 壩體探井 在壩體上人工開(kāi)挖4個(gè)試驗(yàn)探井，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ順序布置在原順河向河槽縱剖面上，Ⅰ井位于壩頂壩軸線上，Ⅰ～Ⅱ、Ⅱ～Ⅲ 間平面距離分別為 63.5m 與 59.5m，Ⅳ 井布置在Ⅰ 下游側(cè) 30m 右岸坡上.
1.2 壩體滲流量 在壩上游面岸坡設(shè)水位尺測(cè)量庫(kù)水位，用下游壩腳處專門(mén)建筑截水墻與量水堰觀測(cè)壩體滲流量.
1.3 壩內(nèi)滲流水面 在壩體上鉆了5個(gè)壩內(nèi)滲流水面觀測(cè)孔，單孔最深 73.2m，孔分布于探井同一縱剖面，水位量測(cè)誤差估計(jì)不超過(guò)1cm.
2 壩體結(jié)構(gòu)特性的研究與分析
2.1 壩體土石料顆粒組成 探井試驗(yàn)段總計(jì)113段，每段出井土石料全部按粒徑分級(jí)（或篩分）和稱重，實(shí)測(cè)資料繪制的113條顆分曲線，其不均勻系數(shù) Cu 與曲率系數(shù) Ce的變化范圍很大，不同探井或同一探井不同 試驗(yàn)段顆分曲線的差異明顯.圖1為各井的平均顆分曲線與壩體（總平均）顆分曲線，可見(jiàn)其顆粒組成普遍偏粗，并呈現(xiàn)向下游增大的趨勢(shì).壩體粗粒與細(xì)料含量：各井 d＞1000mm 粗粒平均含量范圍是3.20%～34.81%，平均為19.5%；細(xì)料d＜5mm 變化范圍是11.44%～14.66%，平均值 13%.
2.2 土石料干密度 表1示出了各井土石料干密度與其他特性指標(biāo)的平均值.由表1看出：各探井平均干密度比較接近，數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布，有90%的試驗(yàn)段干密度在1.88～2.32t/m3 之間.干密度隨探井深度的變化列于表2.由表2看出：表層干密度比其下兩層的明顯偏小，其孔隙率呈現(xiàn)相反的變化.
圖1 各探井平均顆分曲線與總平均（壩體）顆粒分曲
表1 各井土石料干密度及其他特征（平均值）
探井編號(hào) 試驗(yàn)組數(shù) 密度ρ/(t/m) 混合含水量W/(%) 干密度ρd/(t/m) 孔隙率n/(%)
Ⅰ 33 2.27 3.79 2.19 22
Ⅱ 30 2.25 4.09 2.16 23
Ⅲ 26 2.24 3.86 2.16 24
Ⅳ 24 2.25 4.15 2.16 23
平均 (總計(jì)113) 2.25 3.97 2.17 23
2.3 滲透系數(shù) 探井每挖深 3～5m 用單環(huán)注水法測(cè)定壩體滲透系數(shù)，共測(cè)得35組數(shù)據(jù)，實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3.由表3知：4個(gè)探井平均滲透系數(shù)值相差約2倍，但35組滲透系數(shù)變化范圍為3.0×10-3～7.2×10-1cm/s，相差240倍，說(shuō)明其透水性變化很大.
表2 分段統(tǒng)計(jì)各井的干密度ρd（t/m）與孔隙率n（%，括號(hào)內(nèi)數(shù)字）
井深/m Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 平均
0～10 2.12(25) 2.07(27) 2.07(27) 2.07(27) 2.08(26.5)
10～20 2.27(20) 2.21(22) 2.29(19) 2.22(21) 2.25(20.5)
20～30 2.20(22) 2.20(22) 2.10(26) 2.23(21) 2.18(22.8)
＞30 2.17(23)
表3 實(shí)測(cè)壩體滲透系數(shù)值
探井編號(hào) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
平均值測(cè)定組數(shù) 13 7 8 7 （總計(jì)35）
平均滲透系數(shù)K/×10-1（cm/s） 3.4 3.7 1.9 3.1 3.0
2.4 壩體與岸坡基巖的結(jié)合?、? 探井深 23.07m～25.47m 處系壩體與岸坡基巖結(jié)合段.現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)該段土石干密度2.26t/m3，d＜5mm細(xì)粒含量 24.05%，皆較壩體的平均值為高，未見(jiàn)架空現(xiàn)象，其結(jié)合狀況良好，但發(fā)現(xiàn)岸坡基巖面滲水.
3 壩體滲透特性
3.1 降雨量W、庫(kù)水位H與壩體滲流量Q的歷時(shí)時(shí)程關(guān)系 圖2示出了1993年度試驗(yàn)期間降雨量W、庫(kù)水位H與壩體滲流量Q的歷時(shí)過(guò)程線，可見(jiàn)庫(kù)水主要源于降雨的地表徑流、庫(kù)水位與滲流量的時(shí)程有基本同步的變化趨勢(shì)，滲流量主要源于庫(kù)水.
3.2 不同的壩體水頭h及滲流量Q的累計(jì)持續(xù)時(shí)間t（d） 表4給出了壩體不同水頭和不同滲流量的累計(jì)持續(xù)時(shí)間 t（d），足見(jiàn)壩體高水頭擋水持續(xù)時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng).
圖2 降雨量W、庫(kù)水位H與壩體滲流量Q的歷時(shí)時(shí)程關(guān)系
表4 壩體不同水頭h、不同滲流量Q的持續(xù)時(shí)間t（d）
時(shí) 間 水頭h/m 不同滲流量Q/m/s≥65 ≥60 ≥50 ≥40 ≥3.0 ≥2.0 ≥1.0 ≥0.1 1991年度 8 48 90 195 38 79 189 1993年度 7 63 122 238 3 14 74 198