李 忠 洪

(中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

·水利工程·

冰蹟坡積礫石土擊實(shí)特性分析

李 忠 洪

(中國電建集團(tuán)昆明勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650051)

土石壩心墻，擊實(shí)試驗(yàn)，冰蹟坡積土

0 引言

隨著水電工程建設(shè)規(guī)模的加大，電站壩高也不斷增加。在壩型選擇中，當(dāng)壩基等地質(zhì)條件較差，而當(dāng)?shù)赜钟谐渥愕奶烊唤ㄖ牧蠒r(shí)土石壩成為首選。此種情況下，該壩型有利于發(fā)揮就地取材和就近取材的優(yōu)勢，高土石壩多選擇礫石土作為心墻防滲土料。

1 天然土料性質(zhì)概述

擬建某水電站壩址樞紐區(qū)山高坡陡，兩岸多冰蹟坡積物。擬用土石壩心墻填筑，料場地形完整性較差，沖溝較發(fā)育，切割較深，溝兩側(cè)邊坡陡峻。料場內(nèi)分布的地層巖性主要為第四系坡積層(Qdl)、冰水堆積層(Qfgl)和二疊系下統(tǒng)吉東龍組第二段第二層(P1j2-2)、第三段(P1j3)及二疊系上統(tǒng)沙木組下段(P2sh1)。

料場共取擾動(dòng)樣19組，顆粒分析顯示：土料以粘土質(zhì)(角)礫(GC)、含細(xì)粒土(角)礫(GF)為主，分別占總樣數(shù)量的42.1%和36.8%，其次為碎石混合土(SICb)共4組，占總樣數(shù)的21.1%。

全料場19組樣品平均級(jí)配為：粒徑200mm～2mm的角礫占總土質(zhì)量的66.0%(其中，粒徑大于60mm的碎石占總土質(zhì)量的11.1%)，砂粒(粒徑在2mm～0.075mm之間)占總土質(zhì)量的18.7%，粉粒(粒徑在0.075mm～0.005mm之間)占總土質(zhì)量的8.0%，粘粒(粒徑小于0.005mm)的占總土質(zhì)量的7.3%。由于碎石含量平均僅占總土質(zhì)量的11.1%，故土料整體上屬粘土質(zhì)(角)礫(GC)。

料場19組土樣界限含水量試驗(yàn)顯示：液限平均為24.2%、塑限平均為11.8%，塑性指數(shù)平均為12.4，細(xì)料屬低液限粘土。料場總體顆粒級(jí)配統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 料場天然土料顆粒級(jí)配統(tǒng)計(jì)表

2 擊實(shí)試驗(yàn)土料

2.1 擊實(shí)土料級(jí)配

按規(guī)范規(guī)定，一般采用剔除法、替代法或相似級(jí)配法處理擊實(shí)試驗(yàn)土料，以滿足室內(nèi)試驗(yàn)要求。經(jīng)過處理后的土料和原始土料相比，其級(jí)配是會(huì)發(fā)生變化：要么造成細(xì)料偏多，或者使粗料含量增大。本次擊實(shí)試驗(yàn)用土，采用粒徑小于20 mm的土樣，擊實(shí)功能為592.2 kJ/m3，擊實(shí)土料級(jí)配見表2。

2.2 擊實(shí)土料特性分析

對(duì)比天然土料和擊實(shí)土料級(jí)配曲線可知，擊實(shí)土細(xì)料增多，但顆分級(jí)配曲線是圓滑、連續(xù)的，沒有缺少中間粒徑或者集中于某一粒徑的情況。

從表1，表2天然和擊實(shí)土料級(jí)配數(shù)據(jù)可見，擊實(shí)土粗粒(粒徑大于5 mm)含量較天然土料少17.2%(天然土料為55.4%、擊實(shí)土料為38.2%)；而細(xì)料含量則較天然土料多17.2%(天然土料為44.6%、擊實(shí)土料為61.8%)?？梢?，經(jīng)過處理后的擊實(shí)土料較天然土料增大了細(xì)料含量，降低了粗粒含量。研究粗粒含量的變化對(duì)擊實(shí)試驗(yàn)成果所帶來的影響，并研究該種影響的規(guī)律性，對(duì)擊實(shí)試驗(yàn)配料有一定指導(dǎo)意義。

表2 擊實(shí)土料級(jí)配表

3 擊實(shí)試驗(yàn)成果分析

3.1 擊實(shí)成果

按照規(guī)范要求，在592.2 kJ/m3擊實(shí)功情況下，該坡積層19組土料具體擊實(shí)成果見表3。

表3 擊實(shí)試驗(yàn)成果表

3.2 擊實(shí)成果分析

根據(jù)對(duì)本批次坡冰蹟粘性粗粒土擊實(shí)試驗(yàn)成果，經(jīng)舍掉幾個(gè)異常擊實(shí)點(diǎn)后，最大干密度與P5關(guān)系擬合曲線見圖1。

瀑布溝大壩曾對(duì)礫石土做了不同含礫量的擊實(shí)試驗(yàn)，其成果見表4。

表4 瀑布溝壩礫石土不同含礫量擊實(shí)試驗(yàn)成果

4 結(jié)語

由于受室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)條件的限制，天然土料室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)需要經(jīng)過配料處理，這種處理改變了天然土料的級(jí)配曲線。其中，礫石含量P5對(duì)土料的擊實(shí)性能影響顯著，根據(jù)前人的研究，P5含量多少對(duì)擊實(shí)性能影響有一定規(guī)律性。因此，根據(jù)料場土料不同P5含量擊實(shí)試驗(yàn)，確定影響該種土料擊實(shí)性能的P5特征值對(duì)土石壩工程碾壓設(shè)計(jì)有實(shí)際指導(dǎo)意義。通過本次某水電站冰蹟坡積土料擊實(shí)試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

1)某電站冰蹟坡積土料P5含量—擊實(shí)試驗(yàn)最大干密度擬合曲線近似呈拋物線關(guān)系。隨著礫石P5含量增加，土料擊實(shí)最大干密度呈現(xiàn)：P5增加→ρd擊實(shí)快速增加→ρd擊實(shí)緩慢增加→ρd擊實(shí)降低的過程，這也印證了前人的研究成果。

4)因該料場擊實(shí)試驗(yàn)樣本較少，共19組，雖反映出了一定的擊實(shí)規(guī)律性，但還不能完全反映礫石含量P5對(duì)該料場土料擊實(shí)性能的影響，在以后的工作中還應(yīng)繼續(xù)總結(jié)，作進(jìn)一步的研究。

[1] 楊進(jìn)良.土力學(xué)[M].北京：中國水利水電出版社，2000.

[2] 郭慶國.粗粒土的工程特性及應(yīng)用[M].鄭州：黃河水利出版社，1998.

[3] 曲智炯，何昌榮.新型石渣壩——粗粒土筑壩的理論與實(shí)踐[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[4] 雷澤宏.寬級(jí)配礫石土料填筑標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量控制方法研究[J].土石壩工程,1996(3)：1-2.

[5] 林 昭.碾壓式土石壩設(shè)計(jì)[M].鄭州：黃河水利出版社,2003.

[6] DL/T 5395-2007，碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[7] DL/T 5355-2006，水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

On compaction features of ice slope gravel soil

LI Zhong-hong

(KunmingSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,ChinaPowerConstruction,Kunming650051,China)

earth-rock dam core wall, compaction test, ice slope

1009-6825(2014)34-0222-03

2014-09-29

李忠洪(1982- )，男，碩士，工程師

TU

A