摘要：在兩河口水電站大壩填筑工程的背景下，通過(guò)對(duì)比分析摻有礫石土料的壓實(shí)特性，進(jìn)行大型打?qū)嵑统笮痛驅(qū)崈蓚€(gè)方面的分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和資料收集，對(duì)不同擊實(shí)條件下的土體壓實(shí)度進(jìn)行了分析，并就大塊擊實(shí)對(duì)摻有碎石的土體壓實(shí)度有何影響進(jìn)行了探討。分析成果能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為填方建筑質(zhì)量控制提供技術(shù)保障，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提高。此項(xiàng)分析在技術(shù)改進(jìn)、填筑工程實(shí)踐等方面具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：大型擊實(shí)超大型擊實(shí)摻礫土料壓實(shí)特性

ComparativeAnalysisoftheInfluenceofLargeCompactionandSuperLargeCompactionontheCompactnessofGravelSoil

WUKan

ChinaWaterandHydropower12thEngineeringBureauCo.，Ltd，Hangzhou，ZhejiangProvince，311600China

Abstract：InthecontextofthefillingprojectoftheLianghekouhydropowerstationdam，bycomparingandanalyzingthecompactioncharacteristicsofsoilmixedwithgravel，twoaspectsoflarge-scalecompactionandsuperlarge-scalecompactionareanalyzed.Throughexperimentaldesignanddatacollection，thecompactiondegreeofsoilunderdifferentcompactionconditionswasanalyzed，andtheimpactoflargeblockcompactiononthecompactiondegreeofsoilmixedwithcrushedstoneswasexplored.Theanalysisresultscanprovidebasicdata，providetechnicalsupportforqualitycontroloffillconstruction，andpromotetheimprovementofeconomicbenefits.Thisanalysishasguidingsignificanceintechnicalimprovement，fillingengineeringpractice，andotheraspects.

KeyWords：Largecompaction;Superlargecompaction;Gravelsoilmaterial;Compactioncharacteristic

在填筑工程中，土料的壓實(shí)度直接影響著工程的質(zhì)量和安全，針對(duì)兩河口水電站大壩填筑工程中存在的問(wèn)題，本研究通過(guò)對(duì)大型擊實(shí)和超大型擊實(shí)條件下?lián)降[土料的壓實(shí)特性進(jìn)行比較分析。目的在于解決現(xiàn)場(chǎng)施工中使用300mm擊實(shí)試驗(yàn)所得的預(yù)控線無(wú)法真實(shí)地反映壓實(shí)情況的問(wèn)題，提高施工質(zhì)量。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，將探討不同擊實(shí)條件下土料的壓實(shí)度變化情況，并對(duì)其影響因素進(jìn)行解釋和探討。本研究將為填筑工程的質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，促進(jìn)工程施工的可持續(xù)發(fā)展。

1研究背景與動(dòng)機(jī)

填平工程直接關(guān)系到工程的安全可靠，是水利水電工程不可或缺的重要組成部分。在填方工程中，直接影響工程承載力和防滲性能的是土料的壓實(shí)度，這是一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)。但在實(shí)際施工中，土料的壓實(shí)情況往往存在較大的不確定性，原因是土源不均勻，天然含水量的差異，工程環(huán)境復(fù)雜等。特別是土源分散、土質(zhì)特性各異的兩河口水電站大壩填筑工程，更需要對(duì)土質(zhì)壓實(shí)特性進(jìn)行深入研究，確保施工質(zhì)量和工程安全。

本研究的背景基于兩河口水電站大壩填筑工程的實(shí)際情況，該工程采用礫石土心墻壩結(jié)構(gòu)，土料來(lái)源于多個(gè)場(chǎng)地，包括亞中、蘋果園、普巴絨、瓜里、西地5個(gè)土料場(chǎng)，各個(gè)場(chǎng)地的土料特性存在較大的差異。在填筑過(guò)程中，采用的300mm擊實(shí)試驗(yàn)得到的預(yù)控線與全料擊實(shí)試驗(yàn)的預(yù)控線存在一定的偏差，影響了施工質(zhì)量的控制[1]。本研究旨在通過(guò)對(duì)不同擊實(shí)條件下土料的壓實(shí)特性進(jìn)行研究，解決現(xiàn)場(chǎng)施工中存在的質(zhì)量控制問(wèn)題，為填筑工程提供可靠的技術(shù)支持和科學(xué)依據(jù)。本研究具有一定的科學(xué)意義和工程實(shí)用價(jià)值。

本文重點(diǎn)解決的問(wèn)題就是通過(guò)對(duì)原級(jí)配超大型擊實(shí)、替代法全料大型擊實(shí)和細(xì)料小型擊實(shí)的試驗(yàn)研究，分析在不同擊實(shí)功下?lián)降[土料的擊實(shí)特性得出摻礫土全料和細(xì)料的最大干密度、最優(yōu)含水率以及壓實(shí)度的變化情況，建立現(xiàn)場(chǎng)采用300m擊實(shí)所得預(yù)控線替代全料所得預(yù)控線的合理性，為后期大壩心墻填筑檢測(cè)質(zhì)量控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究推廣后，能加快試驗(yàn)檢測(cè)的速度，為大壩填筑贏得充足的時(shí)間，并且提高經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)礫石土心墻壩填筑工程中土料的壓實(shí)特性進(jìn)行深入研究，本研究旨在為填筑工程的質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，促進(jìn)填筑工程的施工質(zhì)量和安全性提升，為我國(guó)水利水電工程的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

2材料與方法

2.1土料來(lái)源與特性

本研究選取的土料樣本來(lái)源于兩河口水電站大壩填筑工程中的五個(gè)不同土料場(chǎng)，分別為亞中、蘋果園、普巴絨、瓜里和西地。這些土料場(chǎng)地的土料特性存在著一定的差異，主要體現(xiàn)在顆粒級(jí)配、天然含水量、力學(xué)性能和擊實(shí)性能等方面。不同土料場(chǎng)的土料特性數(shù)據(jù)如表1所示。

在試驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，選取了具有代表性的土樣，根據(jù)土場(chǎng)實(shí)際情況和工程要求進(jìn)行初步篩選，確定其初始狀態(tài)，進(jìn)行干濕自重測(cè)定。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，選用合適的土質(zhì)樣本，并利用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法，對(duì)土質(zhì)的壓實(shí)特性進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試和分析，嚴(yán)格按照工程的實(shí)際需要和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)深入研究土質(zhì)材料的來(lái)源和特性，提供可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)，進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果分析。

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方法

本研究對(duì)摻有礫石的土料的壓實(shí)特性進(jìn)行比較分析，采用了大型和超大型兩種不同的試驗(yàn)條件。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，初步篩選并測(cè)定干濕重量，以確定其初始狀態(tài)，選取符合工程實(shí)際需要的土質(zhì)樣品。選擇合適的土樣，按實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)，在能量和擊實(shí)次數(shù)上嚴(yán)格把關(guān)，保證了實(shí)驗(yàn)的可比性和準(zhǔn)確性[2]。具體地說(shuō)，就是在大規(guī)模的擊實(shí)測(cè)試中，按照以下公式，選擇了符合工程標(biāo)準(zhǔn)要求，并進(jìn)行了土體壓實(shí)測(cè)試的擊實(shí)設(shè)備。

（1）

式（1）中，表示擊實(shí)能量，表示擊實(shí)器的質(zhì)量，表示擊實(shí)器的速度。而在超大型實(shí)彈射擊測(cè)試中，為了模擬實(shí)際填方工程中的超大型實(shí)彈射擊，使用了能量更高的實(shí)彈射擊裝備，增加了實(shí)彈射擊的次數(shù)。在試驗(yàn)過(guò)程中，為獲取準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，全程跟蹤、記錄土料的壓實(shí)過(guò)程，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)記錄的方式。利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將不同擊實(shí)條件下土料的壓實(shí)效果、壓實(shí)度的差異，通過(guò)方差分析等方法進(jìn)行比較。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法的選擇，為填方工程的施工質(zhì)量控制提供可靠的技術(shù)支持和指導(dǎo)，全面準(zhǔn)確地評(píng)估不同擊實(shí)條件對(duì)土體壓實(shí)性能的影響。

2.3數(shù)據(jù)采集與分析

在檢測(cè)過(guò)程中，采取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)備案的方式，全程跟蹤、記錄土方壓實(shí)過(guò)程。通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實(shí)時(shí)獲取關(guān)鍵參數(shù)的干密度、含水率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在不同的擊實(shí)條件下，對(duì)土料進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。還利用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)粒級(jí)配比、力學(xué)性能等指標(biāo)的測(cè)定在內(nèi)的土質(zhì)樣本進(jìn)行了細(xì)致的物性檢測(cè)[3]。不同擊實(shí)條件下土料的干密度和含水率數(shù)據(jù)如表2所示。

研究表明，在超大型條件下，土體壓實(shí)度與大型條件下相比有明顯提高，其差異在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有重要意義。通過(guò)上述資料的收集和分析，使對(duì)填筑工程的施工質(zhì)量控制有了科學(xué)的依據(jù)和技術(shù)支撐，從而能夠深入了解不同的打?qū)崡l件對(duì)土體壓實(shí)性能的影響。

3大型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1超大型擊實(shí)條件下的摻礫土料壓實(shí)特性

在超大規(guī)模的擊實(shí)條件下進(jìn)行壓實(shí)試驗(yàn)，結(jié)果表明，在超大規(guī)模的擊實(shí)作用下，摻入礫石的土料呈現(xiàn)出一系列顯著的壓實(shí)特性。土質(zhì)干密度隨打?qū)嵈螖?shù)的增加而逐步提高，說(shuō)明超大規(guī)模的打?qū)崒?duì)密實(shí)化土質(zhì)有有效的促進(jìn)作用。在一定范圍內(nèi)，隨著擊打次數(shù)的增加，土質(zhì)含水率呈遞減趨勢(shì)，這表明超大規(guī)模的擊打可以使土質(zhì)中的空隙空間得到有效降低，使土質(zhì)含水率降低。還觀察到，土料的顆粒排列更加緊密，顆粒之間的相互作用增強(qiáng)，土料抗壓能力和承載能力明顯增強(qiáng)，土料的抗壓能力在超大型的打?qū)崡l件下，適合于填筑工程實(shí)際應(yīng)用的碎石土料，顯示出極高的壓實(shí)效果和極佳的力學(xué)性能[4]。超大型擊實(shí)條件下的摻礫土料壓實(shí)特性如圖1所示。

3.2大型擊實(shí)對(duì)摻礫土料壓實(shí)度的影響比較

相比之下，大型擊實(shí)條件下的壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果呈現(xiàn)出一些與超大型擊實(shí)不同的特點(diǎn)。在大型擊實(shí)條件下，土料的干密度增加速度相對(duì)較慢，雖然隨著擊實(shí)次數(shù)的增加也能夠提高土料的密實(shí)度，但其效果不及超大型擊實(shí)明顯。大型擊實(shí)對(duì)土料含水率的影響相對(duì)較小，土料的含水率在大型擊實(shí)過(guò)程中變化不明顯。與超大型擊實(shí)相比，大型擊實(shí)條件下土料的顆粒排列相對(duì)松散，土料的抗壓能力和承載能力略有下降[5]。這些差異可能是由于擊實(shí)能量和頻率的不同所導(dǎo)致的，表明了不同擊實(shí)條件對(duì)土料壓實(shí)性能的影響差異。

大型擊實(shí)和超大型擊實(shí)條件下的摻礫土料表現(xiàn)出了不同的壓實(shí)特性，超大型擊實(shí)條件下的土料具有較高的干密度、較低的含水率和優(yōu)良的力學(xué)性能，適用于填筑工程中對(duì)土料壓實(shí)度要求較高的場(chǎng)合；而大型擊實(shí)條件下的土料壓實(shí)度相對(duì)較低，但仍然具有一定的實(shí)用價(jià)值，可根據(jù)具體工程要求進(jìn)行選擇和應(yīng)用。這些結(jié)果對(duì)填筑工程的施工質(zhì)量控制和工程設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。

4討論與解釋

4.1結(jié)果解釋與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

通過(guò)對(duì)大型擊實(shí)和超大型擊實(shí)條件下的壓實(shí)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋，可以得出以下結(jié)論：（1）超大型擊實(shí)條件下的土料表現(xiàn)出了較高的干密度和較低的含水率，具有優(yōu)良的壓實(shí)特性和力學(xué)性能，適合用于填筑工程中對(duì)土料壓實(shí)度要求較高的場(chǎng)合；（2）而大型擊實(shí)條件下的土料雖然壓實(shí)效果相對(duì)較差，但仍然具有一定的實(shí)用價(jià)值，可根據(jù)具體工程要求進(jìn)行選擇和應(yīng)用。這些結(jié)果對(duì)填筑工程的現(xiàn)場(chǎng)施工具有重要的指導(dǎo)意義，可以幫助工程施工人員選擇合適的擊實(shí)條件和土料來(lái)源，提高施工質(zhì)量和效率。

在實(shí)際運(yùn)用中，為達(dá)到最好的填筑效果，根據(jù)工程的具體情況和要求，選擇適當(dāng)?shù)膿魧?shí)條件和土料來(lái)源是非常重要的。例如：在要求土料的密實(shí)度和力學(xué)性能更高時(shí)，超大型擊實(shí)條件下的土料是優(yōu)先的選擇[6]；而對(duì)于一般的填筑項(xiàng)目，大型擊實(shí)條件下的土料也可滿足基本的施工要求，可結(jié)合實(shí)際情況對(duì)擊實(shí)條件和土料來(lái)源進(jìn)行綜合選擇與運(yùn)用。

本研究成果還可作為填筑項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)的參考依據(jù)，通過(guò)對(duì)土料壓實(shí)性能的深入研究分析，對(duì)土料的力學(xué)性能以及工程適用性有更準(zhǔn)確的考核，從而對(duì)工程設(shè)計(jì)提供科學(xué)基礎(chǔ)與技術(shù)保障，結(jié)合上述成果對(duì)土料的選用與運(yùn)用進(jìn)行合理規(guī)劃，可保證項(xiàng)目施工質(zhì)量與安全，結(jié)合本調(diào)研成果，對(duì)填筑項(xiàng)目選擇土料及運(yùn)用進(jìn)行合理規(guī)劃，保證項(xiàng)目順利推進(jìn)。

4.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)與局限性分析

本研究揭示了不同的擊實(shí)條件對(duì)土體壓實(shí)性能的影響差異，通過(guò)深入研究和分析大型和超大型的擊實(shí)條件下土體的壓實(shí)特性。在對(duì)土體壓實(shí)度有較高要求的填筑工程中，超大型打?qū)崡l件下的土體表現(xiàn)出較高的壓實(shí)效果和優(yōu)良的力學(xué)性能，技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。雖然大型打?qū)崡l件下的土料壓實(shí)效果比較差，但仍有一定的實(shí)用價(jià)值，可根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況選用應(yīng)用。

然而，這個(gè)研究也是有局限性的，這項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)樣本來(lái)自可能受地質(zhì)條件和土質(zhì)來(lái)源限制、不具有普適性的特定填土工程現(xiàn)場(chǎng)。本研究在沒(méi)有對(duì)其他擊實(shí)條件進(jìn)行比較分析的情況下，只考慮了土料在大、超大兩種擊實(shí)條件下的壓實(shí)特性，存在研究范圍的局限性[7]。本研究對(duì)土料的抗剪強(qiáng)度、防滲性能等其他性能指標(biāo)研究不夠深入，對(duì)土料的綜合性能分析不夠充分。

今后的研究可以擴(kuò)大研究樣本的范圍，把更多的擊實(shí)條件和土料來(lái)源考慮進(jìn)去，進(jìn)一步提高研究結(jié)果的普適性和可靠性?？梢赃M(jìn)一步對(duì)土料的綜合性能進(jìn)行研究，把其他性能指標(biāo)也結(jié)合進(jìn)去，從而提供更為全面的技術(shù)支持和指導(dǎo)，把填筑工程的施工質(zhì)量控制和工程設(shè)計(jì)工作做得更到位。

5結(jié)語(yǔ)

本研究對(duì)摻礫土料在大擊實(shí)條件和超大擊實(shí)條件下的壓實(shí)特性進(jìn)行比較分析，揭示了不同擊實(shí)條件下土料壓實(shí)性能的差異。研究表明，在超大型擊實(shí)條件下的土料具有較好的壓實(shí)效果和優(yōu)良的力學(xué)性能，對(duì)填筑工程中對(duì)土料壓實(shí)度要求較高的場(chǎng)合比較適用；雖然大型擊實(shí)條件下的土料壓實(shí)性相對(duì)較差，但仍有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。此項(xiàng)研究成果對(duì)填筑工程的施工質(zhì)量控制和工程設(shè)計(jì)起到了重要的參考依據(jù)及技術(shù)支持的作用，并有一定的實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。

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