焦沖金礦尾礦庫堆石壩填筑質(zhì)量檢測及評價

余金煌（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

焦沖金礦尾礦庫堆石壩填筑質(zhì)量檢測及評價

余金煌
（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

堆石壩填筑質(zhì)量檢測由于其顆粒粒徑大、粒徑離散，檢測難度較大，填筑質(zhì)量難以控制。文中結(jié)合工程實(shí)例論述了堆石壩填筑料的含泥量、曲率系數(shù)、不均勻系數(shù)和孔隙率檢測方法，并對檢測結(jié)果作了分析評價。

堆石壩 含泥量 不均勻系數(shù) 曲率系數(shù) 孔隙率

1 概述

焦沖金礦尾礦庫為四等庫，壩體設(shè)計(jì)主堆區(qū)石料最大粒徑不超過600mm，小于5mm含量不超過10%，含泥量小于5%,設(shè)計(jì)孔隙率不超過22%，不均勻系數(shù)大于8，曲率系數(shù)1～3，分層填筑厚度不超過0.8m；次堆區(qū)石料最大粒徑不超過800mm，小于5mm含量不超過10%，含泥量小于5%,設(shè)計(jì)孔隙率不超過24%，分層填筑厚度不超過1.2m。該壩填筑完成后，對其主堆區(qū)、次堆區(qū)填筑料含泥量、曲率系數(shù)、不均勻系數(shù)、孔隙率進(jìn)行了檢測并對檢測結(jié)果進(jìn)行了分析評價。本文列出了其中3組試樣的試驗(yàn)結(jié)果。

2 含泥量檢測

含泥量即填筑料中粒徑小于0.075mm的顆粒含量。含泥量試驗(yàn)采用篩析法。試驗(yàn)前篩子的兩面應(yīng)先用水潤濕，在整個試驗(yàn)過程中應(yīng)小心防止大于0.075mm顆粒流失。3組試樣各粒徑含量試驗(yàn)結(jié)果見表1，顆粒級配曲線見圖1。

根據(jù)表1，3組試樣小于0.075mm的顆粒含量均為0.1%，即3組試樣的含泥量均為0.1%。

3 曲率系數(shù)、不均勻系數(shù)檢測

曲率系數(shù)是反映土的粒徑級配累計(jì)曲線的斜率是否連續(xù)的指標(biāo)系數(shù)；不均勻系數(shù)反映大小不同粒組的分布情況，以判斷土粒度級配是否良好的指標(biāo)之一。曲率系數(shù)是描述級配累積曲線分布的整體形態(tài)，反應(yīng)曲線的斜率是否連續(xù)，而級配越均勻，則該級配越不良好，在曲率系數(shù)曲線越平緩時，級配越好，那么說明在較粗的粒間空隙越被較細(xì)粒的顆粒所填充，因而土的密實(shí)度較好，相應(yīng)的地基土強(qiáng)度和穩(wěn)定性越好。

曲率系數(shù)和不均勻系數(shù)計(jì)算如下：

式中：Cc—曲率系數(shù)；

Cu—不均勻系數(shù)；

d10—有效粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的10%；

d30—顆粒大小分布曲線上的某粒徑小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的30%；

d60—限制粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑小于該粒徑的土含量占總質(zhì)量的60%。

計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 顆粒粒徑含量成果表

表2 曲率系數(shù)及不均勻系數(shù)計(jì)算結(jié)果

圖1 顆粒級配曲線

4 孔隙率檢測

堆石壩填筑料的顆粒粒徑差別較大，填筑的過程實(shí)際上就是顆粒被壓縮和顆粒間的孔隙被充填的過程。孔隙率反映了壩體填筑后填筑料被壓縮和被充填的情況，是壩體壓實(shí)質(zhì)量控制的主要參數(shù)。目前孔隙率還不能直接檢測，只能通過檢測填筑料的干密度、顆粒比重，通過計(jì)算公式計(jì)算得出，其計(jì)算公式如下：

表3 干密度試驗(yàn)成果表

表4 土粒比重試驗(yàn)結(jié)果

表5 孔隙率檢測結(jié)果

式中：ρd—實(shí)測干密度值，g/cm3；

ρω—水比重；

Gs—顆粒比重。

4.1干密度試驗(yàn)

堆石壩填筑干密度可以使用灌水（砂）法、核子密度儀法、附加質(zhì)量法或瑞雷波法檢測。后3種方法均需要首先取得一定樣本量的該方法測得的參數(shù)以及現(xiàn)場灌水（砂）法測得的干密度值，并將之建立相關(guān)關(guān)系公式，以此推求填筑料的干密度值。后3種方法雖然在相關(guān)關(guān)系建立后，存在檢測效率高、對填筑體無破壞作用的優(yōu)點(diǎn)，但在建立相關(guān)關(guān)系時需要有一定數(shù)量的樣本量，這個過程較為費(fèi)時，在檢測工作量不大時使用上存在困難。本文干密度檢測考慮到填筑料的粒徑較大，灌水（砂）法檢測需要開挖的探坑較大，使用灌砂法時需要的標(biāo)準(zhǔn)砂用量較大，現(xiàn)場檢測難度加大。綜上所述，現(xiàn)場干密度檢測選用灌水法。現(xiàn)場灌水法試驗(yàn)成果見表3。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，1＃、2＃、3＃試樣干密度值分別為2.07g/cm3、2.09g/cm3、2.10g/cm3。

4.2比重試驗(yàn)

根據(jù)篩分結(jié)果，試樣粒徑大于5mm，且粒徑大于20mm顆粒的含量大于10%，此次采用虹吸管法和比重瓶法分別對大于等于5mm和小于5mm的顆粒進(jìn)行比重試驗(yàn)，并取其加權(quán)平均值作為填筑料的顆粒比重，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

根據(jù)顆粒含量進(jìn)行加權(quán)平均后，1#、2#、3#試樣的顆粒比重均為2.65。

4.3孔隙率計(jì)算

根據(jù)比重及干密度試驗(yàn)成果計(jì)算出的孔隙率見表5。

5 結(jié)語

（1）上述檢測結(jié)果反映該工程填筑料的均勻性存在一定的差別，這從填筑料的顆粒級配曲線、含泥量、曲率系數(shù)和不均勻系數(shù)上均能反映。分析其原因主要是填筑料全部來自附近山體，巖體破碎采用炸藥炸開，導(dǎo)致不同填筑部位填筑料均勻性存在差別。

（2）堆石壩填筑料的粒徑一般較離散，在檢測時應(yīng)根據(jù)不同粒徑選擇不同檢測方法。

（3）對于堆石壩填筑料等巨粒土或粗粒土的干密度檢測方法選取，需考慮填筑料的粒徑、檢測工作量、現(xiàn)場的檢測環(huán)境等因素。在條件許可時可以采用多種方法進(jìn)行相互驗(yàn)證

（專欄編輯：顧 梅）