長(zhǎng)河壩水電站大壩心墻礫石土壓實(shí)度快速檢測(cè)方法探討

張倚銘， 李家銳

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610072)

長(zhǎng)河壩水電站大壩心墻礫石土壓實(shí)度快速檢測(cè)方法探討

張倚銘， 李家銳

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司， 四川 成都 610072)

根據(jù)長(zhǎng)河壩水電站大壩填筑施工技術(shù)要求，礫石土心墻料的填筑碾壓后壓實(shí)度以全料壓實(shí)度和細(xì)料壓實(shí)度雙控指標(biāo)進(jìn)行控制。在壓實(shí)度的獲取過(guò)程中，必須得出全料含水率、細(xì)料含水率以及礫石含量等重要參數(shù)，在這些參數(shù)的獲取過(guò)程中如果運(yùn)用常規(guī)試驗(yàn)方法將耗費(fèi)大量時(shí)間，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。本文對(duì)礫石土的快速檢測(cè)方法進(jìn)行了試驗(yàn)探討，結(jié)果表明快速檢測(cè)方法與常規(guī)試驗(yàn)方法相比，誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，且所耗時(shí)間較常規(guī)方法大大縮短，可用于實(shí)際施工。

礫石土心墻料； 壓實(shí)度； 含水率、礫石含量

0 前 言

長(zhǎng)河壩水電站系大渡河干流水電規(guī)劃“三庫(kù)22級(jí)”的第10級(jí)電站，上接猴子巖電站，下游為黃金坪電站。電站采用水庫(kù)大壩、首部式地下引水發(fā)電系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，發(fā)電總裝機(jī)容量2 600 MW。樞紐主要建筑物由礫石土心墻堆石壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪放空系統(tǒng)等建筑物組成。

根據(jù)長(zhǎng)河壩水電站大壩填筑施工技術(shù)要求，礫石土心墻料的填筑碾壓后壓實(shí)度以全料壓實(shí)度和細(xì)料壓實(shí)度雙控指標(biāo)進(jìn)行控制。要得出全料和細(xì)料壓實(shí)度，全料含水率、細(xì)料含水率和礫石含量等重要參數(shù)必須率先得出，如按照常規(guī)的試驗(yàn)方法，將耗費(fèi)大量的時(shí)間，不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工的需求，故有必要對(duì)礫石土快速檢測(cè)方法進(jìn)行探討。

1 檢測(cè)思路及方法

全料壓實(shí)度首先是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)挖坑灌水法測(cè)得的全料濕密度ρ和測(cè)得的全料含水率ω按照公式：ρd=ρ/(1+ω)計(jì)算其干密度ρd，然后根據(jù)試坑土料篩分出的粒徑大于5 mm的礫石含量查室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)資料得出該礫石含量下的最大干密度ρmax，最后根據(jù)公式K=ρd/ρmax得出全料壓實(shí)度。

細(xì)料壓實(shí)度首先是根據(jù)快速?zèng)_洗法測(cè)得的粒徑大于5 mm的礫石飽和面干質(zhì)量，用全料質(zhì)量減去礫石飽和面干質(zhì)量得粒徑小于5 mm的細(xì)料質(zhì)量，然后用全料試坑中的礫石飽和面干質(zhì)量和礫石視比重(飽和面干礫石質(zhì)量與其排開(kāi)水體積之比，為大量試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得出的平均值)計(jì)算礫石體積，用試坑的全料體積減去礫石體積得細(xì)料體積，從而得出細(xì)料濕密度，最后通過(guò)測(cè)得的細(xì)料含水率并按照與全料類(lèi)似的公式計(jì)算細(xì)料干密度和細(xì)料壓實(shí)度。本工程按照設(shè)計(jì)要求的三點(diǎn)擊實(shí)法得出細(xì)料壓實(shí)度。

2 礫石土的快速檢測(cè)方法

2.1 含水率的快速檢測(cè)方法

含水率檢測(cè)之前通過(guò)大量的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)可得出礫石飽和面干吸水率平均值，用飽和面干吸水率代替礫石含水率，通過(guò)多組試驗(yàn)得知：心墻礫石土料場(chǎng)(湯壩料場(chǎng))礫石平均飽和面干吸水率為2.3%。

細(xì)料含水率采用酒精燃燒法測(cè)定，該法為規(guī)范允許的細(xì)料含水率檢測(cè)方法，為了對(duì)酒精燃燒法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證分析，取9組試樣分別按常規(guī)烘干法和酒精燃燒法進(jìn)行細(xì)料含水率測(cè)定試驗(yàn)，表1為試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)。

表1 常規(guī)烘干法與酒精燃燒法對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表中數(shù)據(jù)可以看出，酒精燃燒法與常規(guī)烘干法相比，試驗(yàn)結(jié)果誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，可用于細(xì)料含水率的檢測(cè)。

根據(jù)礫石含水率和細(xì)料含水率，以及粗細(xì)料所占比例運(yùn)用規(guī)范推薦的公式：

式中P5——為礫石含量。

可計(jì)算得到全料含水率。為了對(duì)公式計(jì)算法結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，取34組試樣分別按常規(guī)烘干法和公式法進(jìn)行全料含水率的測(cè)定，表2為二者對(duì)比數(shù)據(jù)(限于篇幅，隨機(jī)列出其中的12組)。

從表中數(shù)據(jù)可以看出：公式計(jì)算法與常規(guī)烘干法相比，全料含水率的測(cè)定誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，可用于全料含水率的測(cè)定。

表2 常規(guī)烘干法與公式法對(duì)比數(shù)據(jù)

2.2 礫石含量的快速檢測(cè)方法

試坑中的礫石含量通過(guò)快速?zèng)_洗法測(cè)定：將試坑中挖出的全部土料稱(chēng)重后過(guò)5 mm木篩，篩余土料為礫石，用清水沖洗礫石并擦去表面水分，稱(chēng)量礫石的濕質(zhì)量，并利用飽和面干吸水率為礫石含水率計(jì)算礫石干質(zhì)量ms1；用試坑全料質(zhì)量減去礫石的濕質(zhì)量可得細(xì)料的濕質(zhì)量，并利用酒精燃燒法測(cè)得的細(xì)料含水率計(jì)算細(xì)料干質(zhì)量ms2。從而可按公式:P5=ms2/(ms1+ms2)計(jì)算出試坑中的礫石含量。

為驗(yàn)證快速?zèng)_洗法的有效性，選取12組試樣分別按常規(guī)法和快速?zèng)_洗法進(jìn)行試樣礫石含量的測(cè)定，表3為試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)。

從表中數(shù)據(jù)可以看出：快速?zèng)_洗法與常規(guī)法相比，誤差很小，滿(mǎn)足礫石含量的檢測(cè)要求。

表3 常規(guī)法和快速?zèng)_洗法對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 礫石視比重的取值

從前文可知：計(jì)算細(xì)料體積首先必須計(jì)算礫石體積，而要計(jì)算礫石體積需用到礫石視比重，即礫石視比重是確定細(xì)料體積及干密度的重要參數(shù)。通過(guò)對(duì)礫石土料場(chǎng)(湯壩料場(chǎng))27組礫石進(jìn)行檢測(cè)得知：所測(cè)試樣視比重最大值為2.68，最小值為2.62，平均值為2.65，在計(jì)算細(xì)料體積及干密度時(shí)均采用平均值2.65。表4為鋪土厚度30 cm碾壓試驗(yàn)采用不同視比重計(jì)算所得的細(xì)料干密度。

表4 采用不同視比重計(jì)算細(xì)料干密度數(shù)據(jù)

從表中數(shù)據(jù)可以看出：采用平均礫石視比重2.65計(jì)算細(xì)料干密度，誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析可得出以下結(jié)論：

(1)采用酒精燃燒法進(jìn)行細(xì)料含水率的快速檢測(cè)與常規(guī)烘干法的檢測(cè)結(jié)果誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，且耗時(shí)遠(yuǎn)小于烘干法。酒精燃燒法可用于施工過(guò)程中細(xì)料含水率的快速檢測(cè)。

(2)通過(guò)礫石飽和面干吸水率代替的礫石含水率、酒精燃燒法測(cè)得的細(xì)料含水率以及粗細(xì)料各自所占比重計(jì)算得出的全料含水率與常規(guī)烘干法測(cè)得的全料含水率誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，可用于施工過(guò)程中全料含水率的測(cè)定。

(3)采用快速?zèng)_洗法檢測(cè)礫石含量與常規(guī)試驗(yàn)方法檢測(cè)結(jié)果誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，可用于施工過(guò)程中礫石含量的檢測(cè)。

(4)在計(jì)算細(xì)料體積及干密度過(guò)程中采用礫石視比重平均值，計(jì)算誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)，可用于施工過(guò)程中的計(jì)算。

2015- 11- 12

張倚銘(1982-)，男，重慶酉陽(yáng)人，碩士研究生，工程師，從事水電工程設(shè)計(jì)工作。

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