淺談黔北紅層泥巖作為泥巖心墻防滲料的適應性

【摘要】目前在四川盆地地區的中小型水利水電工程中，泥巖防滲料已經成為常見的防滲體料源之一，而在黔北地區應用較少，像習水、赤水地區就分布有大量紅層，如果將大面積紅層利用起來做心墻防滲料，將為該地區建設當地材料壩節省大量工程投資。結合紅層泥巖特點，通過赤水某水庫大壩泥巖試驗所得指標，對比規范相應指標值，是否滿足設計規范對泥巖心墻防滲料的各項指標要求，來探討黔北紅層泥巖作為泥巖心墻防滲料的適應性。

【關鍵詞】紅層泥巖；心墻壩；泥巖防滲料

前言

泥巖防滲料是利用弱風化至微新鮮泥質巖類作為料源，和其他種類防滲料相比，具有就地取材的便利性，與級配可控壓實性好的特點。根據規范所取工程實例，大多選取了侏羅系及白堊系中泥巖、含鈣泥巖、粉砂質泥巖等作為防滲料源。剛好在黔北習水至赤水一帶因大面積紅層分布而缺少強度高的石料和較好的粘土防滲料，如果該區紅層泥巖能作為較好的防滲料建壩，將為該地區建設當地材料壩節省大量工程投資，同時可利用大壩基礎或隧洞等的開挖料，減少棄渣，保護環境，具較好的社會、經濟效益。

1、紅層的基本特性

紅層是一種外觀以紅色為主色調的陸相碎屑沉積地層，大多數由侏羅系、白堊系、第三系泥巖、砂巖、粉砂巖等組成，偶有泥灰巖和礫巖。紅層泥巖指其中的泥巖、粉砂質泥巖，特性為其顆粒易破碎、強度低、遇水后易崩解與軟化。

2、規范要求質量技術指標及試驗指標對比分析

規范中要求的質量技術指標有巖石飽和抗壓強度≤15MPa，自由膨脹率≤40%，含水率與最優含水率的允許偏差為±3%，最大粒徑小于300mm或碾壓鋪土厚度的2/3；擊實后最大干密度大于1.8g/cm3，滲透系數小于1×10-5cm/s，大于5mm顆粒含量小于60%，小于0.075mm顆粒含量大于15%，黏粒含量大于8%。

赤水市某水庫工程料場的強風化和弱風化巖石作為料源試驗資料，料源基巖為侏羅系中統沙溪廟上亞組（J2s2）紫紅色粉砂質泥巖為主，夾三層砂巖及粉砂巖。

巖樣指標：粉砂質泥巖干密度2.55～2.56g/cm3，飽和密度2.58～2.59 g/cm3，含水率1.59～2.08%，飽和吸水率2.45～2.92%，弱風化干抗壓強度17.7～23.2MPa，飽和抗壓強度8.5～9.6 MPa。

強風化泥巖試驗指標：自由膨脹率24%～29%；水溶鹽含量0.046%～0.059%；擊實后最大粒徑均小于60mm，擊實后大于5mm顆粒含量24.97%～38.12%，小于0.075mm顆粒含量18.52%～20.89%，黏粒（小于0.005mm顆粒）含量8.55%～9.80%，最優含水率10.2%～11.4%；最大干密度2.09～2.12g/cm3；滲透系數1.06×10-6～4.35×10-6cm/s。

弱風化泥巖試驗指標：自由膨脹率24%～30%；水溶鹽含量0.049%～0.054%；擊實后最大粒徑均小于60mm，大于5mm顆粒含量34.70%～46.82%，小于0.075mm顆粒含量15.18%～17.76%，黏粒（小于0.005mm顆粒）含量8.40%～9.29%，最優含水率9.8%～10.9%；最大干密度2.12～2.17g/cm3，滲透系數6.34×10-6～9.57×10-6cm/s。

通過試驗值與規范要求質量技術指標對比，除巖樣天然含水率與壓實后最優含水率相差較大外，強、弱風化泥巖均能滿足規范要求，通過上壩前灑水控制含水率，黔北紅層泥巖具備作為泥巖心墻防滲料的條件。但是，室內試驗條件與實際施工條件存在較大差異，建議在施工工程中通過現場試驗進一步確定各項參數指標，并在填筑過程中嚴格檢測確保施工質量。

3、泥巖防滲料在工程應用中需注意事項

（1）料源控制。紅層泥巖中一般夾砂巖、粉砂巖等，選擇料場時應選擇連片泥巖分布區，避開砂巖、粉砂巖大片分布區；由于泥巖易風化崩解，上壩前應至少提前一個月進行開采、灑水、翻曬、反復干濕循環，加快崩解進行級配控制，必要時機械破碎。

（2）粒徑級配控制。泥巖料級配（尤其是<0.075mm含量及<5mm含量）是否滿足要求，直接影響心墻的防滲性能。根據碾壓試驗，在上壩前控制< 5 mm的顆粒質量分數在 40%～45%，可保證在凸塊震動碾碾壓后小于 5 mm的顆粒質量分數達到 50%。

（3）控制含水率。由于紅層泥巖自然含水率較低，在上壩前需人工灑水調節含水率在最優含水率的±3%

4、結論

（1）黔北紅層泥巖經人工適當處理后適宜作為泥巖心墻防滲料。

（2）施工過程中，注意料源、級配、含水率等的控制。

（3）黔北紅層分布廣泛，

還需進一步研究該區紅層特性，如果紅層泥巖作為防滲心墻材料在該區工程建設中應用成功，將為該材料在該區的推廣積累許多寶貴經驗，并具有顯著的社會效益與經濟效益。

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作者簡介：陳亞林（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事水利水電工程勘測設計工作。