某水庫工程建筑材料應用分析

杜志永

（洛陽市水利事業發展中心，河南 洛陽 471000）

1 工程概況

某水庫上壩址壩軸線位于兩溝匯合處下游約160 m處，上壩壩高37 m，設計水庫正常蓄水位403.70 m，左支溝河床自然坡降約18/1 000，右支溝河床自然坡降約15/1 000。

2 工程地質條件及岸坡穩定

2.1 地質條件

在水庫回水范圍內，庫岸巖性主要為Q3pal低液限黏土和卵石混合土、Q1al低液限黏土和級配不良砂。Q3pal低液限黏土為弱透水，Q1al低液限黏土為微～弱透水，Q3pal卵石混合土和Q1al級配不良砂為強透水。

通過庫區地測繪，大壩左右兩壩肩上部出露的Q1al級配不良砂底部低于正常蓄水位403.70 m，存在繞壩滲漏問題，其余地段Q1al低液限黏土頂板均高于正常蓄水位403.70 m，未發現有通向庫外的滲漏通道，不存在向鄰谷的永久滲漏問題。

2.2 岸坡穩定

庫區兩岸出露地層上部為Q3pal低液限黏土和卵石混合土層，Q2pal低液限黏土和碎石混合土層，下部為Q1al級配不良砂和低液限黏土。Q2pal低液限黏土和碎石混合土層位于正常蓄水位以上，Q3pal低液限黏土和卵石混合土層、Q1al低液限黏土層部分位于庫水位以下。

庫區凹岸谷坡陡立，坡度40°～70°，局部直立，凸岸谷坡相對較緩。坡度一般30°～50°，局部直立。目前狀態下局部坍塌現象時有發生，水庫正常運行后，在庫水長期浸泡和庫水位升降等情況下，水庫兩岸被掏蝕，會產生上部較大范圍土體坍塌，影響庫容，建議對庫岸進行護坡。

3 工程所需建筑材料設計分析

3.1 土料

3.1.1 土料場概況

土料場位于壩址處左岸上部的黃土臺上，屬黃土臺塬前緣，塬頂高程661.10～620.00 m，邊坡陡立。高程421 m以上出露地層上部為第四系中更新統洪沖積（Q2pal）低液限黏土，褐黃色，褐紅色，稍濕，中密，堅硬，含有少量鈣質結核，底部高程444.00～455.20 m為碎石混合土層。高程421 m以下為第四系下更新統沖積（Q1al）級配不良砂層和低液限黏土層。無用層為Q1al級配不良砂層和低液限黏土層及Q2pal低液限粘底部的碎石混合土層，有用層為Q2pal低液限粘。土料場開采范圍地面高程460～525 m、422～442 m。

3.1.2 土的物理力學性質指標

高程460～525 m之間土料共取21組土樣進行室內土工試驗，天然含水量6.00%～15.50%，平均值10.50% ；天然重度13.40～15.80 kN/m3，平均值14.50 kN/m3；塑性指數10.20～12.80，平均值11.20；黏粒含量10.60%～25.00%，平均值18.70%。最大干密度1.62～1.70 g/cm3，平均值1.66 g/cm3；最優含水量14.05%～16.57%，平均值15.35%；擊實后滲透系數7.60×10-7～9.37×10-6cm/s，平均值3.174×10-6cm/s。

高程422～442 m土料共取2組土樣進行室內土工試驗，天然含水量5.90%～13.80%，平均值9.90%；塑性指數11.70～13.10，平均值12.40；黏粒含量20.70%～29.30%，平均值25.00%。最大干密度1.66～1.68 g/cm3，平均值1.67 g/cm3；最優含水量15.58%～16.12%，平均值15.85%；擊實后滲透系數1.31×10-6～3.90×10-6cm/s，平均值2.61×10-6cm/s。

3.1.3 質量及儲量

土料場質量評價見表1，最優含水量14.05%～16.57%，平均值15.58%；天然含水率6.00%～15.50%，平均值10.70%，小于最優含水量，土料含水量偏低，其余指標滿足規范。

表1 土料場土料質量評價表

土料場高程460～525 m 之間開采面積約6.90 萬m2，平均開采厚度15 m，有用土料103.50 萬m3，可擴大開采。高程422～442 m 之間土料場開采面積約0.50 萬m2，平均開采厚度15 m，有用土料7.50萬m3。

3.1.4 筑壩土料允許水力坡降

筑壩土料為低液限黏土，滲透破壞類型為流土，土的比重Gs取此次試驗的平均值2.70，孔隙率n取相當于96%最大干密度對應的孔隙率n平均值40.80%，經計算，臨界水力坡降1.01，除以安全系數2.00，得出土的允許水力坡降0.51。

3.2 砂料

距壩址下游約500 m有一砂場正在開采，其砂料與庫區兩岸分布的第四系下更新統（Q1al）級配不良砂為同一層，此次勘察對其砂料進行了采樣室內篩分試驗，根據試驗結果，粒徑均小于2.50 mm，含砂率97.29%～97.57%，平均值97.43%。砂料細度模數1.32～1.41，平均值1.37，平均粒徑0.26 mm，含泥量2.43%～2.70%，平均值2.57%。水庫下游砂料場砂料計算成果見表2。

表2 水庫下游砂料場砂料計算成果表

細度模數小于規范規定的2.50～3.50，平均粒徑小于規范規定的0.36～0.50，顆粒偏細，不滿足規范要求。

根據地質調查，工程區天然砂料缺乏，所需砂料從平陸縣茅津砂場購運。砂料場距壩址約20 km，交通較為便利，現正在開采使用，屬商用砂場，質量和儲量滿足工程要求。

3.3 塊石料及粗骨料

塊石料及粗骨料采用蘇家溝石料場，位于平陸縣常樂鎮蘇家溝村西北方向，開采層為古生界寒武系徐莊組上部鮞狀灰巖，該層位分布面積廣，儲量大，現正在開采使用，有簡易道路直通壩址，距壩址約25 km。蘇家溝石料場石料干密度2.69 g/cm3，吸水率0.30%，硫酸鹽及硫化物含量0.18%，飽和單軸抗壓強度54 MPa，各項指標基本滿足設計要求。因此該料場石料質量較好，既可作為塊石料，又可用來加工混凝土用骨料。

4 結語

土料場位于壩址處左岸上部，料場土料指標滿足規范要求，數量滿足工程需要，且均可擴大開采。塊石料及人工骨料料場采用蘇家溝石料場石料，交通便利，質量和儲量滿足要求。