某水電站礫質(zhì)粘土的相關(guān)特性研究

代彥芹 DAIYan-qin；丁磊DING Lei；張林洪 ZHANG Lin-hong

（昆明理工大學(xué)津橋?qū)W院，昆明650106）

1 水電站基本情況

該水電站工程屬于是一等工程，它的樞紐建筑物主要由礫質(zhì)土心墻堆石壩、沖沙兼放空洞、引水系統(tǒng)等組成。其主要作用是發(fā)電，建成后不僅可以改善下游灌溉用水條件，還能夠有效促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)。

在工程開工前，對該水電站的礫質(zhì)粘土心墻料進(jìn)行了一系列土工試驗分析，本文主要針對該電站礫質(zhì)粘土的液塑限，不同擊實功的擊實特性研究兩個方面的特性進(jìn)行研究分析。

2 不同土料的液塑限變化規(guī)律

塑限是指可塑性與半固態(tài)的界限含水量，液限是指可塑性與液態(tài)的界限含水量。土的可塑性大小，是以處在可塑狀態(tài)的界限含水量變化范圍來衡量的。這個變化范圍就是塑性指數(shù)。界限含水率試驗所得的結(jié)果就是得出土料的液限，塑限并由兩者之差得出塑性指數(shù)。

對該水電站的土料界限含水率試驗的結(jié)果進(jìn)行比較分析，試驗結(jié)果見表1。

表1 不同顆粒含量與界限含水率結(jié)果表

從表1可以看出：

土料的塑限均小于礫質(zhì)粘土中的含礫量，而液限則大于等于礫質(zhì)粘土中的含礫量。

土料的液限和粘粒含量的具體關(guān)系是：粘粒含量：SJ26（46%）＜SJ8（47%）＜SJ10（49%）＜SJ25（50%）＜SJ19（52%）；液限：SJ26（30.8%）＜SJ8（32%）＜SJ10（32.7%）＜SJ19（45.6%）＜SJ25（47.5%）。

土料的塑限和粘粒含量的具體關(guān)系是：粘粒含量，SJ26（46%）＜SJ8（47%）＜SJ10（49%）＜SJ25（50%）＜SJ19（52%）；塑限，SJ26（15.4%）＜SJ8（17.5%）＜SJ10（18.5%）＜SJ19（22.7%）＜SJ25（25.4%）。

對于SJ25的粘粒含量小于SJ19的粘粒含量，而SJ25的塑限和液限卻大于SJ19的塑限和液限，因為無論何時實驗總是存在誤差的，且土料具有自身獨(dú)特的性質(zhì)。

在這次試驗中，粘粒含量，SJ26（46%）＜SJ8（47%）＜SJ10（49%）＜SJ25（50%）＜SJ19（52%）；塑性指數(shù)，SJ10（14.2）＜SJ8（14.5）＜SJ26（15.4）＜SJ25（22.1）＜SJ19（22.9）。SJ8，SJ10，SJ25的粘粒含量基本相同，故塑性指數(shù)的差別也不是很大，不超過1.2。其試驗結(jié)果基本還是符合“粘粒含量與土料的塑性指數(shù)之間近似的成直線關(guān)系”這種關(guān)系的。

3 相同級配不同擊實功下?lián)魧嵆晒淖兓?guī)律

3.1 擊實試驗原理

擊實試驗就是改變土原來的質(zhì)量密度，使其比原狀土的質(zhì)量密度增高，減小孔隙使土顆粒之間接觸更緊密，增大滲透阻力，減小滲透性。分為輕型擊實和重型擊實兩種，設(shè)計時按實際工程需要和所要求的壓實系數(shù)進(jìn)行選擇。

影響擊實試驗的因素主要包括：土的均勻性；濕法與干法；土樣的重復(fù)使用；制樣時含水量的影響；余土高度的影響；裝料、表面刮平的影響；錘擊速度的影響；經(jīng)驗因素的影響；輕重型試驗要求的影響等。

3.2 擊實試樣的制備

擊實試驗試樣的配制一般是根據(jù)土的塑限來估計最優(yōu)含水率，并以2%～3%間隔上下各取兩點(diǎn)獲得的。

在該水電站土料試驗中，制樣與實際的含水率見表2。

表2 某土料的擊實制樣

3.3 相同級配不同擊實功的影響

對于相同礫質(zhì)粘土來說，如果級配相同，選擇輕型或重型擊實功進(jìn)行擊實試驗，最優(yōu)含水率和最大干密度的變化規(guī)律也是不同的。隨著擊實錘重量的增加，最大干密度也隨之增加，而最優(yōu)含水率就會減小，另外，最大干密度和最優(yōu)含水率還和擊實錘的擊數(shù)、擊實筒體積、擊實錘的尺寸等有著直接的關(guān)系。

3.4 該水電站礫質(zhì)粘土不同擊實功的試驗

在對該水電站土料進(jìn)行土工試驗時，因工程需要，特對料場的土料進(jìn)行了三種不同擊實能量的擊實試驗。

試驗結(jié)果見表3～表5。對比表3～表5中擊實成果，可以看出：①隨著擊實功不斷地增加，最大干密度在不斷地增加：重型擊實試驗＞中型擊實試驗＞輕型擊實試驗；最優(yōu)含水率卻在不斷地減小：重型擊實試驗＜中型擊實試驗＜輕型擊實試驗。

②隨著擊實功的增加，最大干密度增加的程度在減小，最優(yōu)含水率減小的程度也在減小。

4 結(jié)論

①土料的塑限均小于礫質(zhì)粘土中的含礫量，液限均不小于礫質(zhì)粘土中的含礫量；隨著粘粒含量的增加，土料的液限和塑限在不斷的增加；粘粒含量與土料的塑性指數(shù)之間近似的成直線關(guān)系。

表3 擊實試驗結(jié)果

表4 擊實功不同的最大干密度比較表

表5 擊實功不同的最優(yōu)含水率比較表

②隨著擊實能量增加，最大干密度不斷地增加，但增加的速率剛開始比較快，之后緩慢；隨著擊實能量增加，最優(yōu)含水率不斷的減小，但減小的速率剛開始也是比較快，之后緩慢的。工程最終采用值以實測結(jié)果為準(zhǔn)。

[1]楊進(jìn)良.土力學(xué)[M]（第二版）.北京：中國水利水電出版社，2000.

[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).SL237-1999，土工試驗規(guī)程[S].北京：中國水利水電出版社，2000.

[3]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).SL274-2001，碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2002.

[4]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).SL251-2000，水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程[S].北京：中國水利水電出版社，2000.

[5]梁興輝，王寶民.堤壩鎮(zhèn)筑土質(zhì)量控制分析[J].黑龍江：黑龍江水利科技，2005（4）.

[6]張燕輝.標(biāo)準(zhǔn)擊實實驗中應(yīng)注意的幾個問題[J].黑龍江：交通科技，2004，1.

[7]畢洪濤.淺談土工標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗[J].山西：山西建筑，2008，7.

[8]李健.淺析擊實試驗的機(jī)理及試驗中應(yīng)注意的幾個問題[J].科技推廣與應(yīng)用，2006，9.

[9]鄭麗君.土的輕型與重型擊實試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析[J].巖礦測試，2006，9.