冰蹟坡積礫石土擊實特性分析

李 忠 洪

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

·水利工程·

冰蹟坡積礫石土擊實特性分析

李 忠 洪

(中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051)

土石壩心墻，擊實試驗，冰蹟坡積土

0 引言

隨著水電工程建設規(guī)模的加大，電站壩高也不斷增加。在壩型選擇中，當壩基等地質條件較差，而當?shù)赜钟谐渥愕奶烊唤ㄖ牧蠒r土石壩成為首選。此種情況下，該壩型有利于發(fā)揮就地取材和就近取材的優(yōu)勢，高土石壩多選擇礫石土作為心墻防滲土料。

1 天然土料性質概述

擬建某水電站壩址樞紐區(qū)山高坡陡，兩岸多冰蹟坡積物。擬用土石壩心墻填筑，料場地形完整性較差，沖溝較發(fā)育，切割較深，溝兩側邊坡陡峻。料場內分布的地層巖性主要為第四系坡積層(Qdl)、冰水堆積層(Qfgl)和二疊系下統(tǒng)吉東龍組第二段第二層(P1j2-2)、第三段(P1j3)及二疊系上統(tǒng)沙木組下段(P2sh1)。

料場共取擾動樣19組，顆粒分析顯示：土料以粘土質(角)礫(GC)、含細粒土(角)礫(GF)為主，分別占總樣數(shù)量的42.1%和36.8%，其次為碎石混合土(SICb)共4組，占總樣數(shù)的21.1%。

全料場19組樣品平均級配為：粒徑200mm～2mm的角礫占總土質量的66.0%(其中，粒徑大于60mm的碎石占總土質量的11.1%)，砂粒(粒徑在2mm～0.075mm之間)占總土質量的18.7%，粉粒(粒徑在0.075mm～0.005mm之間)占總土質量的8.0%，粘粒(粒徑小于0.005mm)的占總土質量的7.3%。由于碎石含量平均僅占總土質量的11.1%，故土料整體上屬粘土質(角)礫(GC)。

料場19組土樣界限含水量試驗顯示：液限平均為24.2%、塑限平均為11.8%，塑性指數(shù)平均為12.4，細料屬低液限粘土。料場總體顆粒級配統(tǒng)計結果見表1。

表1 料場天然土料顆粒級配統(tǒng)計表

2 擊實試驗土料

2.1 擊實土料級配

按規(guī)范規(guī)定，一般采用剔除法、替代法或相似級配法處理擊實試驗土料，以滿足室內試驗要求。經(jīng)過處理后的土料和原始土料相比，其級配是會發(fā)生變化：要么造成細料偏多，或者使粗料含量增大。本次擊實試驗用土，采用粒徑小于20 mm的土樣，擊實功能為592.2 kJ/m3，擊實土料級配見表2。

2.2 擊實土料特性分析

對比天然土料和擊實土料級配曲線可知，擊實土細料增多，但顆分級配曲線是圓滑、連續(xù)的，沒有缺少中間粒徑或者集中于某一粒徑的情況。

從表1，表2天然和擊實土料級配數(shù)據(jù)可見，擊實土粗粒(粒徑大于5 mm)含量較天然土料少17.2%(天然土料為55.4%、擊實土料為38.2%)；而細料含量則較天然土料多17.2%(天然土料為44.6%、擊實土料為61.8%)?？梢?，經(jīng)過處理后的擊實土料較天然土料增大了細料含量，降低了粗粒含量。研究粗粒含量的變化對擊實試驗成果所帶來的影響，并研究該種影響的規(guī)律性，對擊實試驗配料有一定指導意義。

表2 擊實土料級配表

3 擊實試驗成果分析

3.1 擊實成果

按照規(guī)范要求，在592.2 kJ/m3擊實功情況下，該坡積層19組土料具體擊實成果見表3。

表3 擊實試驗成果表

3.2 擊實成果分析

根據(jù)對本批次坡冰蹟粘性粗粒土擊實試驗成果，經(jīng)舍掉幾個異常擊實點后，最大干密度與P5關系擬合曲線見圖1。

瀑布溝大壩曾對礫石土做了不同含礫量的擊實試驗，其成果見表4。

表4 瀑布溝壩礫石土不同含礫量擊實試驗成果

4 結語

由于受室內擊實試驗條件的限制，天然土料室內擊實試驗需要經(jīng)過配料處理，這種處理改變了天然土料的級配曲線。其中，礫石含量P5對土料的擊實性能影響顯著，根據(jù)前人的研究，P5含量多少對擊實性能影響有一定規(guī)律性。因此，根據(jù)料場土料不同P5含量擊實試驗，確定影響該種土料擊實性能的P5特征值對土石壩工程碾壓設計有實際指導意義。通過本次某水電站冰蹟坡積土料擊實試驗，得出以下結論：

1)某電站冰蹟坡積土料P5含量—擊實試驗最大干密度擬合曲線近似呈拋物線關系。隨著礫石P5含量增加，土料擊實最大干密度呈現(xiàn)：P5增加→ρd擊實快速增加→ρd擊實緩慢增加→ρd擊實降低的過程，這也印證了前人的研究成果。

4)因該料場擊實試驗樣本較少，共19組，雖反映出了一定的擊實規(guī)律性，但還不能完全反映礫石含量P5對該料場土料擊實性能的影響，在以后的工作中還應繼續(xù)總結，作進一步的研究。

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On compaction features of ice slope gravel soil

LI Zhong-hong

(KunmingSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,ChinaPowerConstruction,Kunming650051,China)

earth-rock dam core wall, compaction test, ice slope

1009-6825(2014)34-0222-03

2014-09-29

李忠洪(1982- )，男，碩士，工程師

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