昔格達(dá)土用于壩體防滲料試驗研究

宋為廣 杜妍平

(1.四川省水利水電勘測設(shè)計研究院，四川 成都 610072； 2.成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

·水利工程·

昔格達(dá)土用于壩體防滲料試驗研究

宋為廣1杜妍平2

(1.四川省水利水電勘測設(shè)計研究院，四川 成都 610072； 2.成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072)

通過室內(nèi)試驗，確定了昔格達(dá)土的物理力學(xué)性質(zhì)，探討了昔格達(dá)土作為壩體防滲料的適應(yīng)性，同時根據(jù)現(xiàn)場碾壓試驗，確定了適宜的碾壓參數(shù)，為相似工程提供借鑒和科學(xué)依據(jù)。

昔格達(dá)土，均質(zhì)壩，防滲料，碾壓試驗

0 引言

四川西部攀枝花、西昌地區(qū)廣泛分布一套第四紀(jì)早期靜水湖相沉積物——昔格達(dá)組地層。昔格達(dá)組地層主要是由淺黃色、肉紅色、灰黑色粘土層與淺黃色細(xì)砂層呈韻律互層組成,以淺黃色粘土層和細(xì)砂層互層為主[1]。

昔格達(dá)組地層常形成眾多的滑坡,成為國內(nèi)有名的易滑地層,由于它的這種特性,使人們對利用其作為土料也望而生畏[2]。

梅子箐水庫擴(kuò)建工程將昔格達(dá)土作為壩體防滲料，在國內(nèi)尚屬首例。

本文依托梅子箐水庫擴(kuò)建工程情況，對其昔格達(dá)土作為壩體防滲料的物理力學(xué)性質(zhì)、碾壓試驗參數(shù)等進(jìn)行了研究和討論，以期對相關(guān)工程提供指導(dǎo)和借鑒意義。

1 工程概況

攀枝花市西區(qū)梅子箐水庫擴(kuò)建工程位于金沙江北岸一級小支流——拉羅箐溝上，壩址位于西區(qū)格里坪鎮(zhèn)，是一座以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有農(nóng)村生活供水等綜合利用的中型水利工程，總庫容2 069.2萬m3，推薦壩型為昔格達(dá)均質(zhì)壩。

2 料場基本物理力學(xué)性質(zhì)試驗

2.1 化學(xué)分析

土樣化學(xué)分析成果見表1[3]。

土樣的可溶鹽含量為0.04%～0.06%，有機(jī)質(zhì)含量為0.03%～0.08%，pH為8.2～8.6，硅鋁比為3.86～3.97，均符合規(guī)范[4]對壩體防滲料的技術(shù)要求。

表1 昔格達(dá)土料化學(xué)分析試驗成果表

2.2 物理性質(zhì)

取料場不同部位共計12組試樣進(jìn)行室內(nèi)試驗，其基本物理性質(zhì)見表2，由試驗可知料場昔格達(dá)土為非分散性，非膨脹性土，定名為低液限粘土。

2.3 擊實特性

擊實試驗采用標(biāo)準(zhǔn)擊實，擊實能力為592.2 kJ/m3。通過試驗，料場12組試樣室內(nèi)擊實的最優(yōu)含水率為17.8%～19.0%，最大干密度為1.65 g/cm3～1.71 g/cm3。

2.4 滲透及力學(xué)性質(zhì)

表2 昔格達(dá)土料物理性質(zhì)試驗成果表

表3為料場昔格達(dá)土滲透及力學(xué)性質(zhì)試驗成果，控制干密度按壓實度0.97計算。土樣滲透系數(shù)為7.2×10-6cm/s～3.7×10-5cm/s，平均為1.0×10-5cm/s，為微透水～弱透水土料。壓縮系數(shù)a1-2介于0.1 MPa-1～0.5 MPa-1之間，為中等壓縮性土。三軸剪切粘聚力c值介于11.1 kPa～33.8 kPa之間，相應(yīng)摩擦角Φ介于27.2°～34.1°之間，具有一定的抗剪強(qiáng)度。

通過昔格達(dá)土的室內(nèi)試驗結(jié)果表明，昔格達(dá)土的化學(xué)組成、物理力學(xué)性質(zhì)符合規(guī)范[5]對均質(zhì)壩土料技術(shù)要求，能夠作為均質(zhì)壩土料。

表3 昔格達(dá)土滲透及力學(xué)性質(zhì)試驗成果表

3 現(xiàn)場碾壓試驗

根據(jù)昔格達(dá)土作為路基工程填料的經(jīng)驗[6]，現(xiàn)場壓實機(jī)械采用振動凸塊碾，功率140 kW，工作質(zhì)量26 t，頻率28 Hz/33 Hz，震幅1.95 mm/0.9 mm，激振力430 kN/290 kN，按2 km/h～3 km/h的速度碾壓。取土方式為立面取土，保證土料均勻。土料經(jīng)自卸汽車運(yùn)輸至試驗區(qū)再經(jīng)推土機(jī)進(jìn)行攤鋪。

3.1 最佳松鋪厚度的確定

根據(jù)昔格達(dá)土的特性[6],選擇松鋪厚度30 cm，35 cm，40 cm，45 cm不同碾壓遍數(shù)下分別試驗，碾壓時含水率控制在室內(nèi)試驗最優(yōu)含水率附近。

圖1為不同碾壓遍數(shù)下，松鋪厚度與干密度的關(guān)系圖。從圖1中可以看出，隨著松鋪厚度的增加，壓實度先增加，達(dá)到峰值后逐漸減小。這是由于采用26 t振動凸塊碾，松鋪厚度較薄時，碾壓土層容易碾壓剪切破壞，達(dá)不到密實效果，松鋪厚度較厚時，單位體積擊實功將減小。因此本工程推薦最佳松鋪厚度為40 cm。

3.2 現(xiàn)場碾壓最優(yōu)含水量確定

根據(jù)料場天然含水率及室內(nèi)最優(yōu)含水率，在最佳松鋪厚度40 cm下，分別控制土料含水率為9%，12%，14%，17%，20%進(jìn)行碾壓試驗。圖2為不同含水率，不同碾壓遍數(shù)的碾壓試驗成果。從圖2中可以看出含水率在16%～19%之間時，壓實度能達(dá)到95%以上。料場天然含水率偏低(8%～13%)，必須在料場進(jìn)行加水。由于昔格達(dá)土料本身保水性較差，在料場采用堆體上部挖水坑浸水，如圖3所示，外圍一定范圍內(nèi)進(jìn)行開挖的加水方式比較

理想，可以保證土料加水均勻，保證加水后土料含水率控制在最優(yōu)含水率范圍內(nèi)。

3.3 最佳碾壓遍數(shù)的確定

在攤鋪厚度40 cm，控制含水率在16%～19%之間，分別進(jìn)行碾壓遍數(shù)8，10，12，14的復(fù)核試驗。圖4和圖5分別為壓實度和滲透系數(shù)隨碾壓遍數(shù)變化曲線圖，從圖4，圖5中可以看出隨著碾壓遍數(shù)增加壓實度先增大，在10遍左右出現(xiàn)峰值后逐漸下降，滲透系數(shù)也在10遍左右時取得最小值，結(jié)果吻合。分析原因在碾壓遍數(shù)較低時隨著碾壓遍數(shù)增加，碾壓越密實，達(dá)到一定值，碾壓遍數(shù)較高，土體容易產(chǎn)生剪切破壞，土體較難密實。因此本工程推薦碾壓遍數(shù)為10遍。

由碾壓試驗結(jié)果分析,采用26 t振動凸塊碾，松鋪厚度為40 cm，控制含水率為16%～19%之間，碾壓遍數(shù)為10時,碾壓后干密度1.67 g/cm3，壓實度100%，滲透系數(shù)2.96×10-5，可以以此作為施工建議的參數(shù)。

4 結(jié)語

通過對昔格達(dá)土基本物理力學(xué)試驗，表明昔格達(dá)土具有中等壓縮、一定的抗剪強(qiáng)度和微～弱透水性，適宜作為均質(zhì)壩防滲料?，F(xiàn)場填筑宜采用立面取土，大于18 t振動碾。在松鋪厚度40 cm，含水率16%～19%之間時，碾壓10遍時取得最佳碾壓效果。

[1] 郝剛立，王維早.泥巖含量對昔格達(dá)土路基強(qiáng)度指標(biāo)的影響[J].長安大學(xué)學(xué)報，2010,30(2)：53-57.

[2] 周洪福，聶德新，鐘華介.昔格達(dá)土用作高速公路路基填料的工藝試驗[J].成都理工大學(xué)學(xué)報，2013,40(1)：59-64.

[3] 四川大學(xué)水利水電學(xué)院.××水庫可行性研究階段筑壩材料試驗研究報告[R].成都：四川大學(xué)水利水電學(xué)院，2012.

[4] SL 251—2015,水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程[S].

[5] SL 274—2001,碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范[S].

[6] 劉惠軍，聶德新，孔凡兵.昔格達(dá)路堤填料的最佳碾壓方式研究[J].路基工程，2010(1):109-111.

On dam anti-seepage material test with Xigeda soil

Song Weiguang1Du Yanping2

(1.SichuanWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Chengdu610072,China；2.ChengduSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Chengdu610072,China)

According to the indoor tests, the paper identifies the physical dynamic properties of Xigeda soil, explores its adaptability for the soil as the dam anti-seepage material, and identifies the respective compaction parameter according to the site compaction experiment, so as to provide some reference for similar projects.

Xigeda soil, homogeneous earth dam, anti-seepage material, compaction test

1009-6825(2017)01-0228-02

2016-10-29

宋為廣(1989- )，男，助理工程師

TV443

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