白杨河引水工程面板坝坝料试验研究

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[摘要]白杨河引水工程大坝高66.74m，为保证坝体填筑质量，结合现场实际情况，通过室内试验、现场碾压试验，对用于坝体填筑的砂砾料进行研究，找到合适的碾压参数和控制现场施工质量的标准曲线。

[关键词]引水工程；标准曲线；灌砂法

1.工程概况

白杨镇水库总库容为4463×104m3，该水库属中型工程，工程等别Ⅲ等，大坝为砂砾石面板坝，最大坝高66.74m，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应普特征周期为0.35s，相应于地震基本烈度为Ⅳ度。

2.试验目的

⑴验证坝体填筑设计压实标准的合理性；⑵验证25T自行振动碾的适用性及其性能的可靠性；⑶通过试验确保达到填筑标准的压实方法；⑷通过试验确定大坝填筑是的施工碾压参数。

3.试验内容

⑴通过室内相对密度试验，采用剔除法剔除60mm以上粒径后，人工合成不同含砾率的继配料进行最大、最小干密度试验，绘制干密度与含砾率（P5）关系曲线，进而也可换算出控制标准下（0.8、0.85、0.90）的干密度与含砾率的（P5）关系曲线，称为标准曲线。⑵现场标准曲线修正，对全级配砂砾料进行碾压，碾压密实后进行干密度、颗粒分析试验，对室内标准曲线进行复核修正，为坝体填筑质量提供控制标准。⑶对坝体砂砾料进行不同铺土厚度（拟选择80cm、100cm、120cm）不同碾压遍数（6遍、8遍、10遍）的组合进行碾压试验，了解不同区域的铺料方式、碾压遍数、行车速度压实效果。⑷试验过程中，进行相应的检测项目包括干密度、渗透系数等试验。⑸对碾压试验结果进行分析和评价，确定最优碾压参数。

4.试验用料确定

4.1填筑砂砾料设计指标见表1

4.2填筑料评价

根据设计要求，确定采用料场为1号料场，距坝址2.7km，有简易公路相连，交通便利，均为水上开采，根据勘察，储量为321×104m3（坝体设计方量为98×104m3），储量满足规范要求。

根据10组颗粒曲线，料场级配变化不大，细料含量多分布于30%～40%，相对比较稳定，不均匀系数Cu=78.0，曲率系数Cc=1.9，级配良好，对于坝壳料，考虑采用平均线进行试验，平均曲线线如图1。

5.试验室配料

试验室为了得到可靠的标准曲线，根据10组坝料的级配情况，选择砾石含量为40%、45%、50%、55%、65%、70%、75%、80%进行人工配置，每组配料用量100kg，进行最大、最小干密度试验，为保证试验成果的可靠性，均做平行试验。

相对密度试验试样桶尺寸为φ300×360mm，最小干密度试验采用固定体积法，试验按照《土工试验规程》（SL237-054-1999）方法进行，最大干密度试验采用振动击实法，以模拟堆石坝现场施工振动碾压实，试验采用粗粒料相对密度仪，试样顶部静载14KPa，振动频率为20Hz，振动历时8min，结果见表，绘制最大、最小干密度与不同砾石含量的关系曲线，根据设计要求推算出相对密度为0.85及0.90时对应的最大、最小干密度标准曲线，结果见图2。

6.标准曲线的修正

对室内标准曲线的修正采用现场碾压试验法进行。现场碾压试验方案见图3：

6.1铺层厚度

铺层厚度的选择主要考虑以下因素：①结合坝料的最大粒径：最大粒径的确定直接影响到料场施工的难易，和料场利用率施工的效益，根据经验填筑允许的最大粒径可以与填筑层等厚。②铺层厚度必须控制在碾压机械有效影响深度范围以内，不能过厚或过薄，应考虑碾压设备效益的发挥。③对于分区填筑坝体，碾压厚度的选择应结合各料区的填筑厚度的合理的匹配。

6.2碾压

砂砾料采用后退法铺料、推土机平整，根据振动压实理论，强振具有较强的穿透力，影响深度较大，有利于压实铺层中间至底层部分，弱振具有较高的能量，有利于压实表层至中间的砂砾石的压实。本次压实首先采用振动碾静压一遍，采用全站仪测量各基点的高程，再强振6遍，每两遍测量各基点的高程，在振动过程中，适当调整振动频率，以避免出现颗粒离析现象，当测量其沉降率几乎为0时，停止强振，最后弱振4遍，认为级配料达到最大密度，停止振动碾压。

6.3沉降量测定

现场选择代表性的测量基点取其平均值后，绘制碾压后沉降量与碾压遍数关系曲线，根据现场测量，当强振遍数为12遍时，沉降量几乎不变，认为此时坝料碾压达到最大干密度，可以进行最大干密度的量测。

6.4干密度检测

工程中砂砾料干密度测定一般采用灌砂法或灌水法，本工程为了保证试验精度，采用灌砂法测定砂砾石的的最大干密度，将试料过60mm和5mm的筛子，测定超径含量及5mm～60mm砾石含量值，对试验室绘制的最大、最小干密度～～P5关系曲线进行超粒径修正，最终得到坝壳料最大、最小干密度曲线，即现场标准曲线，以此作为坝料碾压的控制标准。

为了减少误差，现场采用灌砂法测定最大干密度，灌砂桶根据土工试验规程SL237-041-1999，测定超径含量（>60mm颗粒含量）及细料含量（

8.结论

通过室内、现场碾压试验，采用综合考虑施工进度，设计压实标准是合理的；25T自行振动碾的适用性及其性能是可靠性的。综合考虑现场施工进度，采用铺土厚度100cm，碾压10遍进行现场碾压参数控制是合适的。

参考文献

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