土石壩無粘性粗粒料填筑標準和質(zhì)量評價探討

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1、土石壩無粘性粗粒料填筑標準和質(zhì)量評價探討第25卷第4期2006年8月四川7k力發(fā)電SiehuanWaterPowerVo1.25,No.4Aug.,2006土石壩無粘性粗粒料填筑標準和質(zhì)量評價探討孫陶,高希章(四川省水利水電勘測設計研究院,四川成都610072)摘要:土石壩無粘性粗粒料填筑標準往往根據(jù)經(jīng)驗確定,而施工質(zhì)量主要是通過碾壓參數(shù)控制,理論依據(jù)不足.最大干密度和已建工程實踐證明表面振動器法最大干密度與實際填筑干密度基本相等,可以直接指導設計和施工,據(jù)此提出了設計和施工控制標準;從砂礫石料,堆石料等無粘性粗粒料的特性探討

2、了填筑標準的適用范圍.利用干密度與<5mm粒徑含量關系和填筑干密度,可以準確及時地對照填筑標準作出填筑質(zhì)量評價結果.關鍵詞:表面振動器法;無粘性粗粒料;填筑標準;最大干密度中圖分類號:TV431;Tv4l文獻標識碼:B文章編號:1001-2184(2006)044)018434砂礫石料,堆石料等無粘性粗粒料壓實效果是心墻土石壩和面板堆石壩設計,施工與運行管理的關鍵,壓實效果是用所測得的干密度反映,而干密度是設計和施工質(zhì)量控制的主要指標.無論是天然砂礫石料,還是爆破堆石料往往是不均勻的.在相同壓實條件下干密度指標相差較大.

3、采用某一固定干密度作為設計和施工質(zhì)量控制標準,必然會出現(xiàn)有的壓實干密度值達到或超過控制指標但壓實標準偏低或偏松,而有的壓實干密度值未達到控制指標,壓實結果卻是緊密的,這樣就形成了由于緊密程度的不同而使壩體容易發(fā)生不均勻變形進而危及壩體安全.無疑,用單一干密度作為設計和施工質(zhì)量控制標準是一個誤區(qū).因此,進行土石壩無粘性粗粒料壓實和填筑標準研究具有實際意義.1關于規(guī)范tits]規(guī)定的填筑標準對于砂礫石料,堆石料等無粘性粗粒料的填筑標準,我國土石壩設計規(guī)范u]中規(guī)定:砂礫石料的填筑標準是以相對密度為設計控制指標,其相對密度不低于0.

4、75,反濾過渡料宜為0.70;堆石的填筑標準宜用孔隙率為設計控制指標,土質(zhì)防滲體分區(qū)壩和瀝青混凝土心墻壩的堆石料孔隙率宜為20%～28%,瀝青混凝土面板堆石壩的孔隙率宜在混凝土面板堆石壩和土質(zhì)防滲體分區(qū)壩的孔隙率之間選擇.根據(jù)面板堆石壩設計規(guī)范壩料填筑標準在表1范圍內(nèi)根據(jù)經(jīng)驗初步確定,設計應同時規(guī)定孔隙率(或相對密度),壩料收稿日期:2006-06-2318級配范圍和碾壓參數(shù),設計干密度可用孔隙率和巖石密度換算,設計干密度應不小于用設計孔隙率(或相對密度)換算的干密度值,其標準差應不大于0.1g/cm..表1壩料填筑標準表土石

5、壩和面板堆石壩設計規(guī)范規(guī)定填筑標準的特點:(1)用標準差等統(tǒng)計的質(zhì)量管理方法;(2)由于巖塊內(nèi)部存在封閉空隙,空隙被視為顆粒的一部分,封閉空隙多時巖石密度較小,因而其干密度較小,但換算孔隙率不高,按孔隙率控制較為符合堆石料的物理狀態(tài);(3)同時規(guī)定孑L隙率(或相對密度)和碾壓參數(shù)實現(xiàn)"雙"控制較為現(xiàn)實;(4)不同材料采用不同的控制標準,如粘性土,砂礫石和堆石料分別采用壓實度,相對密度和孔隙率.但砂礫石料和堆石料等無粘性粗粒料往往是不均勻的,孔隙率和相對密度用單一的值難以控制施工質(zhì)量.碾壓試驗只能應用于工程施工階段,而在工程可行

6、性研究,初步設計和招投標階段沒有碾壓試驗條件時確定碾壓參數(shù)不現(xiàn)實.表1中孔隙率的取值范圍非常大,實際應用時不易掌握,因此,確定填筑標準現(xiàn)實的方法是基于室內(nèi)最大最小干密度.筆者結合工程實踐,對室內(nèi)試驗方法,填筑標準和填筑質(zhì)量評價進行了討論.2表面振動器法和振動臺法最大干密度是對應其試驗條件的相對值,因此稱其為最大指標干密度更為準確.堆石料等無粘性粗粒料室內(nèi)最大干密度的測定方法主要有以下兩種:(1)振動臺法;(2)表面振動器法.美國,加拿大,日本等大多數(shù)國家采用振動臺法;而英國,瑞典等國采用表面振動器法.我國水利水電土工試驗規(guī)程基

7、本沿用美國標準振動臺法,表面振動器法的研究和應用處于起步階段.它們的共同特點都是以振動力和靜壓力聯(lián)合作用于土顆粒上,伴隨有顆粒破碎,使大小顆粒相互充填和擠緊,密度增大.研究中的表面振動器法和振動臺法的試驗儀器基本參數(shù)見表2.表2相對密度試驗儀器基本參數(shù)表表面振動器法中的振動器直接作用于試樣上,其重量已包括在附加荷重中;而試樣筒和試樣的重量則作用于地面上,從而使得表面振動器法從原理上看比振動臺法更接近于現(xiàn)場振動碾壓,操作更為簡單,可以實現(xiàn)更大規(guī)模的大型試驗.具體試驗方法與土工試驗規(guī)程粗顆粒料相對密度規(guī)定方法基本一致,區(qū)別在于:分

8、三層裝樣,每層振動壓實時間為8min.有資料表明,即使室內(nèi)與現(xiàn)場的級配一致,采用現(xiàn)行試驗規(guī)程振動臺法測定的最大干密度,其室內(nèi)測定值低于現(xiàn)場振動碾壓實干密度.因此,需要對室內(nèi)最大干密度試驗方法作合理的研究改進,以保證室內(nèi)試驗確定填筑標準適應現(xiàn)代施工機具和技術從而可以直接指導設計