土筑坝材料工程特性试验探究.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑
第PAGE\*MERGEFORMAT5页共NUMPAGES\*MERGEFORMAT5页

土筑坝材料工程特性试验探究
昔格达地层具有成岩低、结构构造不均一，富含粘粒及粘土矿物，压缩性较强，遇水易软化，脱水崩解等特点。通过对昔格达泥岩夹粉砂岩的物理性质分析及工程特性试验研究，结果表明:①昔格达泥岩夹粉砂岩土料的可溶盐和有机质含量以及pH值都满足规范要求，且土料为非分散性、非膨胀土，渗透系数小于10－4cm/s，满足规范对均质坝土料的质量技术要求;②昔格达土在天然含水率下易压实，且具有较高的强度和中等压缩性，可以作为均质坝的筑坝材料。昔格达土；筑坝材料；试验研究；膨胀性；压缩性1引言均质土坝由于其对地基条件具有良好的适应性、能就地取材、能充分利用建筑物开挖料、施工机械化程度高、造价较低等优点，成为世界各国水利水电建设广泛采用的坝型。攀西地区广泛分布的昔格达地层，造就了昔格达土均质坝在攀西地区的广泛使用。但在工程界上昔格达土作为筑坝材料一直存在着争议，因为昔格达组是半成岩、也是一种工程性质较差的极软岩，其特点就是成岩低、结构构造不均一，富含粘粒及粘土矿物，压缩性较强，遇水易软化，脱水崩解等特点［1］。目前的研究绝大多数集中在交通工程方面对昔格达土地层的工程性质研究。王思敬［2］对攀西地区的昔格达地层进行了工程地质特性的研究，进行了结构分析和工程地质分区;李后强［3］在对攀西地区滑坡发育的理论研究中，得到了昔格达地层的极易滑坡的角度为28°，它的易滑角度在26°～30°之间;文献［4－5］对昔格达组地层上面的滑坡发生机制以及滑坡特征进行了描述，认为昔格达地层自身的特点是滑坡发生的内因，而开挖导致斜坡平衡破坏是外因;李小泉［6］说明了不同昔格达地层的性质变化较大，但它可以作为厂房地基的持力层;吉随旺等［7］认为昔格达岩层可以作为结构物基础的持力层，并通过实验取得了泥质粉砂岩的桩基承载参数;另外，成都理工大学聂德新［8］进行了昔格达地层用作高速公路填料的试验研究;蔡先庆等［9］在西攀高速公路新久工点对昔格达地层进行现场压板荷载试验确定地层力学参数。昔格达地层在水利工程上的应用研究相对较少。彭盛恩［10］在对昔格达土作为筑路坝特性材料的研究中，得出的结论为:昔格达组50%～33%的粘土砾土与50%～67%细砂砾土的混合土具有较高的抗剪强度和较低的压缩性，渗透性中等，抗渗透变形特征较好，适合于作筑坝材料;杜守来等［11］研究了昔格达组泥岩的工程特性，认为昔格达组泥岩可以作为坝体的防渗土料;左永振等［12］研究了昔格达组粉砂岩具有较好的抗剪强度，压缩性中等偏低，渗透性中等，抗渗透变形特征较好，可以作为筑坝土料。本文通过工程实例对昔格达泥岩夹粉砂岩作为筑坝材料进行物理力学试验研究，表明昔格达土可以作为均质坝的坝体土料，为昔格达土地层在水利工程上作为筑坝材料的应用提供科学依据。2工程实例某水库工程位于金沙江北岸一级小支流上，是一座以农业灌溉为主，兼有农村生活供水等综合利用的中型水利工程。水库正常蓄水位1169.1m，总库容2069.2万m3，推荐坝型为昔格达土均质坝，最大坝高65.0m。所需筑坝土料料场位于拟建水库左岸上游距坝轴线约150m，料场所在山梁地层大部分由昔格达组泥岩与粉砂岩互层构成，表层为昔格达组地层风化后形成的粉质粘土混杂少量卵石，料场面积约20万m2，储量约600万m3，远大于筑坝所需3倍储量的要求。3昔格达土的物理性质3.1颗粒分析昔格达土粒最大粒径较小，级配良好可直接采用土粒的天然级配作为设计级配，其颗粒组成见表1［13］。从表1中看出，所有土样的最大粒径为1mm，不含砾粒。根据《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》(SL251－2000)，试样的砂粒含量为40.0%～62.9%，平均值为50.7%;粉粒含量为26.9%～40.8%，平均值为35.8%;粘粒含量为8.6%～22.1%，平均值为13.4%。3.2矿物成分通过化学分析［13］，料场昔格达泥岩夹砂岩的可溶盐含量为0.04%～0.06%，有机质含量为0.03%～0.08%，pH值为8.2～8.6，硅铝比为3.86～3.97。3.3分散性对于土的分散性质研究，采用土块试验法［14］:将保持天然含水量的土块制成1cm3左右的土块投入盛有蒸馏水的量杯中，浸没5min～10min后观察土块中胶粒的分散性状。通过试验，有7个土样无分散出胶粒的反应，水色是清的。有两个土样分解后周围有微量浑浊水，但扩散范围很小，且很快变清，根据规范［14］可判断昔格达土料为非分散性土。3.4膨胀性自由膨胀率是人工制备的松散干燥试样在纯水中膨胀稳定后的体积增量与原体积之比，膨胀率是指试样在有测限条件下膨胀的增量与初始高度之比，膨胀力是指土体吸水膨胀时所