焦沖金礦尾礦庫堆石壩填筑質量檢測及評價

余金煌（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院 蚌埠 233000）

焦沖金礦尾礦庫堆石壩填筑質量檢測及評價

余金煌
（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院 蚌埠 233000）

堆石壩填筑質量檢測由于其顆粒粒徑大、粒徑離散，檢測難度較大，填筑質量難以控制。文中結合工程實例論述了堆石壩填筑料的含泥量、曲率系數、不均勻系數和孔隙率檢測方法，并對檢測結果作了分析評價。

堆石壩 含泥量 不均勻系數 曲率系數 孔隙率

1 概述

焦沖金礦尾礦庫為四等庫，壩體設計主堆區石料最大粒徑不超過600mm，小于5mm含量不超過10%，含泥量小于5%,設計孔隙率不超過22%，不均勻系數大于8，曲率系數1～3，分層填筑厚度不超過0.8m；次堆區石料最大粒徑不超過800mm，小于5mm含量不超過10%，含泥量小于5%,設計孔隙率不超過24%，分層填筑厚度不超過1.2m。該壩填筑完成后，對其主堆區、次堆區填筑料含泥量、曲率系數、不均勻系數、孔隙率進行了檢測并對檢測結果進行了分析評價。本文列出了其中3組試樣的試驗結果。

2 含泥量檢測

含泥量即填筑料中粒徑小于0.075mm的顆粒含量。含泥量試驗采用篩析法。試驗前篩子的兩面應先用水潤濕，在整個試驗過程中應小心防止大于0.075mm顆粒流失。3組試樣各粒徑含量試驗結果見表1，顆粒級配曲線見圖1。

根據表1，3組試樣小于0.075mm的顆粒含量均為0.1%，即3組試樣的含泥量均為0.1%。

3 曲率系數、不均勻系數檢測

曲率系數是反映土的粒徑級配累計曲線的斜率是否連續的指標系數；不均勻系數反映大小不同粒組的分布情況，以判斷土粒度級配是否良好的指標之一。曲率系數是描述級配累積曲線分布的整體形態，反應曲線的斜率是否連續，而級配越均勻，則該級配越不良好，在曲率系數曲線越平緩時，級配越好，那么說明在較粗的粒間空隙越被較細粒的顆粒所填充，因而土的密實度較好，相應的地基土強度和穩定性越好。

曲率系數和不均勻系數計算如下：

式中：Cc—曲率系數；

Cu—不均勻系數；

d10—有效粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑小于該粒徑的土含量占總質量的10%；

d30—顆粒大小分布曲線上的某粒徑小于該粒徑的土含量占總質量的30%；

d60—限制粒徑，顆粒大小分布曲線上的某粒徑小于該粒徑的土含量占總質量的60%。

計算結果見表2。

表1 顆粒粒徑含量成果表

表2 曲率系數及不均勻系數計算結果

圖1 顆粒級配曲線

4 孔隙率檢測

堆石壩填筑料的顆粒粒徑差別較大，填筑的過程實際上就是顆粒被壓縮和顆粒間的孔隙被充填的過程。孔隙率反映了壩體填筑后填筑料被壓縮和被充填的情況，是壩體壓實質量控制的主要參數。目前孔隙率還不能直接檢測，只能通過檢測填筑料的干密度、顆粒比重，通過計算公式計算得出，其計算公式如下：

表3 干密度試驗成果表

表4 土粒比重試驗結果

表5 孔隙率檢測結果

式中：ρd—實測干密度值，g/cm3；

ρω—水比重；

Gs—顆粒比重。

4.1干密度試驗

堆石壩填筑干密度可以使用灌水（砂）法、核子密度儀法、附加質量法或瑞雷波法檢測。后3種方法均需要首先取得一定樣本量的該方法測得的參數以及現場灌水（砂）法測得的干密度值，并將之建立相關關系公式，以此推求填筑料的干密度值。后3種方法雖然在相關關系建立后，存在檢測效率高、對填筑體無破壞作用的優點，但在建立相關關系時需要有一定數量的樣本量，這個過程較為費時，在檢測工作量不大時使用上存在困難。本文干密度檢測考慮到填筑料的粒徑較大，灌水（砂）法檢測需要開挖的探坑較大，使用灌砂法時需要的標準砂用量較大，現場檢測難度加大。綜上所述，現場干密度檢測選用灌水法。現場灌水法試驗成果見表3。

根據試驗結果，1＃、2＃、3＃試樣干密度值分別為2.07g/cm3、2.09g/cm3、2.10g/cm3。

4.2比重試驗

根據篩分結果，試樣粒徑大于5mm，且粒徑大于20mm顆粒的含量大于10%，此次采用虹吸管法和比重瓶法分別對大于等于5mm和小于5mm的顆粒進行比重試驗，并取其加權平均值作為填筑料的顆粒比重，試驗結果見表4。

根據顆粒含量進行加權平均后，1#、2#、3#試樣的顆粒比重均為2.65。

4.3孔隙率計算

根據比重及干密度試驗成果計算出的孔隙率見表5。

5 結語

（1）上述檢測結果反映該工程填筑料的均勻性存在一定的差別，這從填筑料的顆粒級配曲線、含泥量、曲率系數和不均勻系數上均能反映。分析其原因主要是填筑料全部來自附近山體，巖體破碎采用炸藥炸開，導致不同填筑部位填筑料均勻性存在差別。

（2）堆石壩填筑料的粒徑一般較離散，在檢測時應根據不同粒徑選擇不同檢測方法。

（3）對于堆石壩填筑料等巨粒土或粗粒土的干密度檢測方法選取，需考慮填筑料的粒徑、檢測工作量、現場的檢測環境等因素。在條件許可時可以采用多種方法進行相互驗證

（專欄編輯：顧 梅）