引江濟淮工程天然建筑石料場儲量估算及質量評價

徐宜飛

（安徽省水利水電勘測設計研究總院有限公司，安徽 合肥 230022）

引江濟淮工程是淮河、長江流域及全國水資源綜合規劃中明確提出的由長江下游向淮河中游地區跨流域補水的重大水資源配置工程，是全國172 項重大水利項目的標志性工程。

根據初設文件，建設本工程樞紐建筑物所用砂石料均采用外購方式，前期勘察階段對本工程外購所需的砂石料場進行了詳細調查，并進行了相關的物理力學性試驗工作，考慮到引江濟淮工程沿線前期所調查的石料場部分已處于關停狀態，為滿足本工程粗骨料需求，建設單位擬使用巢湖某礦山的石料軋制粗骨料，現開展該料場石料調查研究，對料場石料儲量進行估算，并選取具有代表性的石料，進行室內試驗以評價其質量。

1 概述

巢湖某礦山根據料場的具體分布位置，從西向東依次可分為PS 石料場、DS 石料場以及GS 石料場。PS 石料場位于東側山脊，該山脊走向為近南北向，山脊高程150～188m，兩側山坡原始坡度約為25°～30°，該料場北端由于開采石料，形成了一個大坑口（稱為B 坑口），該坑口已開采至75m 高程，坑口底部面積約1.6 萬m2，另外在該石料場的東側山坡上尚分布有兩個小的采石坑口。

DS 石料場位于中部山脊，山脊走向為近南北向，山脊高程為95～125m，兩側山坡原始坡度為30°，該料場東側山坡由于開采石料，形成了三個較大的坑口，從北向南依次為A、C 及D 坑口，A 坑口已開采至45m 高程，坑口底部面積約為2.3 萬m2，C 坑口現已開采至50m 高程，坑口底部面積約為1.1 萬m2。C坑口東側緊臨D 坑口，D 坑口已開挖至52m 高程，坑口底部面積約為1.1 萬m2。

GS 石料場位于DS 料場東側山脊，該料場面積較大，山脊走向為近北東向，山脊高程為152～192m，料場內分布有兩條較大山溝，山溝下部一般45m 高程以下為坡積物。

2 儲量估算

2.1 儲量估算原則

黃龍組上、下段灰巖，船山組灰巖以及棲霞組第一段灰巖巖石強度較高，質量較好，夾層較少，可作為有用層，而其余地層夾泥巖、白云巖或其他夾層，儲量計算時不以考慮，另外棲霞組第二段灰巖為含燧石條帶（P1q2）灰巖，棲霞組第三段為微晶生物屑灰巖與含燧石結核灰巖互層（P1q3），含有燧石條帶或燧石結核灰巖SiO2含量較高，加工成粗骨料后則可能存在與水泥中的堿發生活性反應，在石料開采時亦難以分離出來，因此儲量計算時亦不考慮棲霞組第二段及第三段。

考慮到石料場表層局部淺層覆蓋，另外地表以下3～5m 巖溶較發育，屬表層強烈溶蝕風化帶，則儲量計算時將地表以下4m 作為無用層考慮，而4m以下巖溶率統一按5%考慮。

2.2 儲量估算方法

依據《水利水電工程天然建筑材料勘察規程》（SL251-2015）（以下簡稱《規程》），本次對該石料場儲量估算采用平行斷面法，即采用相鄰兩斷面的斷面面積平均值乘以斷面平均間距計算儲量的方法。

按照平行斷面法對該料場的PS、DS 以及GS 石料場分別進行計算如下：

PS 石料場有用層儲量為344.3 萬m3，無用層儲量為53.9 萬m3，考慮綜合巖溶率5%，則剝采比為21.7%；實際可開采方量考慮無用夾層5%，則實際可開采體積為344.3×（1-5%-5%）=310 萬m3。

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DS 石料場有用層儲量367.8 萬m3，無用層儲量38.7 萬m3，考慮綜合巖溶率5%，則剝采比為16.3%；實際可開采方量考慮無用夾層5%，則實際可開采體積為367.8×（1-5%-5%）=331 萬m3。

GS 石料場有用層儲量693.94 萬m3，無用層儲量132.78 萬m3，考慮綜合巖溶率5%，剝采比為25.4%；實際開采方量考慮無用夾層5%，則實際可開采體積693.94×（1-5%-5%）=625 萬m3。

根據以上三個料場的估算結果，三個料場實際可開采方量為1266 萬m3。

3 粗骨料質量評價

對該石料場石料選取具有代表性的試樣，開展室內試驗工作，試驗項目主要包含巖塊飽和抗壓強度、堿活性、以及粗骨料的堅固性、壓碎指標、硫酸鹽與硫化物含量等內容。

3.1 力學性能指標

本次石料場野外測繪期間，從所開挖的坑口中按不同巖性采取了部分巖塊進行單軸飽和抗壓強度試驗以及室內點荷載強度試驗，試驗成果見表1、表2。

表1 石料場巖芯抗壓強度試驗成果表

表2 石料場巖塊點荷載試驗成果表

3.2 物理化學指標

本次野外勘測期間在原采石坑口分別對棲霞組第一段瀝青質灰巖（P1q1）、黃龍組微晶灰巖（C2h2）以及黃龍組下段巨晶灰巖（C2h1）取樣進行骨料壓碎指標以及堅固性試驗，另外對每組巖塊進行了硫酸鹽及硫化物（SO3）含量測試，檢測試驗成果分別參見表3、表4。

表3 骨料壓碎指標及硫酸鹽、硫化物含量試驗成果表

表4 骨料堅固性試驗成果表

由表3、表4 可知，3 組骨料的堅固性指標及5組骨料硫酸鹽、硫化物含量均滿足《規程》以及《水工混凝土施工規范》（SL677-2014）（以下簡稱《規范》）中混凝土人工粗骨料質量技術標準要求，但壓碎指標較高，不能滿足《規范》的要求。

3.3 堿活性反應

堿活性反應是指混凝土骨料中堿活性反應物質與水泥中的堿（Na2O+K2O）發生反應并產生體積膨脹，從而引起混凝土開裂的現象。通常能產生這種反應的物質以凝膠形式的二氧化硅為主。該料場以沉積巖為主，沉積巖層如硅質巖中的蛋白石、玉髓、微晶～隱晶質石英；石英砂巖及硬砂巖中的微晶～隱晶質石英、應變石英；碳酸鹽巖中的灰質白云巖或白云質灰巖，硅質白云巖或硅質灰巖等均可能發生堿活性反應。

為工程安全考慮，本次石料場勘測時，在石料場原有坑口內對黃龍組巨晶及微晶灰巖（C2h）以及棲霞組第一段瀝青質灰巖（P1q1）共采取了4 組樣品進行堿活性試驗，堿活性試驗檢測成果見表5。

表5 堿活性試驗檢測成果表

由表5 可知，本次所取四組樣品，14 天的砂漿膨脹率均小于1%，均為非堿硅酸反應活性骨料。

4 結論

（1）采用平行斷面法對巢湖市某礦山石料場的三個石料儲量進行了估算，得出三個料場實際可開采方量為1266 萬m3。

（2）選取具有代表性的原巖及粗骨料試樣，進行室內力學性能、物理化學性能以及堿活性試驗。試驗結果表明：該料場骨料的飽和吸水率、硫酸鹽及硫化物含量、堅固性以及堿活性指標均符合《規程》以及《規范》的有關規定。

（3）該石料場原巖單軸抗壓強度離散性較大、部分強度值較低，粗骨料壓碎指標超標，不能滿足《規程》和《規范》的要求，故該料場不建議作為引江濟淮主體工程粗骨料料源。

（4）建議有關單位對該料場擴大取樣面，進一步研究料場骨料使用的可行性