昔格达土用于坝体防渗料试验研究

宋为广 杜妍平

(1.四川省水利水电勘测设计研究院，四川 成都 610072； 2.成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

·水利工程·

昔格达土用于坝体防渗料试验研究

宋为广1杜妍平2

(1.四川省水利水电勘测设计研究院，四川 成都 610072； 2.成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

通过室内试验，确定了昔格达土的物理力学性质，探讨了昔格达土作为坝体防渗料的适应性，同时根据现场碾压试验，确定了适宜的碾压参数，为相似工程提供借鉴和科学依据。

昔格达土，均质坝，防渗料，碾压试验

0 引言

四川西部攀枝花、西昌地区广泛分布一套第四纪早期静水湖相沉积物——昔格达组地层。昔格达组地层主要是由浅黄色、肉红色、灰黑色粘土层与浅黄色细砂层呈韵律互层组成,以浅黄色粘土层和细砂层互层为主[1]。

昔格达组地层常形成众多的滑坡,成为国内有名的易滑地层,由于它的这种特性,使人们对利用其作为土料也望而生畏[2]。

梅子箐水库扩建工程将昔格达土作为坝体防渗料，在国内尚属首例。

本文依托梅子箐水库扩建工程情况，对其昔格达土作为坝体防渗料的物理力学性质、碾压试验参数等进行了研究和讨论，以期对相关工程提供指导和借鉴意义。

1 工程概况

攀枝花市西区梅子箐水库扩建工程位于金沙江北岸一级小支流——拉罗箐沟上，坝址位于西区格里坪镇，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，总库容2 069.2万m3，推荐坝型为昔格达均质坝。

2 料场基本物理力学性质试验

2.1 化学分析

土样化学分析成果见表1[3]。

土样的可溶盐含量为0.04%～0.06%，有机质含量为0.03%～0.08%，pH为8.2～8.6，硅铝比为3.86～3.97，均符合规范[4]对坝体防渗料的技术要求。

表1 昔格达土料化学分析试验成果表

2.2 物理性质

取料场不同部位共计12组试样进行室内试验，其基本物理性质见表2，由试验可知料场昔格达土为非分散性，非膨胀性土，定名为低液限粘土。

2.3 击实特性

击实试验采用标准击实，击实能力为592.2 kJ/m3。通过试验，料场12组试样室内击实的最优含水率为17.8%～19.0%，最大干密度为1.65 g/cm3～1.71 g/cm3。

2.4 渗透及力学性质

表2 昔格达土料物理性质试验成果表

表3为料场昔格达土渗透及力学性质试验成果，控制干密度按压实度0.97计算。土样渗透系数为7.2×10-6cm/s～3.7×10-5cm/s，平均为1.0×10-5cm/s，为微透水～弱透水土料。压缩系数a1-2介于0.1 MPa-1～0.5 MPa-1之间，为中等压缩性土。三轴剪切粘聚力c值介于11.1 kPa～33.8 kPa之间，相应摩擦角Φ介于27.2°～34.1°之间，具有一定的抗剪强度。

通过昔格达土的室内试验结果表明，昔格达土的化学组成、物理力学性质符合规范[5]对均质坝土料技术要求，能够作为均质坝土料。

表3 昔格达土渗透及力学性质试验成果表

3 现场碾压试验

根据昔格达土作为路基工程填料的经验[6]，现场压实机械采用振动凸块碾，功率140 kW，工作质量26 t，频率28 Hz/33 Hz，震幅1.95 mm/0.9 mm，激振力430 kN/290 kN，按2 km/h～3 km/h的速度碾压。取土方式为立面取土，保证土料均匀。土料经自卸汽车运输至试验区再经推土机进行摊铺。

3.1 最佳松铺厚度的确定

根据昔格达土的特性[6],选择松铺厚度30 cm，35 cm，40 cm，45 cm不同碾压遍数下分别试验，碾压时含水率控制在室内试验最优含水率附近。

图1为不同碾压遍数下，松铺厚度与干密度的关系图。从图1中可以看出，随着松铺厚度的增加，压实度先增加，达到峰值后逐渐减小。这是由于采用26 t振动凸块碾，松铺厚度较薄时，碾压土层容易碾压剪切破坏，达不到密实效果，松铺厚度较厚时，单位体积击实功将减小。因此本工程推荐最佳松铺厚度为40 cm。

3.2 现场碾压最优含水量确定

根据料场天然含水率及室内最优含水率，在最佳松铺厚度40 cm下，分别控制土料含水率为9%，12%，14%，17%，20%进行碾压试验。图2为不同含水率，不同碾压遍数的碾压试验成果。从图2中可以看出含水率在16%～19%之间时，压实度能达到95%以上。料场天然含水率偏低(8%～13%)，必须在料场进行加水。由于昔格达土料本身保水性较差，在料场采用堆体上部挖水坑浸水，如图3所示，外围一定范围内进行开挖的加水方式比较

理想，可以保证土料加水均匀，保证加水后土料含水率控制在最优含水率范围内。

3.3 最佳碾压遍数的确定

在摊铺厚度40 cm，控制含水率在16%～19%之间，分别进行碾压遍数8，10，12，14的复核试验。图4和图5分别为压实度和渗透系数随碾压遍数变化曲线图，从图4，图5中可以看出随着碾压遍数增加压实度先增大，在10遍左右出现峰值后逐渐下降，渗透系数也在10遍左右时取得最小值，结果吻合。分析原因在碾压遍数较低时随着碾压遍数增加，碾压越密实，达到一定值，碾压遍数较高，土体容易产生剪切破坏，土体较难密实。因此本工程推荐碾压遍数为10遍。

由碾压试验结果分析,采用26 t振动凸块碾，松铺厚度为40 cm，控制含水率为16%～19%之间，碾压遍数为10时,碾压后干密度1.67 g/cm3，压实度100%，渗透系数2.96×10-5，可以以此作为施工建议的参数。

4 结语

通过对昔格达土基本物理力学试验，表明昔格达土具有中等压缩、一定的抗剪强度和微～弱透水性，适宜作为均质坝防渗料。现场填筑宜采用立面取土，大于18 t振动碾。在松铺厚度40 cm，含水率16%～19%之间时，碾压10遍时取得最佳碾压效果。

[1] 郝刚立，王维早.泥岩含量对昔格达土路基强度指标的影响[J].长安大学学报，2010,30(2)：53-57.

[2] 周洪福，聂德新，钟华介.昔格达土用作高速公路路基填料的工艺试验[J].成都理工大学学报，2013,40(1)：59-64.

[3] 四川大学水利水电学院.××水库可行性研究阶段筑坝材料试验研究报告[R].成都：四川大学水利水电学院，2012.

[4] SL 251—2015,水利水电工程天然建筑材料勘察规程[S].

[5] SL 274—2001,碾压式土石坝设计规范[S].

[6] 刘惠军，聂德新，孔凡兵.昔格达路堤填料的最佳碾压方式研究[J].路基工程，2010(1):109-111.

On dam anti-seepage material test with Xigeda soil

Song Weiguang1Du Yanping2

(1.SichuanWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstitute,Chengdu610072,China；2.ChengduSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,Chengdu610072,China)

According to the indoor tests, the paper identifies the physical dynamic properties of Xigeda soil, explores its adaptability for the soil as the dam anti-seepage material, and identifies the respective compaction parameter according to the site compaction experiment, so as to provide some reference for similar projects.

Xigeda soil, homogeneous earth dam, anti-seepage material, compaction test

1009-6825(2017)01-0228-02

2016-10-29

宋为广(1989- )，男，助理工程师

TV443

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