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高土石坝天然砾石土料制备工艺研究

目录

一、立项背景 1

二、经济技术指标 3

三、创新点与技术难点 3

3.1创新点 3

3.2技术难点 4

四、研究总体思路 4

五、研究方法 5

六、主要研究成果 5

6.1料场复查与分区研究 5

6.2超径剔除工艺研究 11

6.3粗细料掺配工艺研究 27

6.4调含水工艺研究 40

6.5土料质量控制研究 46

6.6冬雨季施工保证研究 51

6.7安全与环保研究 52

七、经济效益和社会效益 54

八、应用情况和应用效果 55

一、立项背景

（1）目的和意义

土石坝又称当地材料坝，是由土料、石料等当地材料建成的一种经济型坝，是历史最为悠久的一种坝型，同时也是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种重要坝型。土石坝主要包括均质坝、心墙坝和混凝土面板坝等。因为堆石坝对心墙土料料等填筑料的需求量很大，大体积开采土料要面临的问题有:料源复勘设计、开采分区规划、土料质量分布不均匀、含水率调控、安全措施等问题。因此如何进行相应的施工组织规划在土石坝工程中显得十分重要。

本课题依托长河坝水电站项目砾石土心墙料开采制备过程，从料源开采起始，针对料场勘测分区、超径石剔除、粗细料掺配、含水率调控等关键环节展开研究，形成一套完整的高土石坝天然砾石土心墙料制备工艺。为以后类似条件下天然砾石土心墙料制备提供参考，具有重要的理论价值和工程意义。

（2）依托项目概况

课题依托长河坝水电站进行，砾石土心墙料全部来自汤坝土料场。该料场土料主要属冰积堆积含碎砾石土。地形坡度一般20°~30°,分布高程2015m~2550m，面积86.13万m2。据钻孔和井探揭露，该料场在深度上自上而下以及顺金汤河自上游向下游颗粒有逐渐变细的趋势，但变化不大，土料成份较单一，为含碎砾石土层。碎砾石成份以灰岩、大理岩、片岩以及石英为主，多呈棱角状~次棱角状。料场地下水位埋深一般大于15m，局部13.5m。表面耕植土(剥离层)厚0.2～2.2m，平均厚0.9m，底板0.3，表土30.2万m3。有用层厚一般7～16m，最小为2.6m，最大达20.2m，平均厚10.7m。按1：1.5开挖边坡总储量为717.2万m3,按1：0.5开挖边坡总储量为815.79万m3。土料天然密度2.06g/cm3,干密度1.86g/cm3,天然含水量平均值为10.7%，剔除明显偏离实际的大于15%和小于5%的试验值，其天然含水量统计平均值为10.2%，孔隙比0.45，塑性指数14.3，粘粒含量4.0%～18.0%，平均值9.86%，小于5mm颗粒含量35.0%～74.0%,平均值53.17%，小于0.075mm颗粒含量19.0%～45.0%,平均值28.6%，不均匀系数1800，曲率系数0.2。对土料采用2000KJ/m3击实功能进行试验，击实后最大干密度2.194g/cm3,最优含水量7.6%，最优含水量略低于天然含水量。土料破

坏坡降if10.59，破坏类型为流土，其渗透系数K=8.67×10-7cm/s～1.05×10-6cm/s，属极微透水，在0.8MPa～1.6MPa压强下，压缩系数av=0.016MPa，压缩模量Es=76.6MPa。其内摩擦角φ=28.3°~28.5°,c=0.030MPa～0.050MPa。设计提供的《大坝坝体填筑施工技术要求》规定砾石土心墙料技术指标如下：

（1）心墙防渗砾石土料中的水溶盐含量应小于3%，有机质含量应小于2%。（2）用于心墙防渗料的砾石土，其粒径、其颗粒级配应符合下列规定：①填筑料最大粒径不大于150mm或铺土厚度的2/3；粒径大于5mm的颗粒含量不超过50%、不低于30%；小于0.075mm的颗粒含量应大于15%；小于0.005mm的颗粒含量应大于8%；②颗粒级配应连续，并防止粗料集中架空现象。（3）心墙防渗土料的渗透系数应小于1×10-5cm/s，抗渗透变形的允许坡降应大于5，其渗透破坏型式应为流土。（4）心墙防渗土料的塑性指数宜大于10，小于20。（5）碾压后的砾石土心墙料压实密度以全料压实度和细料压实度进行双控制，全料的压实度应不低于0.97（击实功2688KJ/m3),土料P5含量分别为30%、40%、50%时压实后干密度分别不小于2.07g/cm3、2.10g/cm3、2.14g/cm3,其他P5含量土