化学论文发表：西大洋水库主坝褥垫排水体填筑所用砂砾料的制备

西大洋水库主坝褥垫排水体填筑所用砂砾料的制备
　　于志虎
　　（河北省水利工程局河北石家庄050021）
　　摘要西大洋水库主坝褥垫排水体填筑为水库主坝除险加固的施工项目，设计填筑工程量为3万m3。填筑所用料为砂砾料，填筑材料的一个主要设计指标为不均匀系数≤1020。业主指定料场的砂砾料不均匀系数达不到设计要求，通过向砂砾料中掺加40%的砾石，改善了砂砾料的级配，砂砾料的不均匀系数达到了设计要求，比采用筛分法生产砂砾料工艺简单，节约了施工成本。
　　关键词砂砾料褥垫排水体不均匀系数
　　一、工程简介
　　西大洋水库位于河北省唐县境内大清河南支唐河出山口处。西大洋水库主坝除险加固施工的一个主要项目为褥垫排水体填筑。褥垫排水体填筑从主坝桩号0+540到主坝1+030，填筑高程从97.38到102.35（1985国家高程基准），平均填筑厚度为3m，填筑工程量为3万m3。
　　二、褥垫排水体所用砂砾料的设计要求
　　褥垫排水体填筑所用砂砾料的设计要求为：应具有良好的级配，料中粒径小于0.075mm的颗粒含量应不超过5%，5mm以上粒径含量应大于70%，不均匀系数应小于1020，最大粒径不宜大于20cm，且不得大于填筑层厚的2/3；应质地致密，颗粒形状要求无片、针状颗粒，不得含有杂草、树木、树根等有害物质；具有较高的抗水性、不易溶性，还要能抗冻融和风化，不能用风化料，其软化系数不小于0.75-0.85；填筑砂砾料压实后渗透系数要求不小于1×10-3cm/s。
　　在业主指定的砂砾料场取样后，送到具有资质的试验室检验，试验结果为砂砾料的各项指标除不均匀系数外均满足设计要求，不均匀系数大于20，不满足设计要求，料场的砂砾料必须经过处理才能使用。
　　三、业主指定料场的砂砾料不均匀系数的实际情况
　　业主提供的砂砾料场长度为400多米，宽度平均为100多米，可供开采的砂砾料工程量约为10万m3。
　　为了摸清料场的砂砾料不均匀系数的实际情况，在现场做了两次筛分试验。
　　第一次试验：将料场表面的土层和杂草清理干净后，在料场随机取样3次，烘干后通过筛分得到以下数据。
　　

取样筛分数据表1

　　根据筛分数据绘制颗粒大小分布曲线，如图所示（图中曲线为样品1的颗粒分布曲线）

不均匀系数的计算公式为：Cu=d60/d10
　　有效粒径d10：小于某粒径的土粒重量累计百分数为10%时相应的粒径称为有效粒径d10
　　限定粒径d60：小于某粒径的土料重量累计百分数为60%时相应的粒径称为限定粒径d60
　　不均匀系数Cu：d60与d10的比值反映颗粒级配的不均匀程度，称为不均匀系数。
　　根据绘制曲线查得相应的d60与d10，计算出样品的不均匀系数。
　　工程上把Cu5的土看作是均匀的，Cu10的土是不均匀的，即级配良好的。
　　曲率系数Cc：说明累计曲线的弯曲情况，分析土粒度成分的组合特性
　　Cc=d230/d10d60d30为相应累积含量为30%的粒径值
　　Cc值在13之间的土级配良好，Cc值小于1或大于3的土，累积曲线都明显弯曲（凹面朝下或朝上）而呈阶梯状，粒度成分不连续，主要由大颗粒和小颗粒组成，缺少中间颗粒。
　　样品1不均匀系数为39，样品2的不均匀系数为51.3，样品3的不均匀系数为59.0。不均匀系数均超过20。
　　第二次试验：为了全面摸清砂砾料场的不均匀系数的实际情况，在料场中间挖一坑，深度为3m,在坑底部取样品4。又在料场按照场地均匀布置5个取样点，每个点用挖掘机挖坑，坑深3m，坑挖好后，从坑底部沿着坑壁向上一直到坑壁顶部全断面取样，使所取样品反映开挖断面的真实情况，分别为样品5、6、7、8、9。样品筛分数据如下
　　取样筛分数据表2
　　颗粒分布 质量（kg） 小于某粒径质量(kg) 小于某粒径百分比(%)
　　 取样4 取样5 取样6 取样4 取样5 取样6 取样4 取样5 取样6
　　200mm以上 0 0 0 143.1 72.4 63.8 100.0 100.0 100.0
　　100200mm 19.2 9.3 9.5 143.1 72.4 63.8 100.0 100.0 100.0
　　60100mm 16.7 11.4 4.1 123.9 63.1 54.3 86.6 87.2 85.1
　　2060mm 36.7 19.5 19.3 107.2 51.7 50.2 74.9 71.4 78.7
　　520mm 19.3 11.8 9.2 70.5 32.2 30.9 49.3 44.5 48.4
　　25mm 8.6 5.8 5.3 51.2 20.4 21.7 35.8 28.2 34.0
　　0.22mm 28.5 10.8 10.7 42.6 14.6 16.4 29.8 20.2 25.7
　　0.250.5mm 6.0 1.4 2.4 14.1 3.8 5.7 9.9 5.2 8.9
　　0.25mm以下 8.1 2.4 3.3 8.1 2.4 3.3 5.7 3.3 5.2
　　
　　取样筛分数据表3
　　颗粒分布 质量（kg） 小于某粒径质量(kg) 小于某粒径百分比(%)
　　 取样7 取样8 取样9 取样7 取样8 取样9 取样7 取样8 取样9
　　200mm以上 0 0 0 95.4 64.6 67.9 100.0 100.0 100.0
　　100200mm 10.4 16.1 14.2 95.4 64.6 67.9 100.0 100.0 100.0
　　60100mm 20.0 6.5 8.0 85.0 48.5 53.7 89.1 75.1 79.1
　　2060mm 22.7 15.4 14.6 65.0 42.0 45.7 68.1 65.0 67.3
　　520mm 14.0 8.3 8.4 42.3 26.6 31.1 44.3 41.2 45.8
　　25mm 6.9 4.7 4.1 28.3 18.3 22.7 29.7 28.3 33.4
　　0.22mm 12.3 9.4 12.2 21.4 13.6 18.6 22.4 21.1 27.4
　　0.250.5mm 3.6 1.6 2.5 9.1 4.2 6.4 9.5 6.5 9.4
　　0.25mm以下 

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