某水电站砾质粘土的相关特性研究

代彦芹 DAIYan-qin；丁磊DING Lei；张林洪 ZHANG Lin-hong

（昆明理工大学津桥学院，昆明650106）

1 水电站基本情况

该水电站工程属于是一等工程，它的枢纽建筑物主要由砾质土心墙堆石坝、冲沙兼放空洞、引水系统等组成。其主要作用是发电，建成后不仅可以改善下游灌溉用水条件，还能够有效促进区域经济。

在工程开工前，对该水电站的砾质粘土心墙料进行了一系列土工试验分析，本文主要针对该电站砾质粘土的液塑限，不同击实功的击实特性研究两个方面的特性进行研究分析。

2 不同土料的液塑限变化规律

塑限是指可塑性与半固态的界限含水量，液限是指可塑性与液态的界限含水量。土的可塑性大小，是以处在可塑状态的界限含水量变化范围来衡量的。这个变化范围就是塑性指数。界限含水率试验所得的结果就是得出土料的液限，塑限并由两者之差得出塑性指数。

对该水电站的土料界限含水率试验的结果进行比较分析，试验结果见表1。

表1 不同颗粒含量与界限含水率结果表

从表1可以看出：

土料的塑限均小于砾质粘土中的含砾量，而液限则大于等于砾质粘土中的含砾量。

土料的液限和粘粒含量的具体关系是：粘粒含量：SJ26（46%）＜SJ8（47%）＜SJ10（49%）＜SJ25（50%）＜SJ19（52%）；液限：SJ26（30.8%）＜SJ8（32%）＜SJ10（32.7%）＜SJ19（45.6%）＜SJ25（47.5%）。

土料的塑限和粘粒含量的具体关系是：粘粒含量，SJ26（46%）＜SJ8（47%）＜SJ10（49%）＜SJ25（50%）＜SJ19（52%）；塑限，SJ26（15.4%）＜SJ8（17.5%）＜SJ10（18.5%）＜SJ19（22.7%）＜SJ25（25.4%）。

对于SJ25的粘粒含量小于SJ19的粘粒含量，而SJ25的塑限和液限却大于SJ19的塑限和液限，因为无论何时实验总是存在误差的，且土料具有自身独特的性质。

在这次试验中，粘粒含量，SJ26（46%）＜SJ8（47%）＜SJ10（49%）＜SJ25（50%）＜SJ19（52%）；塑性指数，SJ10（14.2）＜SJ8（14.5）＜SJ26（15.4）＜SJ25（22.1）＜SJ19（22.9）。SJ8，SJ10，SJ25的粘粒含量基本相同，故塑性指数的差别也不是很大，不超过1.2。其试验结果基本还是符合“粘粒含量与土料的塑性指数之间近似的成直线关系”这种关系的。

3 相同级配不同击实功下击实成果的变化规律

3.1 击实试验原理

击实试验就是改变土原来的质量密度，使其比原状土的质量密度增高，减小孔隙使土颗粒之间接触更紧密，增大渗透阻力，减小渗透性。分为轻型击实和重型击实两种，设计时按实际工程需要和所要求的压实系数进行选择。

影响击实试验的因素主要包括：土的均匀性；湿法与干法；土样的重复使用；制样时含水量的影响；余土高度的影响；装料、表面刮平的影响；锤击速度的影响；经验因素的影响；轻重型试验要求的影响等。

3.2 击实试样的制备

击实试验试样的配制一般是根据土的塑限来估计最优含水率，并以2%～3%间隔上下各取两点获得的。

在该水电站土料试验中，制样与实际的含水率见表2。

表2 某土料的击实制样

3.3 相同级配不同击实功的影响

对于相同砾质粘土来说，如果级配相同，选择轻型或重型击实功进行击实试验，最优含水率和最大干密度的变化规律也是不同的。随着击实锤重量的增加，最大干密度也随之增加，而最优含水率就会减小，另外，最大干密度和最优含水率还和击实锤的击数、击实筒体积、击实锤的尺寸等有着直接的关系。

3.4 该水电站砾质粘土不同击实功的试验

在对该水电站土料进行土工试验时，因工程需要，特对料场的土料进行了三种不同击实能量的击实试验。

试验结果见表3～表5。对比表3～表5中击实成果，可以看出：①随着击实功不断地增加，最大干密度在不断地增加：重型击实试验＞中型击实试验＞轻型击实试验；最优含水率却在不断地减小：重型击实试验＜中型击实试验＜轻型击实试验。

②随着击实功的增加，最大干密度增加的程度在减小，最优含水率减小的程度也在减小。

4 结论

①土料的塑限均小于砾质粘土中的含砾量，液限均不小于砾质粘土中的含砾量；随着粘粒含量的增加，土料的液限和塑限在不断的增加；粘粒含量与土料的塑性指数之间近似的成直线关系。

表3 击实试验结果

表4 击实功不同的最大干密度比较表

表5 击实功不同的最优含水率比较表

②随着击实能量增加，最大干密度不断地增加，但增加的速率刚开始比较快，之后缓慢；随着击实能量增加，最优含水率不断的减小，但减小的速率刚开始也是比较快，之后缓慢的。工程最终采用值以实测结果为准。

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