三点击实法在石佛寺水库均质土坝中的应用

王修娟

(辽宁省石佛寺水库管理局，辽宁 沈阳　110166)

三点击实法在石佛寺水库均质土坝中的应用

王修娟

(辽宁省石佛寺水库管理局，辽宁 沈阳110166)

【摘要】本文通过介绍石佛寺水库均质土坝填筑中三点击实试验法的基本操作，证实了采用三点击实试验法对土方填筑进行质量控制不仅操作简便，而且还能快速地确定填土的压实度及最优含水率与现场填土含水率的差值，从而保证了施工质量和施工进度。

【关键词】三点击实法； 石佛寺水库； 均质土坝； 应用

1工程概况

石佛寺水库是辽河干流上唯一的一座大型控制性水利工程，坝址位于沈阳市新城子区黄家乡和法库县依牛堡乡，距沈阳市区约40km，设计总库容为1.85亿m3，滞洪库容为1.60亿m3，控制流域面积16.48万km2。石佛寺水库属于平原型水库，由主坝、副坝、泄洪闸等建筑物构成；其中，主坝为均质土坝，坝顶宽6m，平均坝高12.1m，上下游边坡均为1∶3，全长12.443km。

设计要求土方填筑压实度指标为0.98。为了保证施工质量和施工进度，最终确定采用《碾压式土石坝施工规范》(DL/T 5129—2001)中规定的三点击实法作为土坝质量控制方法，并要求算出最优含水率与填土含水率的差值。

三点击实试验法分为图解法和数解法，本文采用“数解法”对试验数据进行分析。

2试验原理

在不同的含水率下，用相同的方法对土料进行击实，就可以得到含水率与相应的干密度的关系曲线。当含水率较低时，击实干密度随着含水率的增加而增大；当干密度达到某一最大值后，击实干密度随着含水率的增加反而减小，此时的干密度为最大干密度，对应的含水率为最优含水率。三点击实试验就是根据这个原理，通过不同含水率和相应湿密度的关系，得到最优含水率与最大湿密度，并计算出现场压实度。

(1)

式中D——填料的压实度；

ρdmax——室内击实试验求得的最大干密度；

三点击实法就是通过现场取样，测出现场湿密度，再引入参数Z(加水量与加水前湿土重的比值)，用数解法求得变换后的标准击实最大湿密度后，通过公式(1)，求出压实度。

3.1加水条件下三点击实法操作方法

在施工现场测定填土的湿密度ρf，同时取环刀周围的填土，并将其分成三份，在保持其含水率不变的情况下，分别做如下操作：

(2)

(3)

e.对于以上计算，可以用抛物线方程式进行校核。用Excel拟合曲线峰值所对应的横坐标为ωop，即最优含水率；峰值所对应的纵坐标为ρm，即最大变换湿密度。在试验中忽略其他因素，比如： 试验仪器和击实方法等的影响，理想状态下的抛物线应为： 曲线f(x)满足二项式y=f(x)=ax2+bx+c(其中a<0)。其峰值处有

3.2三点击实试验加水情况下举例

三点击实试验加水情况下试验数据如表1所列、图1所示。

表1　填土加水条件下三点击实试验记录

对于以上计算的ρm和Zm，可以用抛物线方程式进行校核。在用Excel绘制的加水率与变换湿密度的图中，显示出抛物线和回归公式，理想状态下的曲线在该区间应满足二项式f(x)=ax2+bx+c(其中a<0)。其峰值处有

=(-187.5)×0.0212+7.75×0.021+2.01

=2.09

可见，两种计算方法所得的结果是一致的。

3.3加、减水条件下三点击实法操作方法

取土方法及前两步操作同加水条件下三点击实法的操作，其变化处如下：

3.4三点击实试验加、减水情况下举例

三点击实试验加、减水情况下试验数据如表2所列、图2所示。

表2　填土加、减水情况下三点击实试验记录

图2　桩号BA2+400第三层土，轴线上10m三点击实试验曲线

=1.98

最优含水率与填土含水率的差值计算也可以利用公式(3)计算，但必须要将计算结果加“最大减水量”，所以

用抛物线方程进行校核

+1.98=1.98

同样，再用公式(1)计算压密度。

3.5减水条件下三点击实法操作方法

4加减水操作中常见的问题及解决办法

4.1形成反弧线

4.2三点不能形成凸线

当填土的含水率过低，加水量增加到4%时，土样含水率还未超过最优含水率，这时，随着水量的增加，击实密度也在变大，曲线呈上升趋势，会出现曲线无拐点，不能形成三点凸线现象。此时应在土料场进行加水。

当填土的含水率过高，加水量减到2%时，土样含水率还未低于最优含水率，这时击实曲线也不能形成三点凸线。此时应在土料场对土料采取翻晒等措施。

5石佛寺水库三点击实试验总结

土坝填筑施工往往是高强度、快速连续的施工作业。在土坝施工过程中，如果采用“环刀”取样法测量土的干密度，要测定含水量，再计算出压实度，大约需要6h。而三点击实试验不需测含水量，从现场取样到土体压实度结果出来，仅需要40min。所以，采用三点击实法可以节省大量的试验时间，避免了因等待试验结果而造成坝体填筑停工现象的发生，加快了土方填筑的施工进度，也保证了工程施工质量。

石佛寺水库主坝长12.443km，土方填筑量为93万m3，要求三点击实抽样检验频率为每200～500m3土取一组，石佛寺水库共做三点击实试验3403次。测得压实度最大值为101.4，最小值为96.8(按规定： 不合格样不得集中，最小压实度不低于设计值的98%，且压实度合格)，平均值为98.9，合格率为99.6%，满足设计要求。

6结语

三点击实法最大的优点在于不需要测定填土的含水率，仅需做三种不同含水率的击实试验，测定三个击实湿密度，就可快速确定填土的压实度及最优含水率与现场填土含水率的差值。石佛寺水库均质土坝填筑过程中采用这种试验方法后，缩短了土料检测的时间，既加快了施工进度，又保证了施工质量，为工程的顺利实施奠定了基础。

参考文献

[1]钱家欢.土力学[M].第二版.南京： 河海大学出版社，1995.

[2]张林明,尚恒勇,魏明.三点击实试验在水库围坝工程质量控制中的应用[J].水利技术监督,2012(4):4-7.

[3]谢志平,魏光银.三点击实法在东湖水库围坝填筑过程中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报，2012(3):16-20.

[4]DL/T 5129—2001碾压式土石坝施工规范[S].

中图分类号：TV641.2

文献标志码：B

文章编号：1005-4774(2015)04-0044-04

Application of three-point compaction method in Shifosi Reservoir
homogeneous earth dam

WANG Xiujuan

(LiaoningShifosiReservoirManagementBureau,Shenyang110166,China)

Abstract：In the paper, basic operation of three-point compaction method in Shifosi Reservoir homogeneous earth dam filling is introduced for confirming that three-point compaction method can be adopted for controlling quality in earthwork filling conveniently. The method can also be used for rapidly determining the filled soil compaction and the difference value between optimal water content rate and site filling water content, thereby ensuring construction quality and construction schedule.

Key words：three-point compaction method; Shifosi Reservoir; homogeneous earth dam; application