浅谈黔北红层泥岩作为泥岩心墙防渗料的适应性

2018-07-12陈亚林

水能经济 2018年7期

【摘要】目前在四川盆地地区的中小型水利水电工程中，泥岩防渗料已经成为常见的防渗体料源之一，而在黔北地区应用较少，像习水、赤水地区就分布有大量红层，如果将大面积红层利用起来做心墙防渗料，将为该地区建设当地材料坝节省大量工程投资。结合红层泥岩特点，通过赤水某水库大坝泥岩试验所得指标，对比规范相应指标值，是否满足设计规范对泥岩心墙防渗料的各项指标要求，来探讨黔北红层泥岩作为泥岩心墙防渗料的适应性。

【关键词】红层泥岩；心墙坝；泥岩防渗料

前言

泥岩防渗料是利用弱风化至微新鲜泥质岩类作为料源，和其他种类防渗料相比，具有就地取材的便利性，与级配可控压实性好的特点。根据规范所取工程实例，大多选取了侏罗系及白垩系中泥岩、含钙泥岩、粉砂质泥岩等作为防渗料源。刚好在黔北习水至赤水一带因大面积红层分布而缺少强度高的石料和较好的粘土防渗料，如果该区红层泥岩能作为较好的防渗料建坝，将为该地区建设当地材料坝节省大量工程投资，同时可利用大坝基础或隧洞等的开挖料，减少弃渣，保护环境，具较好的社会、经济效益。

1、红层的基本特性

红层是一种外观以红色为主色调的陆相碎屑沉积地层，大多数由侏罗系、白垩系、第三系泥岩、砂岩、粉砂岩等组成，偶有泥灰岩和砾岩。红层泥岩指其中的泥岩、粉砂质泥岩，特性为其颗粒易破碎、强度低、遇水后易崩解与软化。

2、规范要求质量技术指标及试验指标对比分析

规范中要求的质量技术指标有岩石饱和抗压强度≤15MPa，自由膨胀率≤40%，含水率与最优含水率的允许偏差为±3%，最大粒径小于300mm或碾压铺土厚度的2/3；击实后最大干密度大于1.8g/cm3，渗透系数小于1×10-5cm/s，大于5mm颗粒含量小于60%，小于0.075mm颗粒含量大于15%，黏粒含量大于8%。

赤水市某水库工程料场的强风化和弱风化岩石作为料源试验资料，料源基岩为侏罗系中统沙溪庙上亚组（J2s2）紫红色粉砂质泥岩为主，夹三层砂岩及粉砂岩。

岩样指标：粉砂质泥岩干密度2.55～2.56g/cm3，饱和密度2.58～2.59 g/cm3，含水率1.59～2.08%，饱和吸水率2.45～2.92%，弱风化干抗压强度17.7～23.2MPa，饱和抗压强度8.5～9.6 MPa。

强风化泥岩试验指标：自由膨胀率24%～29%；水溶盐含量0.046%～0.059%；击实后最大粒径均小于60mm，击实后大于5mm颗粒含量24.97%～38.12%，小于0.075mm颗粒含量18.52%～20.89%，黏粒（小于0.005mm颗粒）含量8.55%～9.80%，最优含水率10.2%～11.4%；最大干密度2.09～2.12g/cm3；渗透系数1.06×10-6～4.35×10-6cm/s。

弱风化泥岩试验指标：自由膨胀率24%～30%；水溶盐含量0.049%～0.054%；击实后最大粒径均小于60mm，大于5mm颗粒含量34.70%～46.82%，小于0.075mm颗粒含量15.18%～17.76%，黏粒（小于0.005mm颗粒）含量8.40%～9.29%，最优含水率9.8%～10.9%；最大干密度2.12～2.17g/cm3，渗透系数6.34×10-6～9.57×10-6cm/s。

通过试验值与规范要求质量技术指标对比，除岩样天然含水率与压实后最优含水率相差较大外，强、弱风化泥岩均能满足规范要求，通过上坝前洒水控制含水率，黔北红层泥岩具备作为泥岩心墙防渗料的条件。但是，室内试验条件与实际施工条件存在较大差异，建议在施工工程中通过现场试验进一步确定各项参数指标，并在填筑过程中严格检测确保施工质量。

3、泥岩防渗料在工程应用中需注意事项

（1）料源控制。红层泥岩中一般夹砂岩、粉砂岩等，选择料场时应选择连片泥岩分布区，避开砂岩、粉砂岩大片分布区；由于泥岩易风化崩解，上坝前应至少提前一个月进行开采、洒水、翻晒、反复干湿循环，加快崩解进行级配控制，必要时机械破碎。

（2）粒径级配控制。泥岩料级配（尤其是<0.075mm含量及<5mm含量）是否满足要求，直接影响心墙的防渗性能。根据碾压试验，在上坝前控制< 5 mm的颗粒质量分数在 40%～45%，可保证在凸块震动碾碾压后小于 5 mm的颗粒质量分数达到 50%。

（3）控制含水率。由于红层泥岩自然含水率较低，在上坝前需人工洒水调节含水率在最优含水率的±3%

4、结论

（1）黔北红层泥岩经人工适当处理后适宜作为泥岩心墙防渗料。

（2）施工过程中，注意料源、级配、含水率等的控制。

（3）黔北紅层分布广泛，

还需进一步研究该区红层特性，如果红层泥岩作为防渗心墙材料在该区工程建设中应用成功，将为该材料在该区的推广积累许多宝贵经验，并具有显著的社会效益与经济效益。

参考文献：

[1] SL 251-2015 水利水电工程天然建筑材料勘察规范[S].

[2] 王智猛.红层泥岩及其改良土填筑高速铁路路基适应性及工程技术研究[D].成都：西南交通大学，2008.