CN105220677A - 一种掺砾土料含水率的调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种掺砾土料含水率调节方法，包括以下步骤：确定细料的最优含水率；确定混合料的最优含水率；确定补水量；现场补水。鉴于大型水电工程中高土料心墙堆石坝掺砾后含水率偏低不能直接上坝的问题，结合土力学及试验手段，对掺砾土料的补水给出了明确的数量依据和施工方法，本发明的含水量调节方法详实有序，不仅能够解决掺砾土料的补水问题，还可为类似工程的设计、施工提供技术支撑。

Description

一种掺砾土料含水率的调节方法

技术领域

本发明涉及一种掺砾土料含水率调节方法，主要适用于大型水电工程中的高土料心墙堆石坝等因掺砾引起的含水率调节等类似工程。

背景技术

对高心墙堆石坝而言，心墙料的颗粒组成直接影响大坝防渗体系的安全运行，特别对于粒径大于5mm的颗粒含量，在工程中控制较为严格；因为在土体的组成体系中，粒径大于5mm的颗粒构成土体的主要架构，小于5mm的颗粒填充其中，从而形成粗粒与细粒的有机结合。若土粒中大于5mm的颗粒含量偏低，则整个土体以细粒为主，不能形成粗粒与细粒相互充填的格局，土体适应应力与变形的能力将大大降低，进而不能适应高坝的运行。《碾压式土石坝设计规范》(DL/T5395-2007)明确规定：用于填筑防渗体的砾石土，大于5mm的颗粒含量不宜超过50%，一般工程中将大于5mm的颗粒含量控制在30%~50%之间。

但在实际工程中，用于心墙的土料以全强风化土或坡积体等为主，大于5mm的颗粒含量往往偏低，类似土料作为高心墙坝料就存在较大的风险，需要进行掺砾；由于掺入的砾石几乎无水分附着其表面，从而引起掺砾后的混合土料含水率显著下降，达不到直接上坝的条件，因此在掺砾过程中需要进行补水以对混合土料的含水率进行调节。但补水环节涉及多方面的工作，在实际施工过程中给施工方带来诸多不便，不仅影响工程进度，施工质量也难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种掺砾土料含水率调节方法，为相关工程的设计、施工提供技术支撑。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种掺砾土料含水率的调节方法，包括以下步骤：

1）通过土料击实试验确定细料的最优含水率；

2）确定混合料的最优含水率；

3）确定补水量；

4）现场补水。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案：

所述步骤1）具体包括以下步骤：

1.1通过击实试验测出击实后土料试样的湿密度及含水率；

1.2根据湿密度和含水率，按公式（1）计算出土料试样的干密度，

(1)

式中，为干密度；为自然湿密度；为含水率。

1.3以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线；

1.4读取关系曲线上峰值处的最大干密度值，所对应的含水率即为最优含水率。

3、如权利要求1所述的一种掺砾土料含水率的调节方法，其特征在于：在步骤2）中，所述混合料的最优含水率通过土料击实试验或通过公式（2）确定，

(2)

式中，为细料含水率；为全料含水率；为砾石吸水率，为大于5mm砾石含量。

所述步骤3）具体包括以下步骤：

3.1根据式(3)确定混合土料中实际含水率；

(3)

3.2根据式(4)确定目标含水率；

(4)

3.3根据混合土料中的实际含水率和目标含水率，按照式(5)来确定补水的质量；

(5)

3.4根据质量公式，结合步骤3.1和3.3，按照式(8)来确定补水的计算公式；

(8)

所述步骤4）具体包括以下步骤：

4.1在土料的铺备工作完成后，在除第一层以外的铺料层表面采用洒水车按照相应的补水量进行补水；

4.2对最后一层采用人工补水的方法按照相应的补水量进行补水。

本发明的有益效果是：鉴于大型水电工程中高土料心墙堆石坝掺砾后含水率偏低不能直接上坝的问题，结合土力学及试验手段，对掺砾土料的补水给出了明确的数量依据和施工方法，本发明的含水量调节方法详实有序，不仅能够解决掺砾土料的补水问题，还可为类似工程的设计、施工提供技术支撑。

附图说明

图1是干密度与含水率的关系曲线图。

具体实施方式

本发明提供一种掺砾土料含水率的调节方法，具体包括以下步骤：

1）通过土料击实试验确定细料的最优含水率；

1.1细料的最优含水率需经过土料的击实试验确定，击实试验测出击实后试样的湿密度及含水率；

1.2根据湿密度及含水率计算出该试样的干密度。

1.3以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线，如图1所示。

1.4从击实曲线上可以看出，曲线上有一峰值，此处试样的干密度最大，为该土料的最大干密度，与最大干密度对应的含水率为其最优含水率，这说明当击实功一定，土料的含水为最优含水率时，土料能达到最优的击实效果。

2）确定混合料的最优含水率；

混合料最优含水率一般通过上述方法试验确定，也可通过下面公式进行简单计算：掺砾土料全级配的含水率与细料含水率呈直线关系，施工中可通过控制细料含水率来实现全级配料的含水率，细料与全料的最优含水率通过下式换算:

(2)

式中：为细料含水率；为全料含水率；为砾石吸水率，一般应用中按照5%取值计算；为大于5mm砾石含量，根据工程实际情况，试验得到的掺砾含量，高坝的含量一般控制在30~50%之间。

3）确定补水量；

掺砾土料补水量的确定，是根据混合土料的天然含水率及掺砾土料最优含水的控制范围确定的。假设x为补水的质量；为混合土料的实际含水质量；为混合土料的总质量；为目标含水率，即通过补水达到的可以直接上坝的含水率；为实际含水率，即土料的天然含水率；为补水前混合土料湿密度(容重)；为混合土料体积。则补水量公式推导如下：

混合土料中实际含水率表达式为：

(3)

目标含水率表达式为：

(4)

由(3)/(4)可得：

(5)

由(3)式得：

(6)

质量公式：

(7)

由(5)、(6)、(7)式得到补水计算公式：

(8)

4）现场补水；

在土料的铺备工作完成后，在铺料层的表面进行补水工作(第1层除外)，补水工作要连续，保证水分能够充分地渗入混合土料层，达到补水的效果，在每个料仓备料工作完成后，其最后1层的混合土料，由于不能承受重压，以免引起土料剪切破坏，故无法采用洒水车补水的方法进行补水，因此采用人工补水的方法进行补水。

假定在某工程中，在掺和料场备料仓检测混合土备料含水率平均为15.2%，经试验检测可直接上坝的最优含水率为17.7%，试验检测得到混合料的密度为1410，取混合料进行计算如下：

计算实际含水量

当时：

根据目标含水率，计算得到的加水量：

即：的混合土料含水率从15.2%提升至17.7%需要加水0.022kg，单位体积混合土料含水率由15.2%提升至17.7%需要加水：。

Claims (5)

1.一种掺砾土料含水率的调节方法，其特征在于：所述调节方法包括以下步骤：

1）通过土料击实试验确定细料的最优含水率；

2）确定混合料的最优含水率；

3）确定补水量；

4）现场补水。

2.如权利要求1所述的一种掺砾土料含水率的调节方法，其特征在于：所述步骤1）具体包括以下步骤：

1.1通过击实试验测出击实后土料试样的湿密度及含水率；

1.2根据湿密度和含水率，按公式（1）计算出土料试样的干密度；

(1)

式中，为干密度；为天然湿密度；为含水率。

1.3以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度与含水率的关系曲线；

1.4读取关系曲线上峰值处的最大干密度值，所对应的含水率即为最优含水率。

3.如权利要求1所述的一种掺砾土料含水率的调节方法，其特征在于：在步骤2）中，所述混合料的最优含水率通过土料击实试验或通过公式（2）确定，

(2)

式中，为细料含水率；为全料含水率；为砾石吸水率，为大于5mm的砾石含量。

4.如权利要求1所述的一种掺砾土料含水率的调节方法，其特征在于：所述步骤3）具体包括以下步骤：

3.1根据式(3)确定混合土料中实际含水率；

(3)

3.2根据式(4)确定目标含水率；

(4)

3.3根据混合土料中的实际含水率和目标含水率，按照式(5)来确定补水的质量；

(5)

3.4根据质量公式，结合步骤3.1和3.3，按照式(8)来确定补水的计算公式；

(8)。

5.如权利要求1所述的一种掺砾土料含水率的调节方法，其特征在于：所述步骤4）具体包括以下步骤：

4.1在土料的铺备工作完成后，在除第一层以外的铺料层表面采用洒水车按照相应的补水量进行补水；

4.2对最后一层采用人工补水的方法按照相应的补水量进行补水。