CN110044770B - 一种砌体密度测定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种砌体密度测定方法，包括以下步骤：S1.布置若干钻孔，采用双管单动钻具取芯；S2.计算第j孔砌体初测密度ρj1；S3.计算第j孔砌体复测密度ρj2；S4.计算第j孔砌体密度ρj；S5.计算砌体密度ρ。该发明结合钻孔，通过一系列测量、试验、计算，最终测定砌体密度，思路新颖，成果可靠。

Description

一种砌体密度测定方法
技术领域
本发明涉及一种砌体密度测定方法，尤其是涉及一种堤坝砌体密度测定方法。
背景技术
砌体堤坝运行多年后，按现行管理办法规定应进行安全鉴定。在复核砌体大坝的结构稳定性时，砌体密度是一个重要参数。在地下水长期作用下，大坝砌体胶结材料如水泥砂浆将会被溶蚀，与施工期相比，后期砌体密度变化较大，未经复核不能直接采用原设计参数。对于已建成的坝体，目前现场测定砌体密度的方法是，在表层开挖深约1m、表面积约1m2的小坑，用灌水(砂)法测量小坑体积，砰称测量挖出的砌体质量，从而计算砌体密度。这种方法的缺点是：不能测定深层砌体密度。深层砌体由于受地下水溶蚀、砌体自身沉降、后期加固处理等因素影响比较大，有的砌体高度达几十米至百米，而深层砌体密度恰恰是工程技术人员最为关心的参数，也是一直困扰工程技术人员的问题。
安全鉴定时，常需要在坝体布设一定数量的钻孔以获取坝体坝基的渗透性、砌体材料结构强度等参数。现发明一种基于钻孔的测定砌体密度的方法，结合安全鉴定钻孔布置，在获取其他参数的同时，通过一系列测量、试验、计算，最终测定砌体密度。通过工程实例，验证了本方法可靠可行。该方法也可用于浆砌石挡土墙等砌体密度测定。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的缺陷，提供一种砌体密度测定方法，可为评价堤坝结构稳定性提供科学依据，思路新颖，操作方便。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种砌体密度测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.布置若干钻孔，采用双管单动钻具取芯；S2.计算第j孔砌体初测密度ρj1；S3.计算第j孔砌体复测密度ρj2；S4.计算第j孔砌体密度ρj；S5.计算砌体密度ρ。该发明结合钻孔，通过一系列测量、试验、计算，最终测定砌体密度，思路新颖，成果可靠。
为了进一步实现本发明，S2包括以下步骤：
S21.现场按各孔为单元，用砰称测量每孔岩芯箱的岩芯净质量mij(i＝1，2，…，n，n为第j孔岩芯箱总数，j＝1，2，…，k，k为钻孔总数)。mij为第j孔第i岩芯箱的岩芯净质量。
S22.现场按各岩芯箱测量岩芯平均直径Dij。每箱岩芯按深度随机测量3处直径，每处用游标卡尺读数3次，然后取均值作为该箱岩芯的平均直径。Dij为第j孔第i岩芯箱的岩芯平均直径。
S23.现场用钢尺实测第j孔第i箱岩芯长度Lij，计算平均取芯率(％)αij。
S24.第j孔第i岩芯箱岩芯密度按式(1)计算
Figure BDA0002060995310000021
式中，ρij1为第j孔第i箱岩芯密度；
mij为第j孔第i岩芯箱的岩芯净质量；
αij为第j孔第i箱岩芯平均取芯率(％)；
Lij为第j孔第i箱岩芯长度；
Dij为第j孔第i箱岩芯平均直径。
S25.第j孔砌体初测密度ρj1按式(2)计算
Figure BDA0002060995310000022
式中，ρj1为第j孔砌体初测密度；
ζj为第j孔岩芯综合磨损率，用以考虑块石与砂浆之间的不规则磨损，如崩落，掉块等，1％-3％，一般取2％；
n为第j孔岩芯箱数。
为了进一步实现本发明，S3包括以下步骤：
S31.对第j孔第i箱岩芯，现场分离岩芯块石及砂浆，分别测量块石质量mij块石测，砂浆质量mij砂浆测。显然有mij块石测+mij砂浆测＝mij。
S32.对第j孔第i箱岩芯，采取砂浆样，在室内测量砂浆密度ρij砂浆。
S33.由于在钻进过程中，砂浆磨损最为严重，块石较为坚硬，磨损很小，可忽略不计。第j孔第i箱岩芯中，实际砂浆质量mij砂浆实应加上这部分磨损质量，按式(3)计算
Figure BDA0002060995310000031
式中，mij砂浆实为第j孔第i箱岩芯中实际砂浆质量；
mij砂浆测为第j孔第i箱岩芯中实测的砂浆质量；
αij为第j孔第i箱岩芯取芯率；
Lij为第j孔第i箱岩芯长度；
Dij为第j孔第i箱岩芯平均直径；
ρij砂浆为通过取样在室内测量的砂浆密度。
S34.第j孔第i岩芯箱岩芯密度ρij2按式(4)计算
Figure BDA0002060995310000032
式中，ρij2为第j孔第i岩芯箱岩芯密度；
mij块石测为第j孔第i箱岩芯分离块石及砂浆后实测的块石质量；
ζj为第j孔岩芯综合磨损率。
S35.第j孔砌体复测密度ρj2按式(5)计算
Figure BDA0002060995310000033
式中，ρj2为第j孔砌体密度；
n为第j孔岩芯箱数。
为了进一步实现本发明，S4.第j孔砌体密度ρj按式(6)计算
Figure BDA0002060995310000034
为了进一步实现本发明，S5.砌体密度ρ按式(6)计算
Figure BDA0002060995310000041
有益效果
本发明通过布置少量钻孔及室内、室外试验，解决了深层砌体密度难以准确测定的技术难题，对堤坝安全鉴定结构稳定性复核提供了关键性的参数，思路新颖，操作方便。
附图说明
图1为本发明砌体密度测定方法的实施流程。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例一
如图1，本发明砌体密度测定方法：
步骤一，采用双管单动钻具取芯，砌体在钻进过程中材料磨损均匀。
步骤二，现场按各孔为单元，用砰称测量每孔岩芯箱的岩芯净质量miji＝1，2，…，n，n为第j孔岩芯箱总数，j＝1，2，…，k，k为钻孔总数)，mij为第j孔第i岩芯箱的岩芯净质量。
进一步的，现场按各岩芯箱测量岩芯平均直径Dij，每箱岩芯按深度随机测量3处直径，每处用游标卡尺读数3次，然后取均值作为该箱岩芯的平均直径，Dij为第j孔第i岩芯箱的岩芯平均直径。
进一步的，现场用钢尺实测第j孔第i箱岩芯长度Lij，计算平均取芯率(％)αij。
具体的，第j孔第i岩芯箱岩芯密度按式(1)计算
Figure BDA0002060995310000042
式中，ρij1为第j孔第i箱岩芯密度；
mij为第j孔第i岩芯箱的岩芯净质量；
αij为第j孔第i箱岩芯平均取芯率(％)；
Lij为第j孔第i箱岩芯长度；
Dij为第j孔第i箱岩芯平均直径。
进一步的，第j孔砌体初测密度ρj1按式(2)计算
Figure BDA0002060995310000051
式中，ρj1为第j孔砌体初测密度；
ζj为第j孔岩芯综合磨损率，用以考虑块石与砂浆之间的不规则磨损，如崩落，掉块等，1％-3％，一般取2％；
n为第j孔岩芯箱数。
步骤三，对第j孔第i箱岩芯，现场分离岩芯块石及砂浆，分别测量块石质量mij块石测，砂浆质量mij砂浆测。显然有mij块石测+mij砂浆测＝mij。
进一步的，对第j孔第i箱岩芯，采取砂浆样，在室内测量砂浆密度ρij砂浆。具体的，由于在钻进过程中，砂浆磨损最为严重，块石较为坚硬，磨损很小，可忽略不计。第j孔第i箱岩芯中，实际砂浆质量mij砂浆实应加上这部分磨损质量，按式(3)计算
Figure BDA0002060995310000052
式中，mij砂浆实为第j孔第i箱岩芯中实际砂浆质量；
mij砂浆测为第j孔第i箱岩芯中实测的砂浆质量；
αij为第j孔第i箱岩芯取芯率；
Lij为第j孔第i箱岩芯长度；
Dij为第j孔第i箱岩芯平均直径；
ρij砂浆为通过取样在室内测量的砂浆密度。
进一步的，第j孔第i岩芯箱岩芯密度ρij2按式(4)计算
Figure BDA0002060995310000053
式中，ρij2为第j孔第i岩芯箱岩芯密度；
mij块石测为第j孔第i箱岩芯分离块石及砂浆后实测的块石质量；
ζj为第j孔岩芯综合磨损率。
具体的，第j孔砌体复测密度ρj2按式(5)计算
Figure BDA0002060995310000061
式中，ρj2为第j孔砌体密度；
n为第j孔岩芯箱数。
步骤四，第j孔砌体密度ρj按式(6)计算
Figure BDA0002060995310000062
步骤五，计算砌体密度ρ，按式(7)计算
Figure BDA0002060995310000063
实施例二
某浆砌石重力坝长202m、高75.00m，砌体密度原设计值为2.20t/m3。根据安全鉴定要求，在坝体补充4个钻孔(ZK1、ZK2、ZK3、ZK4)进行砌体材料密度的检测，采用双管单动压卡式钻具取芯，取芯率均在85％以上。坝体砌体由砂浆及花岗岩块石组成，岩芯较破碎，块石质坚完整性较好，砂浆欠密实，完整性较差，有气孔，局部溶孔。块石与砂浆胶结一般较差，多分离。其中ZK1、ZK2揭露的砌体砂浆为M10，岩芯质量较好，渗透系数1.5×10-3cm/s。ZK3、ZK4揭露的砌体砂浆为M5，质量较差，渗透系数6.8×10-2cm/s。按上述方法，计算得到的浆砌体密度如表1。
表1不同砂浆标号浆砌体的密度计算值(t/m3)
Figure BDA0002060995310000064
Figure BDA0002060995310000071
因取芯率与岩芯实际体积是线性相关的，因此引入了取芯率的概念是是合理的，这使结果更接近实际。M5砂浆浆砌体密度为2.167t/m3，小于原设计值2.20t/m3，M10砂浆浆砌体密度为2.248t/m3，小于原设计密度值2.30t/m3。由于坝体经过50多年的运行，在库水及地下水的长期作用下，碳酸钙等物质大量溶蚀流失，砌体结构松散，密度变小，因此，上述数据印证了实际情况，为坝体稳定复核提供了科学的依据。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种堤坝砌体密度测定方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.布置若干钻孔，采用双管单动钻具取芯；
S21.现场按各孔为单元，用砰称测量每孔岩芯箱的岩芯净质量miji＝1，2，…，n，n为第j孔岩芯箱总数，j＝1，2，…，k，k为钻孔总数)，mij为第j孔第i岩芯箱的岩芯净质量；
S22.现场按各岩芯箱测量岩芯平均直径Dij，每箱岩芯按深度随机测量3处直径，每处用游标卡尺读数3次，然后取均值作为该箱岩芯的平均直径，Dij为第j孔第i岩芯箱的岩芯平均直径；
S23.现场用钢尺实测第j孔第i箱岩芯长度Lij，计算平均取芯率(％)αij；
S24.按式(1)计算第j孔第i岩芯箱岩芯密度:
Figure FDA0003160466520000011
上式中，ρij1为第j孔第i箱岩芯密度，αij为第j孔第i箱岩芯平均取芯率(％)，Lij为第j孔第i箱岩芯长度；
S25.按式(2)计算第j孔堤坝砌体初测密度ρj1：
Figure FDA0003160466520000012
式中，ρj1为第j孔堤坝砌体初测密度，
Figure FDA0003160466520000013
为第j孔岩芯综合磨损率，取值为1％-3％，用以考虑块石与砂浆之间的不规则磨损，n为第j孔岩芯箱数；
S31.对第j孔第i箱岩芯，现场分离岩芯块石及砂浆，分别测量块石质量mij块石测，砂浆质量mij砂浆测，显然有mij块石测+mij砂浆测＝mij；
S32.对第j孔第i箱岩芯，采取砂浆样，在室内测量砂浆密度ρij砂浆；
S33.由于在钻进过程中，砂浆磨损最为严重，块石较为坚硬，磨损很小，可忽略不计，第j孔第i箱岩芯中，实际砂浆质量mij砂浆实应加上这部分磨损质量，按式(3)计算：
Figure FDA0003160466520000014
式中，mij砂浆实为第j孔第i箱岩芯中实际砂浆质量，mij砂浆测为第j孔第i箱岩芯中实测的砂浆质量，αij为第j孔第i箱岩芯取芯率，ρij砂浆为通过取样在室内测量的砂浆密度；
S34.按式(4)计算第j孔第i岩芯箱岩芯密度ρij2：
Figure FDA0003160466520000021
式中，ρij2为第j孔第i岩芯箱岩芯密度，mij块石测为第j孔第i箱岩芯分离块石及砂浆后实测的块石质量；
S35.按式(5)计算第j孔堤坝砌体复测密度ρj2：
Figure FDA0003160466520000022
式中，ρj2为第j孔堤坝砌体密度，n为第j孔岩芯箱数。
S4.按式(6)计算第j孔堤坝砌体密度ρj：
Figure FDA0003160466520000023
S5.按式(7)计算堤坝砌体密度ρ：
Figure FDA0003160466520000024
2.根据权利要求1所述的一种堤坝砌体密度测定方法，其特征在于，S1包括以下步骤：
S11.沿堤坝均匀布置若干钻孔，采用双管单动钻具取芯，取芯率在85％以上。
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