焦冲金矿尾矿库堆石坝填筑质量检测及评价

余金煌（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 蚌埠 233000）

焦冲金矿尾矿库堆石坝填筑质量检测及评价

余金煌
（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 蚌埠 233000）

堆石坝填筑质量检测由于其颗粒粒径大、粒径离散，检测难度较大，填筑质量难以控制。文中结合工程实例论述了堆石坝填筑料的含泥量、曲率系数、不均匀系数和孔隙率检测方法，并对检测结果作了分析评价。

堆石坝 含泥量 不均匀系数 曲率系数 孔隙率

1 概述

焦冲金矿尾矿库为四等库，坝体设计主堆区石料最大粒径不超过600mm，小于5mm含量不超过10%，含泥量小于5%,设计孔隙率不超过22%，不均匀系数大于8，曲率系数1～3，分层填筑厚度不超过0.8m；次堆区石料最大粒径不超过800mm，小于5mm含量不超过10%，含泥量小于5%,设计孔隙率不超过24%，分层填筑厚度不超过1.2m。该坝填筑完成后，对其主堆区、次堆区填筑料含泥量、曲率系数、不均匀系数、孔隙率进行了检测并对检测结果进行了分析评价。本文列出了其中3组试样的试验结果。

2 含泥量检测

含泥量即填筑料中粒径小于0.075mm的颗粒含量。含泥量试验采用筛析法。试验前筛子的两面应先用水润湿，在整个试验过程中应小心防止大于0.075mm颗粒流失。3组试样各粒径含量试验结果见表1，颗粒级配曲线见图1。

根据表1，3组试样小于0.075mm的颗粒含量均为0.1%，即3组试样的含泥量均为0.1%。

3 曲率系数、不均匀系数检测

曲率系数是反映土的粒径级配累计曲线的斜率是否连续的指标系数；不均匀系数反映大小不同粒组的分布情况，以判断土粒度级配是否良好的指标之一。曲率系数是描述级配累积曲线分布的整体形态，反应曲线的斜率是否连续，而级配越均匀，则该级配越不良好，在曲率系数曲线越平缓时，级配越好，那么说明在较粗的粒间空隙越被较细粒的颗粒所填充，因而土的密实度较好，相应的地基土强度和稳定性越好。

曲率系数和不均匀系数计算如下：

式中：Cc—曲率系数；

Cu—不均匀系数；

d10—有效粒径，颗粒大小分布曲线上的某粒径小于该粒径的土含量占总质量的10%；

d30—颗粒大小分布曲线上的某粒径小于该粒径的土含量占总质量的30%；

d60—限制粒径，颗粒大小分布曲线上的某粒径小于该粒径的土含量占总质量的60%。

计算结果见表2。

表1 颗粒粒径含量成果表

表2 曲率系数及不均匀系数计算结果

图1 颗粒级配曲线

4 孔隙率检测

堆石坝填筑料的颗粒粒径差别较大，填筑的过程实际上就是颗粒被压缩和颗粒间的孔隙被充填的过程。孔隙率反映了坝体填筑后填筑料被压缩和被充填的情况，是坝体压实质量控制的主要参数。目前孔隙率还不能直接检测，只能通过检测填筑料的干密度、颗粒比重，通过计算公式计算得出，其计算公式如下：

表3 干密度试验成果表

表4 土粒比重试验结果

表5 孔隙率检测结果

式中：ρd—实测干密度值，g/cm3；

ρω—水比重；

Gs—颗粒比重。

4.1干密度试验

堆石坝填筑干密度可以使用灌水（砂）法、核子密度仪法、附加质量法或瑞雷波法检测。后3种方法均需要首先取得一定样本量的该方法测得的参数以及现场灌水（砂）法测得的干密度值，并将之建立相关关系公式，以此推求填筑料的干密度值。后3种方法虽然在相关关系建立后，存在检测效率高、对填筑体无破坏作用的优点，但在建立相关关系时需要有一定数量的样本量，这个过程较为费时，在检测工作量不大时使用上存在困难。本文干密度检测考虑到填筑料的粒径较大，灌水（砂）法检测需要开挖的探坑较大，使用灌砂法时需要的标准砂用量较大，现场检测难度加大。综上所述，现场干密度检测选用灌水法。现场灌水法试验成果见表3。

根据试验结果，1＃、2＃、3＃试样干密度值分别为2.07g/cm3、2.09g/cm3、2.10g/cm3。

4.2比重试验

根据筛分结果，试样粒径大于5mm，且粒径大于20mm颗粒的含量大于10%，此次采用虹吸管法和比重瓶法分别对大于等于5mm和小于5mm的颗粒进行比重试验，并取其加权平均值作为填筑料的颗粒比重，试验结果见表4。

根据颗粒含量进行加权平均后，1#、2#、3#试样的颗粒比重均为2.65。

4.3孔隙率计算

根据比重及干密度试验成果计算出的孔隙率见表5。

5 结语

（1）上述检测结果反映该工程填筑料的均匀性存在一定的差别，这从填筑料的颗粒级配曲线、含泥量、曲率系数和不均匀系数上均能反映。分析其原因主要是填筑料全部来自附近山体，岩体破碎采用炸药炸开，导致不同填筑部位填筑料均匀性存在差别。

（2）堆石坝填筑料的粒径一般较离散，在检测时应根据不同粒径选择不同检测方法。

（3）对于堆石坝填筑料等巨粒土或粗粒土的干密度检测方法选取，需考虑填筑料的粒径、检测工作量、现场的检测环境等因素。在条件许可时可以采用多种方法进行相互验证

（专栏编辑：顾 梅）