某水利工程砂砾石料场储量和质量勘查分析

崔江豫

（巴音郭楞蒙古自治州水利水电勘测设计院，新疆 库尔勒 841000）

1 工程概况

某水利枢纽工程坝型为砂砾石面板堆石坝，总库容22.51 亿m3，控制灌溉面积427.5 万亩，属大（1）型Ⅰ等工程。据勘察，选取的C1～C4 四个砂砾料场均位于坝址至发电厂房区河漫滩及Ⅰ级阶地上，为全新统冲积砂砾石层，洪水期大部分位于水下，见图1。砂砾石料储量丰富，质量可以满足坝壳料质量要求，但用作混凝土骨料时，存在细骨料粒径偏细、含泥量偏高、具有碱活性等缺陷，本文对主料场C3 砂砾石料场进行储量和质量评价[1]。

2 砂砾石主料场C3

该料场为砂砾石主料场，位于坝址至水电站河床、河漫滩及Ⅰ级阶地，距坝址1.5 km～7.8 km。料场沿叶尔羌河呈弯曲的条带状分布，地面高程1630 m～1665 m，长7400 m，宽230 m～550 m，面积4.8 km2，岩性为第四系全新统冲积砂卵砾石。该料场大部分位于河漫滩，地下潜水位埋深浅，并受河水涨落影响，平枯水期地下水埋1 m～4 m，7、8 月份洪水期均位于水下。将该料场划分为C3-1、C3-2、C3-3 三个料场，并采用探坑、钻孔及试验手段按详查精度对该料场储量及质量进一步勘察。

2.1 勘探与取样

料场勘察以地质测绘、硐探及试验为主，按详查精度布置顺河向勘探纵剖面1 条，横剖面41 条，钻孔6 个，孔深10 m～13 m，孔距300 m～500 m，采用挖掘机开挖探坑78 个，坑深4 m～5 m，坑距200 m～400 m。采用四分法取样50 组，进行进行现场载荷、钻孔旁压试验、密度及颗分试验、砂砾石主料厂物理力学试验、化学试验、盐碱性试验等，并进行室内大型压缩实验[2]。

2.2 储量

（1）C3-1 砂砾石料场

该料场长2000 m，宽300 m～800 m，面积1.3 km2，共布置探坑22 个，地质剖面纵4 条，横10 条，间距100 m～200 m。据探坑揭露，平枯水期水上有用层厚度1.5 m，水上有用层储量195 万m3，据钻孔揭露，该料场胶结层埋深在6 m 以下，可水下扩大开采，若按水下开采4.5 m 计，C3-1 砂砾石料场有用层总储量为585 万m3。

（2）C3-2 砂砾石料场

该料场长5610 m，宽400 m～800 m，面积3.0 km2，共布置探坑44 个，地质剖面纵5 条，横24 条，间距100 m～200 m，共取样试验29 组。据探坑揭露，平枯水期水上有用层厚度1.5 m，水上有用层储量360 万m3；水下按开采4.5 m 计，C3-2 砂砾石料场有用层总储量为1080 万m3。

（3）C3-3 砂砾石料场

该料场长1400 m，宽200 m～400 m，面积0.5 km2，共布置探坑12 个，地质剖面纵3 条，横7 条，间距100 m～200 m，共取样试验6 组。据探坑揭露，平枯水期水上有用层厚度1.5 m，水上有用层储量75 万m3；水下按开采4.5 m 计，C3-3 砂砾石料场有用层总储量为225 万m3。

三块料场水上、水下有用层合计总储量为2520 万m3。

2.3 质量

据试验成果，料场粒径组成为：卵石占9%～13%，砾石含量约占65%，砂占17.5%，不均匀系数Cu 为208.3，曲率系数为4.8，属不良级配。由试验指标与质量技术要求对比，混凝土粗骨料除软弱颗粒含量（平均6.65%）略超标外，其余指标可满足技术要求；混凝土细骨料含泥量严重超标，需冲洗，细度模数及平均粒径均偏小。据碱活性试验成果，该料场骨料具碱活性反映，掺不小于20%粉煤灰后能有效抑制碱—骨料反应，以保证混凝土工程的安全性。用作坝壳填筑料，各项指标均满足技术要求[3]，部分试验结果见表1～表4。

表1 水利枢纽C3-1 砂砾石料场钻孔颗分试验成果表

表2 水利枢纽工程C3-1 砂砾料场砼粗骨料物理化学性试验成果表

表3 水利枢纽工程C3 砂砾料场砼细骨料矿物成分鉴定成果表

表4 水利枢纽工程各砂砾石料场砼细骨料试验指标与质量技术要求对比表

据C3 料场细骨料矿物成份鉴定成果，细骨料单矿物以斜长石为主，石英、黑云母（绿泥石化）、石榴石、磁铁矿和普通角闪石少量；岩屑以沉积岩、灰岩为主，其次为火山岩、变质岩等。据料场大型压缩试验成果[3]，料场砂砾石在1.2 MPa～1.6 MPa 压力下的孔隙比为e=0.1601～0.1843，压缩模量Es=219.62 MPa～536.67 MPa。

图1 C3 砂砾石料场室内大型压缩e-p 关系曲线

表5 C3 砂砾石料场室内大型压缩试验成果汇总表

续表5

2.4 评价

用作坝壳填筑料各项指标满足质量指标；用作混凝土粗骨料缺少5 mm～20 mm 的小石，细骨料含泥量高，需水洗，平均粒径和细度模数偏小，缺少中粗砂，其它指标可满足质量指标。料场场地开阔，便于机械化开采，场区无民居和耕地分布，有简易公路与坝址相连，交通方便。汛期地下水位上升，大部分为水下开采。

3 结论及建议

工程区所选砂砾石料场主要位于河床及低阶地，用作坝壳填筑料各项指标满足规范要求，用作砼骨料，除细骨料粒径偏小，含泥量偏高，存在碱活性问题外，其余各项指标均满足规范要求，从工程的安全性和耐久性考虑，应严格控制水泥碱含量不大于0.60%，或在混凝土中掺不小于20%粉煤灰后能有效抑制碱—骨料反应，以保证混凝土工程的安全性。此外，由于砂砾料场大部分处于河床内，开采时受地下水位及洪水的影响。