黄 成

(乌苏市水利局，新疆 塔城乌苏 833000)



基于土石坝除险加固回填土料选用的探讨

黄 成

(乌苏市水利局，新疆 塔城乌苏 833000)

马场湖水库位于乌苏市西湖镇境内，在进行该水库工程土石坝除险加固过程中，为了获得最大含水率与最大干密度相关性较好的粉质黏土以确保工程坝体土质的稳定性与均一性，必须对所采土样进行土体试验，且为了使土料满足工程设计规范要求，降低其透水性与压缩性，建议采用填土夯实、套井回填等工程措施。文章所提出的水库工程土石坝除险加固回填土料选用试验具有普遍适用性，以期对类似工程提供指导借鉴。

土石坝；除险加固；回填土料；试验设计

1 试验设计

1.1 试验过程及土样特征分析

天然土料具有极为复杂的颗粒组成情况且具有较多衍生土类型，如粉质黏土和黏土多衍生出含粒(砂)粉质黏土和黏土质砂等，文章以乌苏市若干水库工程回填土料为例，对各个水库工程黏土与粉质黏土进行了土料分散性、垂直压缩系数、渗透性、最优含水率、塑性指标、有机质和水溶质含量、固结快剪等方面的分析比对，详见表1。

根据表1试验结果可知，粉质黏土与黏土的分散度均在30%以内，按照规范规定可以判定其为非分散性土；渗透系数不超过1.0E-5，均符合防渗体要求，此外土料的其他指标均符合水库工程用料条件。就土料的基本力学指标而言，黏土具有比粉质黏土更大的垂直压缩系数，但抗剪强度较小，抗剪性能较差，所以，在水库高坝分部工程中，选用粉质黏土土料性能更加安全可靠[1]。

表1 土样特征分析表

续表1 土样特征分析表

1.2 最大干密度与最优含水率分析

重点分析粉质黏土与黏土的最大干密度和最优含水率指标与相关关系。两种土样均值、极差、方差和变异系数等统计特性如表2。

表2 土样统计特性表

通过上表数据和计算结果可知，黏土的极差与方差均大于粉质黏土，这表明了黏土样本之间较为离散的特性，在水库工程施工过程中，如果在控制土样含水率方面出现偏差，则很难满足规范的要求，为控制土样含水率必须采用相应的工程措施，常用的措施有掺加外来掺合料，而粉质黏土的最优含水率较为接近天然含水率，无需采用特殊的工程措施便可得到工程要求，简便且经济[2]。

2 工程实例

2.1 工程概况

马场湖水库位于乌苏市西湖镇境内，距乌苏市8km。分为马场湖一库和马场湖二库。一库位于马场湖三队西侧500m处，座落于泉水河上游始端，二库位于马场湖五队西侧100m处，座落于马场湖一库下游1.5km泉水河河床上。马场湖一库总库容127万m3，兴利库容120×104m3，死库容7×104m3。坝型以均质土坝为主。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000，本工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。

库区地处奎屯河和四棵树河的河间冲洪积平原地下水溢出带，是喇嘛沟河及水磨沟河流域之间形成的天然洼地，低洼处有泉水集中溢出，形成串珠状湖沼，呈带状分布。库区地层主要以第四系全新统冲洪积堆积(Q4pl)和全新统沼泽堆积(Q4f)为主，岩性由低液限粉土和低液限黏土组成。根据坝基渗流稳定分析，全坝渗流不稳定，渗流破坏类型为流土破坏。渗流通过纵向排水沟流入横向排水沟，构成完整的排水系统。因此除险加固后水库坝体及坝基渗透均是稳定的，不会产生渗透破坏。

2.2 最大干密度与最优含水率相关性分析

结合马场湖水库土样的最大干密度和最优含水率的取值及两个量之间的相关性情况，可以判定工程所需更具稳定性的土质类型，该工程要求土质供应料场必须拥有大量的土料储备，且天然土料各向异性特征要求较为明显，这将直接关系到回填土料的均衡性和稳定性特征。选取直角坐标系并将粉质黏土和黏土的最优含水率与最大干密度取值描绘在坐标中，便可得出两个变量的相关性程度，详见图1。

图1 粉质黏土最大含水率与最大干密度相关性

图2 黏土最大含水率与最大干密度相关性

从图1和图2可以看出，黏土落在相关性关系线外的散点较多，而粉质黏土正好相反，粉质黏土最大含水率与最大干密度相关性较好。

3 结 论

在马场湖水库工程土石坝回填料的选择试验中，以土样的非分散性、渗透性等基本力学指标为对象，并对各项指标基本取值与可能取值进行分析，试验结果表明该工程宜选用粉质黏土作为回填土料，尤其是高坝水位分部工程部分，切忌使用黏土土料，如果必须使用则需对黏土的压缩性等性能事先进行必要论证。在马场湖水库工程土石坝回填加固过程中，为便于控制工程投资、降低工程成本，回填土料同样应选用粉质黏土，且为达到设计规范要求，不应选用土料粒径<0.005mm且含水率>35%的黏土，如果只能取得高液限黏土，则为满足设计规范要求，必须采取恰当的工程措施降低土料的含水率。为了获得最大含水率与最大干密度相关性较好的粉质黏土以确保工程坝体土质的稳定性与均一性，对各个层位土料展开上述实验验证确有必要。

[1]刘岳山.土石坝除险加固的方法探讨[J]，建材发展导向，2013(17)：63-64.

[2]陈鹤栋，何财胜.浅析土石坝除险加固中回填土料的选用[J]，浙江水利科技，2010(02)：22-23.

1007-7596(2017)04-0098-03

2017-03-14

黄成(1974-)，男，江苏沛县人，工程师，从事水利工程运行管理及灌溉管理工作。

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