某特高土石坝高海拔料场防渗土料现场碾压试验研究

郑星; 敖大华; 张胜; 魏伟琼; 杨文超; 徐永旺

doi:10.3969/j.issn.1007-2993.2023.05.013

某特高土石坝高海拔料场防渗土料现场碾压试验研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.05.013

郑星^{1, 2,},
敖大华^{1, 2, ,},
张胜^{1, 2},
魏伟琼^{1, 2},
杨文超^{1, 2},
徐永旺^{1, 2}

1.
中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳　550081
2.
贵州省岩土力学与工程安全重点实验室，贵州贵阳　550081

详细信息

作者简介:
郑　星，男，1989年生，硕士，高级工程师，主要从事水利水电工程岩土科研试验研究。E-mail：714726255@qq.com

通讯作者:
敖大华，男，1974年生，大学本科，正高级工程师，主要从事水利水电工程岩土科研试验研究。E-mail：397666403@qq.com

中图分类号: TV 443；TV 522
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出版历程
- 收稿日期: 2022-05-13
- 刊出日期: 2023-10-16

Field Experimental Study on Compaction Performance of Impervious Soil Material in High Altitude Borrow of an Ultra-high Earth-rockfill Dam

Zheng Xing^{1, 2
,},
Ao Dahua^{1, 2
, ,},
Zhang Sheng^{1, 2},
Wei Weiqiong^{1, 2},
Yang Wenchao^{1, 2},
Xu Yongwang^{1, 2}

1.
PowerChina Guiyang Engineering Corporation Limited, Guiyang 550081, Guizhou, China
2.
Province Key Laboratory of Geomechanics and Eengineering Safety, Guiyang 550081, Guizhou, China

摘要

摘要: 某特高土石坝防渗土料场位于3500 m高海拔地区，为获取防渗土料压实工艺参数，开展了现场碾压试验研究。试验内容包括土料碾压参数选择、变含水率对土料碾压特性的影响以及不同碾压方式压实效果对比研究。试验研究表明，碾压遍数相同情况下，铺土厚度为35 cm时压实效果最优，综合土料压实度设计指标与经济性等方面考虑，确定了防渗土料碾压参数：铺土厚度为30～35 cm、碾压设备为26 t自行式振动碾压机、碾压遍数为10遍。试验发现，土料铺填厚度较薄时，碾压遍数越多，对其造成的扰动效应越大，压实效果反而越差。结合料场气候条件，发现从装土至碾压完毕，土料含水率损失为1.2%。通过改变土料含水率，探究了含水率对土料压实效果的影响，确定了本工程土料的可碾含水率区间范围。不同碾压方式对比试验研究表明，不同铺土厚度、碾压遍数下，振动平碾所获得的压实度均要高于振动凸块碾。
- 特高土石坝 /
- 高海拔 /
- 防渗土料 /
- 碾压试验 /
- 碾压方式对比
Abstract: An impervious soil material borrow of an ultra-high earth rock dam is located at an altitude of 3500 m. In-site compaction test of soil was carried out at this elevation. The tests include the selection of compaction parameters, the influence of variable moisture content on soil compaction characteristics, and the comparative study of compaction effects of different compaction methods. The experimental research shows that when the paving thickness of soil is 35 cm, the greatest degree of compaction is acquired. Considering the design index of soil compaction and cost, the paving thickness is determined as 30～35 cm and rolling times is 10. It is found that when the thickness of soil material is thin, the more rolling times, the greater the disturbance and the worse the compaction degree. Combined with the climatic conditions of the soil borrow, it is found that the loss of soil moisture content is 1.2% in the whole process from soil loading to compaction. By changing the moisture content of soil, the influence of moisture content on the compaction effect is explored, and the range of compactable moisture content of soil in the project is determined. The comparative experimental study of different compaction methods shows that the compaction degree obtained by vibratory flat roller is higher than that by vibratory bump roller under different paving thickness and rolling times.
- ultra-high earth-rockfill dam /
- high attitude /
- impervious soil material /
- compaction test /
- comparison of compaction methods

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图 1 参数选择碾压试验土料含水率变化规律

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图 2 压实干密度、压实度与铺土厚度、碾压遍数关系

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图 3 土料含水率与干密度关系（湿侧）

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图 4 土料含水率与压实度关系（湿侧）

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图 5 压实土体切面照片

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图 6 不同碾压方式下铺土厚度、碾压遍数与干密度关系

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图 7 不同碾压方式下铺土厚度、碾压遍数与压实度关系

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表 1 参数选择碾压试验土料含水率变化

序号	料源处含水率/%	铺后碾前含水率/%
序号	料源处含水率/%	摊铺厚度25 cm			摊铺厚度30 cm			摊铺厚度35 cm			摊铺厚度40 cm
1	7.4	6.9			6.7			7.1			7.0
2	7.9	6.7			6.7			7.0			7.0
3	7.6	6.8			7.0			7.1			6.3
4	7.3	6.8			6.8			6.9			7.1
5	7.6	6.7			7.0			7.2			6.9
6	7.9	7.0			6.8			6.8			7.1
平均值	7.6	6.8			6.8			7.0			6.9
运输摊铺过程含水率损失/%		0.8			0.8			0.6			0.7
运输摊铺过程平均损失/%		0.7

碾压后平均含水率	碾压遍数	8	10	12	8	10	12	8	10	12	8	10	12
碾压后平均含水率	平均含水率/%	6.3	6.4	6.4	6.3	6.4	6.5	6.4	6.6	6.3	6.3	6.3	6.4
碾压过程含水率损失/%		0.5	0.4	0.4	0.5	0.4	0.3	0.6	0.4	0.7	0.6	0.6	0.5
碾压过程平均含水率损失/%		0.4			0.4			0.6			0.6

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表 2 参数选择碾压试验压实干密度及压实度

铺土厚度/cm	参数类型	8遍		10遍		12遍
铺土厚度/cm	参数类型	干密度/（g·cm⁻³）	压实度/%	干密度/（g·cm⁻³）	压实度/%	干密度/（g·cm⁻³）	压实度/%
25	范围值	2.087～2.223	94.0～97.6	2.125～2.226	95.7～100.3	2.099～2.152	94.5～98.7
25	平均值	2.149	96.3	2.161	97.3	2.150	96.8
30	范围值	2.135～2.214	95.7～99.3	2.138～2.221	96.0～99.4	2.179～2.250	97.7～100.9
30	平均值	2.178	98.0	2.195	98.4	2.198	98.5
35	范围值	2.166～2.219	97.6～100	2.175～2.243	98.0～101	2.180～2.244	98.2～101.1
35	平均值	2.192	98.7	2.195	98.9	2.202	99.2
40	范围值	2.140～2.204	96.4～99.3	2.171～2.184	97.8～98.4	2.119～2.228	97.4～100.4
40	平均值	2.177	97.7	2.176	98.1	2.180	98.2

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表 3 不同含水率条件下土料压实干密度与压实度

试验编号	铺土厚度/cm	碾压遍数	料源含水率/%	碾前含水率/%	碾后含水率/%	压实干密度/（g·cm⁻³）	压实度/%
高含水	34.3	10	10.2	9.7	9.1	2.093	94.2
中含水	33.7	10	10.2	7.7	7.3	2.162	97.3
低含水	34.2	10	10.2	6.9	6.5	2.182	98.4

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表 4 不同碾压方式压实效果对比

碾压方式	铺厚/cm	碾压n遍后干密度/（g·cm⁻³）			碾压n遍后压实度/%
碾压方式	铺厚/cm	8	10	12	8	10	12
振动凸块	25	2.156	2.178	2.173	96.2	97.1	96.9
振动平碾	25	2.253	2.271	2.282	100.5	101.3	101.8
差值		0.097	0.093	0.109	4.3	4.2	4.9
差值平均		0.100			4.5
振动凸块	30	2.183	2.210	2.213	97.0	98.2	98.3
振动平碾	30	2.235	2.253	2.259	99.3	100.1	100.4
差值		0.052	0.043	0.046	2.31	1.90	2.05
差值平均		0.047			2.1
振动凸块	35	2.214	2.225	2.231	98.4	98.9	99.2
振动平碾	35	2.235	2.250	2.254	99.3	100.0	100.2
差值		0.021	0.025	0.023	0.9	1.1	1.0
差值平均		0.023			1.0

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参考文献(15)

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