堆石料相对密度控制法试验及检测方法应用研究

基金项目:国家重点研发计划项目(２０１７ＹＦＣ０４０５００２)
作者简介:蔡加兴ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ硕士ꎬ主要从事工程物探与检测技术研究及管理工作ꎮ Ｅ － ｍａｉｌ:ｃａｉｊｉａｘｉｎｇ＠ ｃｊｗｓｊｙ. ｃｏｍ. ｃｎ
第 １２ 期
蔡加兴ꎬ等:堆石料相对密度控制法试验及检测方法应用研究
试验ꎬ也只能反映碾压完成后的堆石料密度及其他参
碾压试验及坝体填筑检测结果来看ꎬ在大型碾压机械
数ꎬ无法反映碾压过程中的密度变化情况ꎮ 附加质量
出 现 以 后ꎬ 堆 石 料 碾 压 孔 隙 率 很 容 易 达 到 设 计 要
法可在任何碾压遍数下进行检测ꎬ可实时获得碾压过
求 [１ － ２] ꎮ 同时由于填筑料级配的变化ꎬ同一孔隙率的
制的可行性ꎮ 介绍了在碾压试验现场进行大型相对密度试验的方法ꎬ即通过坑测法和附加质量法在相同和不
同测点进行试验检测ꎻ比较了不同测试方法的检测成果及相对密度控制的可行性ꎮ 综合分析表明ꎬ用附加质
量法检测堆石料相对密度具有可行性ꎮ
关 键 词:堆石料ꎻ 相对密度ꎻ 碾压质量ꎻ 坑测法ꎻ附加质量法
中图法分类号:ＴＶ４１ 文献标志码: Ａ
际压实状态与最密实状态的差异ꎮ 但由于目前堆石料
填筑孔隙率标准在大型碾压机械出现以后很容易达到
设计要求ꎬ于是技术人员借鉴采用相对密度评价粗颗
粒土密实度的方法ꎬ提出了采用相对密度法对大坝堆
石料填筑质量进行控制的思路ꎮ
２. ２ 现场大型相对密度试验
为了开展堆石料相对密度试验研究ꎬ经过分析讨
论ꎬ采用现场原级配堆石料约 ９００ ｍ３ ( 面积 ９００ ｍ２ ꎬ层
程中堆石料密度及变化情况ꎮ 因此ꎬ本文依据堆石料
填筑料具有不同的强度和压缩变形等性质ꎮ 因此ꎬ采
相对密度控制法试验检测成果分析判定堆石料实际碾
用孔隙率评价大坝堆石料填筑质量的方式有待进一步
压状况ꎬ并对附加质量法检测成果进行评价ꎬ同时也验
探究ꎮ 针对这种情况ꎬ技术人员拟在雅砻江两河口水
证设计指标的合理性ꎬ为大坝优化设计和施工技术参
孔隙率ꎻ ｅ０ 为填筑料压实相应孔隙率或天然( 实际) 状
态孔隙率ꎻ ρ ｄ 为人工填筑碾压干密度ꎬｇ / ｃｍ３ ꎻ ρ ｄｍａｘ 为
最大干密度ꎬｇ / ｃｍ３ ꎻ ρ ｄｍｉｎ 为最小干密度ꎬｇ / ｃｍ３ ꎮ
式(１) 表明:相对密 状态孔隙率的差值和最松散状态孔隙率与
相对密度是评价粗颗粒土密实度最为直接的参
那么得到的试验结果不真实ꎬ也不完整ꎬ不能真实反映
数ꎮ 从理论上讲ꎬ干密度、孔隙率和相对密度均能反映
实际情况ꎮ 鉴于上述情况ꎬ本文研究采用在碾压试验
粗颗粒土的密实程度ꎮ 对于同一种粗颗粒土ꎬ干密度
现场进行大型相对密度试验的方法ꎬ通过技术措施取
越大ꎬ土层越密实ꎬ如果达到最大干密度ꎬ土层就处于
根据 ＳＬ２３７ － １９９９« 土工试验规程» ꎬ相对密度计
算公式为
Ｄｒ ＝
ｅ ｍａｘ － ｅ０
( ρ ｄ － ρ ｄｍｉｎ ) ρ ｄｍａｘ
＝
ｅ ｍａｘ － ｅ ｍｉｎ
( ρ ｄｍａｘ － ρ ｄｍｉｎ ) ρ ｄ
１３７
要求ꎮ
(１)
式中ꎬ Ｄ ｒ 为相对密度ꎻ ｅ ｍａｘ 为最大孔隙率ꎻ ｅ ｍｉｎ 为最小
第 ５０ 卷 第 １２ 期
２０１９ 年１２ 月
人 民 长 江
Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ
Ｖｏｌ. ５０ꎬＮｏ. １２
Ｄｅｃ. ꎬ ２０１９
文章编号:１００１ － ４１７９(２０１９)１２ － ０１３６ － ０６
堆石料相对密度控制法试验及检测方法应用研究
蔡 加 兴１ ꎬ方 德 扬２
电站工程大坝堆石料填筑过程中ꎬ开展堆石料相对密
度控制法试验研究并开展相关试验检测工作ꎬ研究采
用相对密度法对大坝堆石料填筑进行质量控制的可行
性ꎮ 由于室内最大干密度试验受到实验设备尺寸的限
数控制提供科学依据 [７ － １０] ꎮ
２ 相对密度控制法及现场试验
２. １ 相对密度控制法的提出
制ꎬ如果采用缩小实验设备尺寸的方式进行相关试验ꎬ
(１. 长江勘测规划设计研究有限责任公司ꎬ湖北 武汉 ４３００１０ꎻ ２. 雅砻江流域水电开发有限公司ꎬ四川 成都 ６１００５６)
摘要:堆石料填筑设计标准通常以孔隙率指标进行评价ꎬ但在大型碾压机械应用以后该评价指标很容易达到
设计要求ꎮ 鉴于这种情况ꎬ在雅砻江两河口水电站工程中研究采用相对密度法对大坝堆石料填筑质量进行控
得堆石料的最小干密度和最大干密度ꎬ得到堆石料的
最密实状态ꎮ 但由于粗颗粒土的颗粒级配差别较大ꎬ
相对密度值并判断现场堆石料的实际碾压状况ꎬ分析
其密实度不仅与粗颗粒土的最密实程度有关ꎬ还与粗
相对密度法对堆石料填筑质量控制的可行性
[３ － ６]
ꎮ
颗粒土最松散程度有关 [４] ꎮ
收稿日期:２０１９ － ０４ － ０８
厚 １００ ｃｍ) 通过场地基础处理、控制料源ꎬ然后按施工
技术要求进行铺料和碾压并开展试验ꎮ
２. ２. １
场地基础处理
试验场地选择在两河口水电站工程下游堆石料
Ａ３ 区ꎬ该场地填筑后沉降时间较长且基本趋于稳定ꎮ
场地基础采用 ３２ ｔ 自行式平碾振动碾压 ２６ 遍后ꎬ现场
划定 ３０ ｍ × ３０ ｍ 的试验区域ꎬ在场地周边填筑厚度为
最密实状态孔隙率的差值之比ꎬ它可以反映粗颗粒土
的实际压实状态在最松散和最密实状态之间处于什么
位置ꎬ更加全面和形象地反映粗颗粒土的密实程度ꎮ
对于堆石料ꎬ由于室内获取堆石料的最大干密度很难
且不够准确ꎬ为了反映堆石料的压实程度ꎬ通常采用孔
隙率这一指标ꎮ 孔隙率是实际碾压干密度和最大干密
度( 实际工作中取得比重) 之比ꎬ它能反映堆石料的实
ＤＯＩ:１０. １６２３２ / ｊ. ｃｎｋｉ. １００１ － ４１７９. ２０１９. １２. ０２５
为了获得现场堆石料实际碾压结果ꎬ现场试验检
１ 研究背景
测方法采用坑测法和附加质量法在相同和不同测点进
目前ꎬ堆石料填筑设计标准通常按孔隙率进行评
行试验检测ꎮ 坑测法只选在代表性的碾压遍数下进行
价ꎬ很少采用相对密度进行控制ꎬ但从近几年水电工程
图 １ 堆石料相对密度试验场地布置
Ｆｉｇ. １ Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｒｏｃｋｆｉｌｌ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｔｅｓｔ ｓｉｔｅ