大石峡水利枢纽工程面板坝块石料爆破试验研究

收稿日期：!"!"#"$#!%作者简介：任
艳（&%$$#），女，高级工程师，主要从事水利工程规划设计和工程建设管理工作。

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大石峡水利枢纽工程面板坝块石料爆破试验研究
任
艳
（新疆塔里木河流域大石峡水利枢纽工程建设管理局，新疆库尔勒5/&"""）
摘要：大石峡水利枢纽工程面板坝坝高达!/6)，上游死水位以上和坝顶区域是坝坡稳定和抗震安全的关键区域，
要求采用具有较高的力学参数、低压缩性和较好自由排水能力的块石料。

坝址区灰岩块石料具有较高的力学指标和较好的渗透特性，通过爆破试验研究和检验爆破参数及工艺对设计级配的符合性，以获得满足设计级配的块石料，确保设计方案的安全可靠。

图-幅，表&个。

关键词：灰岩块石料；爆破参数；设计级配；大石峡水利枢纽工程
!工程概况
大石峡水利枢纽工程位于阿克苏河一级支流
———库玛拉克河中下游，温宿县与乌什县交界处的大石峡峡谷河段。

坝址位于大石峡峡谷出口处，距下游已建的小石峡坝址约&&7)，距阿克苏市约&""7)。

大石峡水利枢纽工程是国务院确定的&6!项节水供水重大水利工程之一，具有向塔里木河干流生态供水、灌溉、防洪、发电等综合效益功能
［&］。

大石峡水利枢纽工程混凝土面板砂砾石坝最大坝高!/62")，是目前国内外在建的最高的面板坝，坝顶长.5/2")、宽&.)，上游坝坡&8&2$，下游综合坡比&8&26$，河床部位上游坝脚处设置高-.)的混凝土高趾墩，轴线长&/6)。

坝体分区采用以天然砂砾石料为主的分区形式，坝体底部及中心部位采用天然砂砾石料，并设置竖直和水平排水区，利用砂砾石压缩模量高、后期变形小、易压实到较高干密度的特点，控制坝体变形量。

死水位以上、过渡区与砂砾石料区之间的堆石区及坝顶区域采用块石
料，充分利用灰岩块石料抗剪参数高、排水性能好
的特点，提高上游坝坡稳定性及抗震安全性［!］。

坝
体填筑总量!&%5万)-，其中砂砾石料量&!%$万)-，
上游块石料!!&万)-，下游堆石料-$.万)-，其他料约为-&$万)-。

块石料通过控制爆破后能够直接上坝，有丰富
工程实践，且具有显著的经济技术优势
［-(/］。

大石峡面板坝所需的块石料均来自建筑物基础及边坡开挖料和左岸坝肩料场。

为了获得满足设计要求的块石料，在左岸坝肩料场选择代表性位置开展爆破试验，并对爆破参数进行了验证。

"
块石料物理力学特性及技术指标
!2&
左坝肩料场
大石峡块石料场位于左岸坝肩坝顶高程以上部
位，岩性为中厚层紫红色角砾灰岩夹少量薄层微晶灰岩、中厚层9薄层微晶灰岩夹紫红色厚层角砾灰岩。

角砾灰岩干密度!26!:;3)-，饱和抗压强度/626<=*，
软化系数"26!；微晶灰岩干密度!26/:;3)-，饱和抗压强度$"2-<=*，软化系数"25&。

块石料场强风化厚度一般.9&")，强卸荷厚度&"9!")，有用料储量约&.""万)-。

!2!
堆石料设计要求
设计对块石料技术指标要求为：最大粒径
·
&5·小水电!"!"年第/期（总第!&/期）
工程施工
!""##，
小于$##粒径的颗粒含量不超过%$&；小于"’"($##粒径的颗粒含量小于$&；不均匀系数!)大于%$，级配连续；渗透系数"*%"+%,"*%""-#./；设计孔隙率小于%!&，干密度不小于0’0$1.-#2。

室内大三轴试验成果表明，左岸坝头块石料场灰岩块石料34模型参数!值为%$5’$,0"2’6789，!为2!’!:,;"’":，#值为%$%%’2,%!(;’;。

灰岩块石料强度指标较高、切线弹性模量较大、力学指标较优，是较为优良的坝体填筑料。

!
块石料爆破试验
2’%
爆破试验区布置
为使本次爆破试验成果具有足够的代表性，试
验区位置的选择必须考虑试验区岩石岩性、风化程度、裂隙发育程度等地质条件。

通过现场勘查，试验区选择在靠近坝轴线的坝肩处，高程%("(,%(2%#，
自然坡度6":左右；试验区顺河向长度6"#左右（%(%(#高程）
，宽约%$,2$#。

试验区域无覆盖层，基岩裸露，岩性为紫红色厚层角砾灰岩夹中厚层,薄层微晶灰岩，强风化厚度$,%"#。

试验区开挖最大水平深度2$#左右，剥除$,!#强风化后爆破试验区位于弱风化范围内。

爆破试验按%"#梯段分台阶开挖，形成0,2个台阶，为保证试验施工安全，试验区平台左、右侧和后侧边坡开挖坡比%<"’$（见图%）。

图!爆破试验平台布置示意
试验区基岩裸露、地形陡峭，无交通条件，爆破试验前修筑了长%’";7#、宽$’"#的临时施工道路至试验区下部的集渣平台。

集渣平台至爆破试验区修筑临时重机道，钻爆设备及炸药由重机道至试验区。

2’0
爆破试验主要成果
爆破试验采用深孔梯段爆破［$=6］
，梯段高度为
%"#，
造孔机械采用中风压履带式潜孔钻机，钻孔直径%%"##，先后共进行了2次试验。

爆破区布置%排预裂孔、%排缓冲孔、0,2排主爆孔，采用0号岩石乳化炸药。

主爆孔药卷直径!!"##，不耦合间隔装药，起爆网路为孔内延时孔外接力非电毫秒起爆网路；孔内采用%2段非电雷管，孔间采用0段非电管，排间为$段非电管。

预裂孔采用导爆索串联先于主爆区%%"#/前起爆（见表%）。

表!
爆破试验主爆孔参数
试验场次
孔径.##
孔深.#
孔距.#
排距.#抵抗线.#单耗
.（71·#+2）爆破方
量.#2
第一场次%%"%"’$;’"2’$2’""’;第二场次%%"%"’$;’"2’"0’$"’605"2第三场次%%"%"’$2’"
2’"
2’"
"’!
%!55
第一场次爆破试验高程范围%(0(,%(%(#，爆破孔造孔过程中出现相邻孔之间串风，有卡钻现象。

爆破区岩石裂隙发育、张开，裂隙内充填碎屑，岩体完整性差，该部分区域位于强卸荷范围内，试验成果的代表性差。

该部分爆破料不能作为试验料，爆破参数可为第二场次爆破试验提供参考。

第二场次爆破试验高程范围%(%(,%("(#，剥除外侧$#的强风化岩体后，试验区域岩体完整性较好，处于弱卸荷、弱风化范围内。

爆破后颗分试验得到的级配曲线如下所示（见图0）。

由图0可知，级配曲线中下部在设计下包线范围以下，超出了设计包线，$##以下细颗粒含量在2&以下，平均%’!&；"’"($##以下的颗粒含量在"’;&以下；级配不满足设计要求。

·
0!·工程施工
>?@AA BCDEF 8FG3E 0"0"$%&’，(%)*+$%&,-’
图!第二次爆破试验级配曲线
第三场次爆破试验在前两次试验的基础上调整了爆破参数，主爆孔间排距调整为!"#!"，单耗由$%&’()"!提高到$%*’()"!，爆破后的级配曲线如下所示（见图!）。

图"第三次爆破试验级配曲线
由图!可知，+""以下颗粒含量在+,-+%.,，$%$/+""以下颗粒含量$%*,-$%.,。

总体看，级配在设计包线范围内，细颗粒含量接近设计级配的下包线，0$$""以上的粗颗粒含量偏多，接近设计包线的上包线，曲率系数!
1
为0%+-2%&，不均匀系数!3为0&-0&%2，级配基本满足设计要求。

!试验成果分析
!个场次的爆破试验主要减小了主爆孔的孔排距，由4"#!%+"减小到!"#!"，单耗由$%4’()"!提高到$%*’()"!，+""以下的细颗粒含量由平均0%*,提高到+%+,，$%$/+""以下的颗粒含量由$%!,提高到$%/,。

从本次!个场次的初步爆破试验获得的2组00条级配曲线看，爆破后的细颗粒含量偏少，0$$""以上的粗颗粒偏多，级配虽然在设计包线范围内，但细颗粒接近设计级配包线的下包线，粗
颗粒接近设计包线的上包线，级配曲线基本满足设计要求；但不是理想的级配，还需要进一步改进爆破参数和爆破工艺，进一步提高+""以下的细颗粒含量，完善颗粒级配。

同时，本次试验基本满足设计级配要求情况下炸药单耗达到$%*’()"!；与类似工程相比［/5*］，较单耗控制在$%&’()"!以下是比较经济的，还需要进一步的试验降低炸药耗量。

"结语
本次爆破试验采用的爆破参数所得到的爆破料级配基本在设计级配范围内，但细颗粒偏低，仅达到了下限要求。

同时，试验炸药单耗偏大，大规模开采时还需要在本次试验的基础上进行进一步的试验优化，在满足设计级配要求的同时降低炸药耗量。

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责任编辑吴昊
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小水电2$2$年第4期（总第204期）工程施工。