堆石料成果分析:来料破碎度、振后小于5mm含量均有所增加

堆石料是堆石坝坝壳的主要筑坝材料。堆石坝坝壳的主要作用是保持坝体稳定，因此，只需满足坝体稳定、压缩沉降量小、排水性能好并具有一定强度的石料都可作为堆石料料源。部分冰积、坡崩积、冲洪积等成因的第四系大型松散堆积体其主要特点含有较多的粗颗粒、抗渗性能良好、易压实、密度高，压缩变形量较小，可作为堆石料加以利用。

金沙江梨园水电站对位于电站进水口的冰水堆积体开挖料(约500万m3)最大限度地加以利用。通过可研阶段、技施阶段大量的勘探、现场试验、室内试验及理论计算分析，对电站进水口冰水堆积体开挖料的工程特性已得到充分的认识和了解，电站进水口开挖料中细颗粒含量相对较高的砂卵砾石料的颗粒级配和透水性与坝体垫层料相近，压实后具有较高的压缩模量和抗剪强度，满足作为低压缩区(3E区)坝料设计指标要求。电站进水口开挖料中细颗粒含量相对低一些的砂卵砾石料的颗粒级配和透水性与坝体过渡料相近，压实后具有较高的压缩模量和抗剪强度，满足作为坝体次堆石区(3C1区)和左岸堆积物保护区的坝料要求。冰水堆积体开挖料用于填坝未对坝坡稳定及坝体应力变形产生不利影响。因此认为本工程施工中，在严格把好质量关的前提下，充分利用级配满足坝体填筑标准要求的电站进水口冰水堆积体(砂卵砾石)开挖料用于堆石体次堆石区填筑。

云南那兰水电站面板堆石坝近2/3坝体用河床砂砾料填筑，其中主堆石区大量使用砂砾料，填筑过程中，严格控制含砂量(不大于40%)及含泥量(不大于8%)，在装车过程中进行粗细料调整，或者在坝上用反铲进行粗细料调整。实践证明，那兰水电站大坝填筑质量较好，沉降较小，坝体稳定性良好，天然砂砾石料的使用是成功的。

通过对戛洒江一级水电站坝址上、下游约6～10km河床天然砂砾料储量丰富，可研阶段在坝址上、下游约12km的河段范围内优选了6个天然砂砾料场开展了地质勘探及物理力学性试验工作。全料场大于5mm的卵、砾石含量一般约占60%～70%，小于5mm的粉、细砂含量一般约占20%～40%，其中含小于0.16mm的粉细砾含量一般约占7%～8%。卵、砾石成分主要为长石石英砂岩、泥质砂岩、粉砂质泥岩、花岗片麻岩等组成，强度较高。因此，戛洒江沿河漫滩天然砂砾料作为坝体填筑料质量较好，可以满足坝体填筑料的质量要求。

为了研究普渡河甲岩水电站右岸坝前堆积体及高趾墙附近河床冲积层开挖料是否可作为坝料填筑于下游堆石区，进行了堆积体坝料试验。试验用料分别为大坝上游350m处崩塌堆积层1组(1号样)、大坝上游300m处崩塌堆积层和冲积层混合2组(2号样及3号样)及大坝填筑面上崩塌堆积层与冲积层混合3组(4号样、5号样及6号样)，即共取样6组先做来料颗粒分析试验。根据颗粒分析试验成果，再进行相对密度、渗透及渗透变形试验、固结试验及三轴剪切试验。

1.颗粒分析试验

来料颗粒分析试验的级配曲线作为试验级配，渗透、固结、三轴剪切试验级配则采用1号样、3号样两组颗分成果经缩尺后所得级配进行试验。颗粒分析试验成果表明：崩塌堆积层(1号样)及崩塌堆积层与冲积层混合料(4号样、5号样及6号样)按行标分类土名称定为块石土；崩塌堆积层、冲积层混合(2号样及3号样)按行标分类土名称为混合土碎石土。

2.相对密度试验

相对密度试验分别采用1号、2号、3号及4号样进行试验。根据设计提供的相对密度(Dr)和孔隙率(n=21%)得出4组制样干密度分别为1.91g/cm3、2.09g/cm3和2.1g/cm3、2.20g/cm3。试验采用大值(即n=21%计算得出的2.10g/cm3及2.20g/cm3干密度值)进行试验。由成果可见：4组来料最大干密度在2.01～2.22g/cm3之间，平均为2.115g/cm3，最小干密度在1.45～1.56g/cm3之间，平均为1.51g/cm3。崩塌堆积层、冲积层混合料(3号样)振实后的最大干密度较高。对振后的样品进行筛分，计算颗粒破碎度Bg(按墨西哥马萨尔定义为压实前、后颗粒级配各粒组含量百分数之差的正数和)。得出4组来料颗粒破碎度Bg平均值9.64%，4组来料振后小于5mm含量均有所增加。试验成果还表明，崩塌堆积层(1号样)振实干密度较崩塌堆积层、冲积层混合料(3号样)小。(www.xing528.com)

3.渗透及渗透变形试验

崩塌堆积层(1号样)的渗透系数为4.65×10-1～5.78×10-1cm/s，崩塌堆积层、冲积层混合(3号样)的渗透系数为2.70×10-1～4.12×10-1cm/s。均为透水性材料。两组料的渗透系数与其自身的颗粒组成及岩性基本一致。

崩塌堆积层(1号样)对应渗透变形试验中临界坡降均为0.75，破坏坡降均为1.55，破坏型式为过渡型。崩塌堆积层、冲积层混合料(3号样)对应渗透变形试验中临界坡降均为0.9，破坏坡降在1.55～2.0间，破坏型式亦为过渡型。

4.固结试验

固结试验根据控制指标分两层配料、振实制样，进行非饱和及饱和状态的固结平行试验。试验的最大垂直压力达3.2MPa，分7级施加，加荷等级为0.05MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.4MPa、0.8MPa、1.6MPa、3.2MPa。固结试验成果表明，崩塌堆积层(1号样)，崩塌堆积层、冲积层混合料(3号样)的压缩系数值随施加压力的增大而减小，相应压缩模量值随压力的增大而渐增，但压缩模量增加的幅度较缓，堆石料的压缩性符合一般硬岩粗粒料的压缩规律。试样经浸水饱和后，变形有所增大，但不明显，说明堆积体试样浸水软化及湿陷不明显。石料在浸水和非浸水两种状态下的压缩系数较低，相应压缩模量较高，均属低压缩性。

5.三轴剪力试验

按照设计要求，对崩塌堆积层(1号样)、崩塌堆积层、冲积层(3号样)进行了饱和固结排水剪(CD)和不固结不排水剪(UU)三轴平行试验。三轴试验成果表明，在设计提供的制样孔隙率下，崩塌堆积层(1号样)CD剪在σ3=100～1800k Pa范围内，有效强度指标φcd为40.5°～43°，黏聚力Ccd为130～280kPa；崩塌堆积层、冲积层(3号样)CD有效强度指标φcd为40.1°～43°，黏聚力Ccd为110～280k Pa。在σ3=100～1800kPa范围内，两组石料UU剪的总强度指标φu为38.7°～44.8°，黏聚力Cu为120～400kPa。两组石料CD剪与其UU剪强度值基本接近，强度值均较高。

试验结果表明崩塌堆积层及冲积层混合体为混合土碎石，振实后的最大干密度及强度较高，相应压缩模量较高，均属低压缩性及透水性材料，满足堆石料要求。