2007年12月DEC2007JOURNALOFINNERMONGOLIAAGRICULTURALUNIVERSITY3烏拉蓋水庫(kù)工程天然建筑材料調(diào)查與評(píng)價(jià)劉志中,劉曉峰內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,呼和浩特010020摘要水利水電工程一般多因地制宜、就地取材,有的當(dāng)?shù)靥烊唤ㄖ牧仙踔脸蔀闆Q定建筑物類(lèi)型和工程造價(jià)的決定性因素。本文分析了區(qū)域地形、地貌、地層、巖性等,通過(guò)地質(zhì)調(diào)查、鉆探、坑探等勘察手段,在前人工作程度很低的地區(qū)尋找到了設(shè)計(jì)需要的建造土壩的各種材料。同時(shí),使用野外和室內(nèi)土工實(shí)驗(yàn)方法,研究了這些建材的物理、力學(xué)性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上根據(jù)平均厚度法和設(shè)計(jì)、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各料場(chǎng)建材進(jìn)行了計(jì)算和評(píng)價(jià),其質(zhì)量和數(shù)量均滿(mǎn)足要求,為本工程設(shè)計(jì)和施工提供了可靠的建材依據(jù)。關(guān)鍵詞防滲土料粘土勘察儲(chǔ)量實(shí)測(cè)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量評(píng)價(jià)中圖分類(lèi)號(hào)TV41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)10093575200704014905SURVEYANDEVALUATIONONNATURALBUILDINGMATERIALSOFWULAGALRESERVOIRENGINEERINGLIUZHI2ZHONG,LIUXIAO2FENGINNERMONGOLIA,WATERCONSERVANCY,HYDROPOWERSURVEYANDDESIGNINSTITUTE,HUHHOT010020,CHINAABSTRACTTHEMOREWATERCONSERVANCYANDHYDROPOWERPROJECTSOFTENSUITMEASURESTOLOCALCONDITIONSANDTHEUSEOFLOCALMATERIALS,SOMETIMESLOCALNATURALBUILDINGMATERIALSEVENDETERMINETYPESOFBUILDINGANDBECOMEDECIDINGFACTOROFENGINEERINGCOSTSTHISPAPERANALYZESTHEREGIONALTERRAIN,TOPOGRAPHY,STRATIGRAPHY,LITHOLOGYANDSOON,TOGOTHROUGHINVESTIGATIONMEANSOFTHEGEOLOGICALSURVEY,DRILLING,TEST2PITTINGSEARCHTHEDESIGNDEMANDMATERIALSFORTHECONSTRUCTIONOFTHEDAMINTHELOWLEVELREGIONOFPREVIOUSWORKMEAN2WHILE,TOUSESOIL2TESTMETHODSFOROUTDOORSANDLABORATORYSTUDIEDTHEPHYSICALANDMECHANICALPROPERTIESOFTHESEBUILDINGMATERIALSBASEDONTHIS,THEBUILDINGMATERIALSINMATERIALFIELDSARECALCULATEDANDEVALUATEDACCORDINGTOTHEAVERAGETHICKNESSWAYANDTHESTANDARDOFTHEDESIGNSANDSPECIFICATIONS,THEQUALITYANDQUANTITYOFTHESEMATERIALSARETOMEETTHEREQUIREMENTSDESIGNANDCON2STRUCTIONOFTHISPROJECTAREPROVIDEDWITHARELIABLEBASESOFBUILDINGMATERIALSKEYWORDSPREVENTIONPERMEABILITYSOILMATERIALSQUALITYEVALUATIONCLAYINVESTIGATIONRESERVESACTUALMEASUREMENTINDEXSIGNSTANDARD然建筑材料的設(shè)計(jì)需要量為防滲土料10104M3均質(zhì)土料35104M3壩殼填筑料33104M3混凝土細(xì)骨料013104M3混凝土粗骨料016104M3反濾料砂111104M3反濾料礫石111104M3人工混凝土粗骨料2104M3。內(nèi)蒙古水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院承擔(dān)了烏拉蓋水庫(kù)工程地質(zhì)勘察工作,于2002年5月進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施天然建筑材料調(diào)查并做了相應(yīng)的野外和室內(nèi)土工試驗(yàn)。1工程概況烏拉蓋水庫(kù)位于內(nèi)蒙古東烏旗境內(nèi)的烏拉蓋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū),其工程等別和主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為工程等別級(jí),工程規(guī)模為大型,總庫(kù)容2183108M3,設(shè)計(jì)洪水位913186M,正常蓄水位911112M,壩頂高程916148M,最大壩高21198M,壩頂長(zhǎng)度354M,溢洪道泄洪洞堰頂高程909M,泄洪涵洞洞頂高程903M,壩型為粘土心墻壩或均質(zhì)土壩。各種當(dāng)?shù)靥?收稿日期20070508作者簡(jiǎn)介1957,男,高級(jí)工程師,主要從事工程地質(zhì)的研究1150內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2007年及規(guī)模分為、兩個(gè)料場(chǎng)。料場(chǎng)位于水庫(kù)管理站東側(cè)山坡上,為一已開(kāi)采料場(chǎng),距壩址約019KM,有土路相連,交通便利。料場(chǎng)有用層巖性為黃褐、褐色壤土,結(jié)構(gòu)單一,呈薄厚層分布,由南向北逐漸變薄,平均厚度618M。無(wú)用層平均厚度015M。料場(chǎng)場(chǎng)地開(kāi)闊,地下水位低于有用層底板,無(wú)水下開(kāi)采,不受季節(jié)影響,開(kāi)挖條件較好,便于使用機(jī)械開(kāi)挖。料場(chǎng)位于烏拉蓋開(kāi)發(fā)區(qū)磚場(chǎng)的山坡上,是1個(gè)正在開(kāi)采的粘土料場(chǎng),距壩址約65KM,有四級(jí)公路和砂石路相通,交通較為便利。料場(chǎng)有用層巖性以黃褐、淺褐色粘土為主,其次為壤土,呈薄中厚層狀分布,平均厚度115M。無(wú)用層巖性為土黃色砂壤土,平均厚度018M。料場(chǎng)場(chǎng)地開(kāi)闊,地下水位埋深大,無(wú)水下開(kāi)采,不受季節(jié)影響,但有用層較薄,不利于使用機(jī)械開(kāi)挖,且運(yùn)距較遠(yuǎn)。31212均質(zhì)土料場(chǎng)開(kāi)采條件均質(zhì)土料場(chǎng)位于51團(tuán)磚場(chǎng)山前沖積平原和低山丘陵區(qū)。磚場(chǎng)現(xiàn)已停止生產(chǎn)。料場(chǎng)距壩址約5KM,有砂石路相通,交通便利。料場(chǎng)有用層巖性為含少量礫的壤土,結(jié)構(gòu)單一,呈薄中厚層分布,平均厚度119M。無(wú)用層巖性為黑黃色砂壤土,含有機(jī)質(zhì)及植物根系,平均厚度013M。料場(chǎng)地形開(kāi)闊平坦,地下水位低于有用層底板,無(wú)水下開(kāi)采,不受季節(jié)影響,無(wú)用層較薄,有用層較厚,適合機(jī)械開(kāi)挖。31213砂礫料料場(chǎng)開(kāi)采條件砂礫料按產(chǎn)地分為三連和胡稍廟兩個(gè)料場(chǎng)。三連料場(chǎng)位于水庫(kù)下游三連附近的烏拉蓋河右岸,為一已開(kāi)采料場(chǎng),距壩址約8KM,有四級(jí)公路及砂石路相通,交通尚屬方便。料場(chǎng)有用層巖性為沖洪積砂礫石,平均厚度112M,為粗細(xì)骨料混合料場(chǎng)。無(wú)用層巖性為黑灰色砂壤土及含礫砂壤土,平均厚度118M。地下水位埋深215M。水上開(kāi)采平均厚度017M,水下開(kāi)采為015M。該料場(chǎng)無(wú)用層較厚,有用層較薄,且有水下開(kāi)采,開(kāi)采條件較差。另一個(gè)料場(chǎng)為胡稍廟砂礫料場(chǎng)。該料場(chǎng)位于水庫(kù)下游胡稍廟附近的烏拉蓋河兩岸,是一已開(kāi)采的料場(chǎng)。料場(chǎng)距壩址約23KM,有草原土路與公路相通,交通比較方便。料場(chǎng)有用層巖性為沖洪積的砂礫石,薄層分布,平均厚度110M,為粗、細(xì)骨料混合料場(chǎng)。無(wú)用層巖性為黑灰色砂壤土及含礫砂壤土,2區(qū)域地質(zhì)概況211地形地貌水庫(kù)和周邊地區(qū)地貌形態(tài)可劃分為構(gòu)造剝蝕梁狀低山、枝狀溝谷、沼澤化河谷平原、風(fēng)積砂地四大類(lèi)型。梁狀低山山頂高程一般為950M1100M,主要由上侏羅系火山碎屑巖組成。由于長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕作用,山頂多呈梁狀、渾圓狀。地表被第四系地層覆蓋,草類(lèi)植物茂盛。枝狀溝谷廣泛分布于工作區(qū),多呈NW方向和NE方向延伸,分叉較多,呈樹(shù)枝狀。谷坡多為直線和凸形,坡角2030,溝谷底部由全新統(tǒng)沖積砂和砂礫石組成。沼澤化河谷平原由烏拉蓋河沖積形成,地形開(kāi)闊平坦,河流蛇曲發(fā)育。地表主要由第四系全新統(tǒng)砂礫石、淤泥質(zhì)壤土、砂壤土組成。風(fēng)積砂地局部分布在山坡及河谷平原中,由全新統(tǒng)風(fēng)積砂組成。形態(tài)為固定和半固定砂丘、砂垅砂灘、砂窩地、平砂地等1,2。212地層巖性工作區(qū)出露及鉆孔揭露的地層巖性有侏羅系上統(tǒng)查干諾爾組J3C,巖性為安山質(zhì)、流紋質(zhì)火山碎屑巖,安山質(zhì)凝灰角礫巖,晶屑玻屑凝灰?guī)r,流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r,石英粗面巖,黑曜巖等。新生界第三系上新統(tǒng)N2氣孔、杏仁狀安山巖、玄武巖,紅色泥巖,砂礫巖。新生界第四系Q中更新統(tǒng)Q2,冰磧冰水堆積泥礫、含壤土粗礫、砂礫石、砂,沖湖積淤泥質(zhì)壤土、砂卵石上更新統(tǒng)Q3,坡積、洪積砂礫石、碎石、黃土狀砂壤土全新統(tǒng)Q4,沖積壤土、砂壤土、中粗砂、砂礫石,湖沼相淤泥質(zhì)壤土、淤泥質(zhì)細(xì)沙,風(fēng)積細(xì)砂、中細(xì)砂,洪積、坡積、崩積砂壤土、碎石、砂,殘積紅色粘土、壤土1,2。3天然建筑材料調(diào)查與儲(chǔ)量計(jì)算311勘察精度及勘探方法各類(lèi)料場(chǎng)均按詳查精度布置工作量。依據(jù)料場(chǎng)分布、類(lèi)型、地形、儲(chǔ)量等特征布置勘探點(diǎn),采用地面調(diào)查、鉆探、坑探并結(jié)合天然斷面等手段進(jìn)行勘察3,4。在探坑內(nèi)分層取樣,現(xiàn)場(chǎng)做土的天然密度及含水量試驗(yàn)探坑采用全坑法取土,鉆孔取原狀樣及散狀樣,運(yùn)至室內(nèi)做各項(xiàng)試驗(yàn)5。312各料場(chǎng)開(kāi)采條件31211防滲土料場(chǎng)開(kāi)采條件防滲土料場(chǎng)按產(chǎn)地151第4期劉志中等烏拉蓋水庫(kù)工程天然建筑材料調(diào)查與評(píng)價(jià)量為215104M3反濾料礫石勘察儲(chǔ)量為213104M3人工混凝土粗骨料勘察儲(chǔ)量為4104M3。各類(lèi)天然建筑材料數(shù)量均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要量2倍以上的規(guī)范要求3,4。4各類(lèi)天然建筑材料質(zhì)量評(píng)價(jià)411防滲土料質(zhì)量評(píng)價(jià)料場(chǎng)巖性為沖積形成的黃褐、褐色壤土,分布較為平均厚度為1150M。地下水埋深210M,水上與水下開(kāi)采平均厚度均為015M。該料場(chǎng)無(wú)用層較厚,有用層較薄,且有水下開(kāi)采,開(kāi)采條件較差。313儲(chǔ)量計(jì)算各料場(chǎng)均采用平均厚度法進(jìn)行計(jì)算3。經(jīng)計(jì)算,防滲土料勘察儲(chǔ)量為20104M3均質(zhì)土料勘察儲(chǔ)量為74104M3壩殼填筑料勘察儲(chǔ)量為70104M3混凝土細(xì)骨料勘察儲(chǔ)量為016104M3混凝土粗骨料勘察儲(chǔ)量為113104M3反濾料砂勘察儲(chǔ)3穩(wěn)定,接近固態(tài)狀。其天然干密度為1182G/CM,天然含水量為1013,具體質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表1表1防滲土料質(zhì)量評(píng)價(jià)表TAB1QUALITYEVALUATIONLISTFORPREVENTIONPERMEABILITYSOIL序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)料場(chǎng)料場(chǎng)評(píng)價(jià)211218181176106CM/S0158010481013最優(yōu)含水量1419813311518102108106CM/S015401231515最優(yōu)含水量191381612345粘粒含量塑性指數(shù)滲透系數(shù)有機(jī)質(zhì)按重量計(jì)水溶鹽1540為宜1020碾壓后7宜大于天然密度1198G/CM3滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求6天然含水量滿(mǎn)足要求7PH值滿(mǎn)足要求211021038緊密密度滿(mǎn)足要求9SIO2/R2O32注各料場(chǎng)實(shí)測(cè)指標(biāo)均為算術(shù)平均值412均質(zhì)土料質(zhì)量評(píng)價(jià)均質(zhì)土料場(chǎng)內(nèi)分布有較為穩(wěn)定的洪沖積層,巖性為黑黃、褐色含少量礫的壤土,接近固態(tài)狀,其天然干密度為1171G/CM3,天然含水量為1010,具體質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表2。根據(jù)表1評(píng)價(jià)結(jié)果,各料場(chǎng)的實(shí)測(cè)指標(biāo)均滿(mǎn)足防滲土料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求,可作為防滲料場(chǎng)使用。但料場(chǎng)儲(chǔ)量較小,料場(chǎng)運(yùn)距較大,如條件許可,下階段應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充勘查工作,在距壩址更近地區(qū)勘察新料場(chǎng)3,4。表2均質(zhì)土料質(zhì)量評(píng)價(jià)表TAB2QUALITYEVALUATIONLISTFORHOMOGENEITYSOILMATERIALS序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)51團(tuán)料場(chǎng)評(píng)價(jià)1711131171106CM/S0152010531010最優(yōu)含水量131381512345粘粒含量塑性指數(shù)滲透系數(shù)有機(jī)質(zhì)按重量計(jì)水溶鹽1030為宜717碾壓后7宜大于天然密度1199G/CM3滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求6天然含水量滿(mǎn)足要求7PH值滿(mǎn)足要求21108緊密密度滿(mǎn)足要求9SIO2/R2O32注料場(chǎng)各實(shí)測(cè)指標(biāo)均為算術(shù)平均值152內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2007年根據(jù)表2評(píng)價(jià)結(jié)果,51團(tuán)料場(chǎng)各項(xiàng)實(shí)測(cè)指標(biāo)均能滿(mǎn)足均質(zhì)壩土料的技術(shù)指標(biāo)要求,該料場(chǎng)可作為均質(zhì)土料場(chǎng)使用3,4。413混凝土細(xì)骨料質(zhì)量評(píng)價(jià)三連砂礫料場(chǎng)該料場(chǎng)為砂、礫混合料場(chǎng),其凈砂含量為47,巖性為黃褐色細(xì)砂及中、粗砂、中密、濕飽和,呈中厚薄層狀分布。砂料以細(xì)砂為主。胡稍廟砂礫料場(chǎng)該料場(chǎng)為砂、礫混合料場(chǎng),其凈砂含量為74,巖性為黃褐色細(xì)砂及少量中、粗砂,中密、濕飽和,呈中厚薄層狀分布。兩料場(chǎng)具體質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果詳見(jiàn)表3。表3混凝土細(xì)骨料質(zhì)量評(píng)價(jià)表TAB3QUALITYEVALUATIONLISTFORCONCRETEFINEAGGREGATE序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)三連料場(chǎng)胡稍廟料場(chǎng)評(píng)價(jià)2155G/CM31150G/CM31160G/CM345215抗寒性混凝土11510151淺于標(biāo)準(zhǔn)色61258130為宜1136G/CM3461137G/CM34512512堆積密度孔隙率不滿(mǎn)足要求偏大不滿(mǎn)足抗寒性混凝土要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求滿(mǎn)足要求119621233吸水率4567凍融損失率針片狀顆粒含泥量有機(jī)質(zhì)01856160171淺于標(biāo)準(zhǔn)色31571580167淺于標(biāo)準(zhǔn)色8粒度模數(shù)61546152滿(mǎn)足要求注含泥量中不允許有粘土塊、粘土薄膜,有則應(yīng)做專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)論證。料場(chǎng)各實(shí)測(cè)指標(biāo)均為算術(shù)平均值。礫石力學(xué)性能應(yīng)符合水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求415反濾料質(zhì)量評(píng)價(jià)反濾料料場(chǎng)與粗、細(xì)骨料料場(chǎng)相同,為三連料場(chǎng)和胡稍廟料場(chǎng)。其巖性和開(kāi)采條件同前。兩料場(chǎng)具體質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果詳見(jiàn)表5。根據(jù)表4評(píng)價(jià)結(jié)果,兩料場(chǎng)均存在堆積密度過(guò)小,孔隙率偏大,吸水率不滿(mǎn)足抗寒性混凝土要求的不足,應(yīng)采取工程措施進(jìn)行處理,其余各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足水工混凝土粗骨料質(zhì)量要求,該兩料場(chǎng)基本可用作粗骨料使用3,4。8細(xì)度細(xì)度模數(shù)215315為宜21312143偏小153第4期劉志中等烏拉蓋水庫(kù)工程天然建筑材料調(diào)查與評(píng)價(jià)表5反濾料質(zhì)量評(píng)價(jià)表TAB5QUALITYEVALUATIONLISTFORANTIFILTERMATERIALS序號(hào)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)三連胡稍廟評(píng)價(jià)應(yīng)盡量均勻,要求這一組的顆粒,不會(huì)鉆入另一組的空隙中去,滿(mǎn)足要求過(guò)大不合格合格為避免堵塞,所用材料中小于011MM的顆粒在數(shù)量上不超過(guò)5。113221131粒徑級(jí)配2345不均勻系數(shù)CU顆粒形狀含泥量滲透系數(shù)8無(wú)針片狀顆粒,堅(jiān)固抗凍3大于7518103CM/S對(duì)于塑性指數(shù)大于20的粘土地基第一層粒度D50的要求,當(dāng)CU2時(shí),D505MM當(dāng)2CU5時(shí),D505MM8MM23176160181271871580172平均粒徑D506