2007年12月DEC2007JOURNALOFINNERMONGOLIAAGRICULTURALUNIVERSITY3烏拉蓋水庫工程天然建筑材料調(diào)查與評價劉志中,劉曉峰內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設(shè)計院,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定建筑物類型和工程造價的決定性因素。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)計需要的建造土壩的各種材料。同時,使用野外和室內(nèi)土工實驗方法,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、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對各料場建材進行了計算和評價,其質(zhì)量和數(shù)量均滿足要求,為本工程設(shè)計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量實測指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量評價中圖分類號TV41文獻標(biāo)識碼A文章編號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)蒙古水利水電勘測設(shè)計院承擔(dān)了烏拉蓋水庫工程地質(zhì)勘察工作,于2002年5月進入現(xiàn)場實施天然建筑材料調(diào)查并做了相應(yīng)的野外和室內(nèi)土工試驗。1工程概況烏拉蓋水庫位于內(nèi)蒙古東烏旗境內(nèi)的烏拉蓋經(jīng)濟開發(fā)區(qū),其工程等別和主要設(shè)計指標(biāo)為工程等別級,工程規(guī)模為大型,總庫容2183108M3,設(shè)計洪水位913186M,正常蓄水位911112M,壩頂高程916148M,最大壩高21198M,壩頂長度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作者簡介1957,男,高級工程師,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2007年及規(guī)模分為、兩個料場。料場位于水庫管理站東側(cè)山坡上,為一已開采料場,距壩址約019KM,有土路相連,交通便利。料場有用層巖性為黃褐、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。無用層平均厚度015M。料場場地開闊,地下水位低于有用層底板,無水下開采,不受季節(jié)影響,開挖條件較好,便于使用機械開挖。料場位于烏拉蓋開發(fā)區(qū)磚場的山坡上,是1個正在開采的粘土料場,距壩址約65KM,有四級公路和砂石路相通,交通較為便利。料場有用層巖性以黃褐、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。無用層巖性為土黃色砂壤土,平均厚度018M。料場場地開闊,地下水位埋深大,無水下開采,不受季節(jié)影響,但有用層較薄,不利于使用機械開挖,且運距較遠。31212均質(zhì)土料場開采條件均質(zhì)土料場位于51團磚場山前沖積平原和低山丘陵區(qū)。磚場現(xiàn)已停止生產(chǎn)。料場距壩址約5KM,有砂石路相通,交通便利。料場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。無用層巖性為黑黃色砂壤土,含有機質(zhì)及植物根系,平均厚度013M。料場地形開闊平坦,地下水位低于有用層底板,無水下開采,不受季節(jié)影響,無用層較薄,有用層較厚,適合機械開挖。31213砂礫料料場開采條件砂礫料按產(chǎn)地分為三連和胡稍廟兩個料場。三連料場位于水庫下游三連附近的烏拉蓋河右岸,為一已開采料場,距壩址約8KM,有四級公路及砂石路相通,交通尚屬方便。料場有用層巖性為沖洪積砂礫石,平均厚度112M,為粗細骨料混合料場。無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。水上開采平均厚度017M,水下開采為015M。該料場無用層較厚,有用層較薄,且有水下開采,開采條件較差。另一個料場為胡稍廟砂礫料場。該料場位于水庫下游胡稍廟附近的烏拉蓋河兩岸,是一已開采的料場。料場距壩址約23KM,有草原土路與公路相通,交通比較方便。料場有用層巖性為沖洪積的砂礫石,薄層分布,平均厚度110M,為粗、細骨料混合料場。無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)細沙,風(fēng)積細砂、中細砂,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)查與儲量計算311勘察精度及勘探方法各類料場均按詳查精度布置工作量。依據(jù)料場分布、類型、地形、儲量等特征布置勘探點,采用地面調(diào)查、鉆探、坑探并結(jié)合天然斷面等手段進行勘察3,4。在探坑內(nèi)分層取樣,現(xiàn)場做土的天然密度及含水量試驗探坑采用全坑法取土,鉆孔取原狀樣及散狀樣,運至室內(nèi)做各項試驗5。312各料場開采條件31211防滲土料場開采條件防滲土料場按產(chǎn)地151第4期劉志中等烏拉蓋水庫工程天然建筑材料調(diào)查與評價量為215104M3反濾料礫石勘察儲量為213104M3人工混凝土粗骨料勘察儲量為4104M3。各類天然建筑材料數(shù)量均滿足設(shè)計需要量2倍以上的規(guī)范要求3,4。4各類天然建筑材料質(zhì)量評價411防滲土料質(zhì)量評價料場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,水上與水下開采平均厚度均為015M。該料場無用層較厚,有用層較薄,且有水下開采,開采條件較差。313儲量計算各料場均采用平均厚度法進行計算3。經(jīng)計算,防滲土料勘察儲量為20104M3均質(zhì)土料勘察儲量為74104M3壩殼填筑料勘察儲量為70104M3混凝土細骨料勘察儲量為016104M3混凝土粗骨料勘察儲量為113104M3反濾料砂勘察儲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)量評價結(jié)果見表1表1防滲土料質(zhì)量評價表TAB1QUALITYEVALUATIONLISTFORPREVENTIONPERMEABILITYSOIL序號項目技術(shù)指標(biāo)料場料場評價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)有機質(zhì)按重量計水溶鹽1540為宜1020碾壓后7宜大于天然密度1198G/CM3滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求6天然含水量滿足要求7PH值滿足要求211021038緊密密度滿足要求9SIO2/R2O32注各料場實測指標(biāo)均為算術(shù)平均值412均質(zhì)土料質(zhì)量評價均質(zhì)土料場內(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)量評價結(jié)果見表2。根據(jù)表1評價結(jié)果,各料場的實測指標(biāo)均滿足防滲土料的各項技術(shù)指標(biāo)要求,可作為防滲料場使用。但料場儲量較小,料場運距較大,如條件許可,下階段應(yīng)進行補充勘查工作,在距壩址更近地區(qū)勘察新料場3,4。表2均質(zhì)土料質(zhì)量評價表TAB2QUALITYEVALUATIONLISTFORHOMOGENEITYSOILMATERIALS序號項目技術(shù)指標(biāo)51團料場評價1711131171106CM/S0152010531010最優(yōu)含水量131381512345粘粒含量塑性指數(shù)滲透系數(shù)有機質(zhì)按重量計水溶鹽1030為宜717碾壓后7宜大于天然密度1199G/CM3滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求6天然含水量滿足要求7PH值滿足要求21108緊密密度滿足要求9SIO2/R2O32注料場各實測指標(biāo)均為算術(shù)平均值152內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報2007年根據(jù)表2評價結(jié)果,51團料場各項實測指標(biāo)均能滿足均質(zhì)壩土料的技術(shù)指標(biāo)要求,該料場可作為均質(zhì)土料場使用3,4。413混凝土細骨料質(zhì)量評價三連砂礫料場該料場為砂、礫混合料場,其凈砂含量為47,巖性為黃褐色細砂及中、粗砂、中密、濕飽和,呈中厚薄層狀分布。砂料以細砂為主。胡稍廟砂礫料場該料場為砂、礫混合料場,其凈砂含量為74,巖性為黃褐色細砂及少量中、粗砂,中密、濕飽和,呈中厚薄層狀分布。兩料場具體質(zhì)量評價結(jié)果詳見表3。表3混凝土細骨料質(zhì)量評價表TAB3QUALITYEVALUATIONLISTFORCONCRETEFINEAGGREGATE序號項目技術(shù)指標(biāo)三連料場胡稍廟料場評價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足要求偏大不滿足抗寒性混凝土要求滿足要求滿足要求滿足要求滿足要求119621233吸水率4567凍融損失率針片狀顆粒含泥量有機質(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)做專門試驗論證。料場各實測指標(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)計規(guī)范要求415反濾料質(zhì)量評價反濾料料場與粗、細骨料料場相同,為三連料場和胡稍廟料場。其巖性和開采條件同前。兩料場具體質(zhì)量評價結(jié)果詳見表5。根據(jù)表4評價結(jié)果,兩料場均存在堆積密度過小,孔隙率偏大,吸水率不滿足抗寒性混凝土要求的不足,應(yīng)采取工程措施進行處理,其余各項指標(biāo)均滿足水工混凝土粗骨料質(zhì)量要求,該兩料場基本可用作粗骨料使用3,4。8細度細度模數(shù)215315為宜21312143偏小153第4期劉志中等烏拉蓋水庫工程天然建筑材料調(diào)查與評價表5反濾料質(zhì)量評價表TAB5QUALITYEVALUATIONLISTFORANTIFILTERMATERIALS序號項目技術(shù)指標(biāo)三連胡稍廟評價應(yīng)盡量均勻,要求這一組的顆粒,不會鉆入另一組的空隙中去,滿足要求過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5。113221131粒徑級配2345不均勻系數(shù)CU顆粒形狀含泥量滲透系數(shù)8無針片狀顆粒,堅固抗凍3大于7518103CM/S對于塑性指數(shù)大于20的粘土地基第一層粒度D50的要求,當(dāng)CU2時,D505MM當(dāng)2CU5時,D505MM8MM23176160181271871580172平均粒徑D506