水利水电工程建筑(3)
2013-08-19 01:12
导读：第三节土料压实 土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。维持土石坝自身稳定的土料内部主力（粘结力和摩擦力）、土料的防渗性能等，都是随土料密
第三节 土料压实
土石料的压实，是土石坝施工质量的关键。维持土石坝自身稳定的土料内部主力（粘结力和摩擦力）、土料的防渗性能等，都是随土料密实度的增加而提高。例如，干表观密度为1.4t/m^3的砂壤土，压实后若提高到1.7t/m^3，其抗压强度可提高4倍，渗透系数将降低至1/2000。由于土料压实结果，可使坝坡加陡，加快施工进度，降低工程投资。
一.土料压实特性
土料压实特性，与土料自身的性质，颗粒组成情况、级配特点、含水量大小以及压实功能等有关。
对于粘性土和非粘性土的压实有显著的差别。一般粘性土的粘结力较大，摩擦力较小，具有较大的压缩性，但由于它的透水性小，排水困难，压缩过程慢，所以很难达到固结压实。而非粘性土料则相反，它的粘结力小，摩擦力大，具有较小的压缩性，但由于它的透水性大，排水容易，压缩过程快，能很快达到压实。
土料颗粒粗细作成也影响压实效果。颗粒愈细，空隙比就愈大，所以含矿物分散度愈大，就愈不容易压实。所以粘性土的压实干表观密度低于非粘性土的压实干表观密度。颗粒不均匀的砂砾料，比颗粒均匀的细砂可能达到的干表观密度要大一些。土料的含水量是影响压实效果的重要因素之一。用原南京水利实验处击实仪（南实仪）对粘性土的击实试验，得到一组击实次数、干表观密度与含水量的关系曲线。
非粘性土料的透水性大，排水容易，压实过程快，能够很快达到压实，不存在最优含水量，含水量不做专门控制。这是非粘性土料与粘性土料压实特性的根本区别。压实功能大小，也影响着土料干表观密度的大小，击实次数增加，干表观密度也随之增大而最优含水量则随之减小。说明同一种土料的最优含水量和最大干表观密度并不是一个恒定值，而是随压实功能的不同而异。
（转载自科教范文网http://fw.nseac.com） 一般说来，增加压实功能可增加干表观密度，这种特性，对于含水量较低（小于最优含水量）的土料比对于含水量较高（大于最优含水量）的土料更为显著。
二.土石料的压实标准
土料压实得越好，物理力学性能指标就越高，坝体填筑质量就越有保证。但土料的过分压实，不仅提高了压实费用，而且会产生剪力破坏，反而达不到应有的技术效果。可见对坝料的压实应有一定的标准，由于坝料性质不同，因而压实的标准也各异。
（一）粘性土料（防渗体）
粘性土的压实标准，主要以压实干表观密度和施工含水量这两指标来控制。1.用击实试验来确定压实标准；2.用最优饱和度于塑限的关系；最大干表观密度；3.施工含水量确定。
（二）砂土及砂砾石
砂土及砂砾石是填筑坝体或坝壳的主要材料之一，对其填筑密度也应有严格要求。它的压实程度与粒径级配和压实功能有密切的关系，一般用相对密度Dr来表示:Dr=(emax-e)/(emax-emin) 式中emax——砂石料的最大空隙比；emin——砂石料的最小空隙比；e——设计空隙比。
在施工现场，对相对密度进行控制仍不方便，通常将相对密度换算成相应的干表观密度rp(t/m^3),作为控制的依据.rp=rmax*rmin/[rmax-Dr(rmax-rmin)] 式中rmax——砂石料最大干表观密度， t/m^3； rmin——砂石料最小干表观密度， t/m^3，设计的相对密度，于地震等级、坝高等有关。一般土石坝，或地震烈度在5读以下的地区， Dr不宜低于0.67；对高坝，或地震烈度为8～9度时， Dr应不小于0.75。对砂性土，还要求颗粒不能大小和过于均匀，级配要适当，并有较高的密实度，防止产生液化。
（三）石渣及堆石体（坝壳料）
（科教范文网 lw.nseaC.Com编辑发布） 石渣或堆石体作为坝壳材料，可用空隙率作为压实指标。根据国内外的工程实践经验，碾压式堆石体空隙率应小于30%，控制空隙率在适当范围内，有利于防止过大的沉陷和湿陷裂缝。一般规定其压实空隙率为22%～28%左右（压实平均干表观密度为2.04～2.24t/m^3）以及相应的碾压参数。
三.压实机械及压实参变数
压实机械对工程进度，工程质量和造价有很大的影响。压实机械的选择原则：应根据筑坝材料的性质、原状土的结构状态、填筑、施工强度及作业面积的大小等，选择性能能达到设计施工质量标准的碾压设备类型。如按不同材料分别配置不同的压实机械，就会出现机械闲置的情况。所以确定机械种类和台数时，还应从填筑整体出发，考虑互相配合使用的可能。
1.羊脚碾
羊脚碾的羊脚插入土中，不仅使羊脚底部的土料受到压实，而且使侧向上午土料也受到挤压，从而达到均匀的压实效果。羊脚碾仅适用于压实粘性土料和粘土，不适合压非粘性土。土料压实层在一定深度的范围内，可以获得较高的压实干表观密度，但土体的干表观密度沿深度方向的分布不均匀。羊脚碾的独特优点是能够翻松表面土层，可省去刨毛工序，保证了上下土层的结合质量。此外，羊脚碾还能起到混合土料的作用，可以使土料级配和含水量比较均匀。羊脚顶端接触应力的过大或过小，都会降低碾压效果。
2.气胎碾
气胎碾适用于压实粘土料，也适合于压实非粘性土料，如粘性土、粘土、砂质土和沙砾料等，都可以获得较好的压实效果。气胎碾的充气轮胎，在压实过程中具有一定的弹性，可以和压实的土料同时发生变形，轮胎与土料的接触应力，主要取决于轮胎的充气压力，与轮胎的荷载大小无关。
（科教作文网http://zw.NSEaC.com编辑发布） 3.振动碾
振动碾是一种以碾重静压和振动力共同作用的压实机械，较之没有振动的压实机械，土中应力可提高4～5倍，因而它能有效地压实堆石体、砂砾料和砾质土；也可用与压实粘性土和粘土。
4.夯实机械（重锤）
