水泥砾质土压实特性试验研究.pdf

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1、第３７卷第１１期人民黄河Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．１１２０１５年１１月ＹＥＬＬＯＷＲＩＶＥＲＮｏｖ．，２０１５【工程建设管理】水泥砾质土压实特性试验研究刘１２１１３忠，赵磊，鲁立三，王荆，丁永辉（１．黄河水利科学研究院，河南郑州４５０００３；２．新乡学院土木工程与建筑学院，河南新乡４５３０００；３．河南徐辉建筑工程设计有限公司，河南郑州４５００１８）摘要：水泥砾质土具有变形模量大、压缩性小和防渗性能好等优点，可以有效减小高土石坝心墙变形，改善高土石坝心墙应力状态。通过击实试验，研究在不同水泥掺入比和不同掺

2、砾量下水泥砾质土的压实特性。结果表明：不同水泥掺入比下水泥砾质土的最大干密度和最优含水率均低于相同掺砾量下的砾质土；随着水泥掺入比的增大，相同掺砾量下水泥砾质土的最大干密度呈递减趋势，但减小幅度均小于１％；水泥砾质土的最优含水率随水泥掺入比的增大而增大，但增大幅度较小且始终小于相同掺砾量下砾质土的最优含水率。关键词：水泥砾质土；压实特性；水泥掺入比；高土石坝中图分类号：ＴＶ１６；ＴＶ６４１．１文献标志码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１３７９．２０１５．１１．０３０目前国内外在建

3、的高土石坝坝高很多超过了２００软化和剪胀，进一步揭示了该材料的应力—应变关系ｍ甚至３００ｍ，如国外的罗贡坝（坝高３２５ｍ）、努列克和强度特性。（坝高３１７ｍ）、奇特森工程（坝高２６３ｍ）等，国内的糯笔者利用某堆石坝心墙所使用的土料和砾石料，扎渡（坝高２６３ｍ）和双江口工程（坝高３１６ｍ）掺入一定比例水泥制成水泥砾质土。对不同掺砾量、等［１－２］。不同水泥掺入比的水泥砾质土进行击实试验，研究其高土石坝对心墙防渗材料提出了更高的要求，不在不同掺砾量和不同水泥掺入比下的压实特性。仅要具备压实性能好、变形模

4、量大和防渗性能好等优点，而且必须与坝壳料变形协调，才能有效减小心墙料１试验土料与试验方案变形、改善心墙应力状态、降低高土石坝心墙应力拱效试验所用黏土为某堆石坝心墙所用的土料，其液应、提高心墙抵抗水力劈裂的能力。因此，心墙防渗材塑限分别为３４．８％和１６．４％，塑性指数为１９．４，土粒料受到工程界的高度重视，并在这一领域取得许多研相对密度为２．６１，黏土分类为ＣＬ（低液限黏土）。所究成果［２－６］。陈志波等［２］以糯扎渡土石坝掺砾心墙料用砾石料为最大粒径２０ｍｍ的人工碎石，其级配见表为研究对象，研究了

5、不同掺砾量（３０％、４０％、５０％、１。水泥砾质土掺砾量（砾石质量／干黏土质量）分别６０％、７０％和８０％）下砾质土的压实特性，结果表明：为３０％、４０％、５０％和６０％，其级配曲线见图１。随着掺砾量或粗料含量的增大，最大干密度呈先升后表１砾石料级配降的变化规律；击实后颗粒破碎程度随粗料含量的增粒径／ｍｍ２０～１０１０～５５～２＜２大而增大。同时，相关学者［６］对砾质土心墙料抗水力百分含量／％６１．１５２６．８５１２．０００．００劈裂的能力进行了试验研究，研究表明砾质土抗拉强度随着干密度的增大而增大

6、，增大幅度显著，抗拉强度的最大值约为最小值的４倍；且随着固结压力的增大，砾质土的抗拉强度呈递增趋势，但其抗拉强度随含水率的增大稍有减小。目前，对于砾质土压实特性的研究成果较多，在土石坝工程中也得到较为广泛的应用。然而，对于水泥砾质土这种新型筑坝心墙材料的研究较少，尤其是对图１不同掺砾量下的水泥砾质土级配曲线其压实特性的研究。文献［７－８］对水泥砾质土材料收稿日期：２０１５０６３０进行了不同水泥掺入比的中型三轴固结排水剪切试基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项验，重点分析了不同水泥掺入比对

7、该材料的应力—应（ＨＫＹ－ＪＢＹＷ－２０１４－０３）。变关系的影响，研究发现水泥砾质土心墙料随着水泥作者简介：刘忠（１９８１—），男，河南信阳人，工程师，博士，主要从事土体基本特性及本构关系等方面的研究工作。掺入比的增大，其应力—应变曲线表现出不同程度的Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｚｈｏｎｇ２００７０７＠１６３．ｃｏｍ·１１８·人民黄河２０１５年第１１期首先，将试验所用的土料和砾石烘干，黏土粉碎过２ｍｍ筛孔；然后，将土、水泥、砾石料按照一定的配合比拌和均匀，加入预定质量的水，搅拌使混合料均匀混合；最后，分层

8、装入制样筒并击实。水泥砾质土所掺水泥为Ｐ．Ｏ３２．５（普通硅酸盐水泥）。采用水泥掺入比Ｗｃ（水泥质量／干黏土质量）来控制水泥的掺入量，对Ｗｃ为３％、５％和８％的三种水泥砾质土进行了击实试验。依据规范［９］采用轻型击图２击实曲线实试验方法确定水泥砾质土的最优含水率及最大干密根据以上试验方法，得到不同掺砾量下水泥砾质度。击实筒的内径为１０２ｍｍ，筒高１１６ｍｍ，容积土和砾质土的最大干密度和最优含水率，见表３。表３水泥砾质土和砾质土击实试验结果３，击实锤的质量为９４７．４ｃ