某大型水库堆石面板坝堆石体灌水法密度试验误差定量定性研究

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1、某大型水库堆石面板坝堆石体灌水法密度试验误差定量定性研究　　摘要：目前水利工程堆石体密度试验最常用方法还是原位灌水法，现场采用挖坑灌水法来测定堆石体碾压密度方法成熟，原理简单，操作也方便，但要测定准确，必须认真分析影响因素，定量分析误差原因及大小，以利提高测试精度。本文通过现场实验数据的定量误差分析，供同行试验时参考。关键词：灌水法、密度试验、误差分析中图分类号：P343.3文献标识码：A1、前言堆石面板坝堆石体的施工质量控制主要采取碾压参数和填筑体密度试验，而密度试验目前有直接法和间接法两类。其中直接法主要有原位灌水法和原位灌砂法，间接法大约有：动弹法、面波

2、法、压实沉降法、振动加速度法、静弹模法、核子密度法、附加质量法等等。但间接法中不少是与直接法试验对比的基础上建立关系的，所以直接法是基础性的试验方法，堆石面板坝堆石体密度试验以原位灌水法为主要方法。2、某水库堆石面板坝堆石体灌水法密度试验基体方法2.1湿密度湿密度测定采用原位挖坑灌水法，选用直径为100cm、1508cm、200cm和250cm高20cm的四种特制钢环，试坑直径按最大粒径的2～3倍控制。深度为单层碾压层厚度。试验用水量用电子称称量计量，水位测量采用测针，试验料的质量以电子称计量，试坑隔水采用聚乙烯塑料薄膜，单层膜厚选用0.03mm和0.08mm

3、两种。每层有效密度测3个试坑。每个坑的试验步骤如下：（1）对选定的试验点整平，挖去松散的部分，选择合适直径的钢环；（2）固定钢环后，在环内铺设塑料薄膜，倒入称量后的水至一定的高度，记录水的质量m1；（3）用架设在钢环上横梁并装有水位测针，测读水位读数值，也可以在钢环边处平分取三点刻记水位高度；（4）舀净水，取走塑料薄膜，按最大石料粒径的2-3倍直径画试坑轮廓线，在线内挖坑到填筑层层厚深；（5）将试坑内挖出的堆石料进行称量记录，计算总质量m；（6）试坑挖好后，再将塑料薄膜沿坑壁坑底紧贴铺设，加入称量后的水到上面第（3）条原来所测读的水位高度，或钢环水位刻度处，记

4、取计算总加水量m2；（7）计算堆石料填筑湿密度值：湿密度ρS=m/[（m2-m1）/ρw]2.2颗粒级配分析8场料颗分：大于100mm的用钢皮尺子量测人工拣分，10mm--100mm的用圆孔筛人工筛分，10mm以下的取样烘箱烘干用圆孔网筛摇筛机筛分，将测密度时挖坑的试样10mm以上料全部进行筛分，10mm以下料全部称量后再取样约3--5kg烘干筛分。2.3含水率试验总含水率数值先进行颗分，取小于10mm以下粒径的混合料测定含水率，综合含水率按加权平均法的经验公式校正、计算，公式如下：总含水率=10mm以下含水率*﹝10mm以下百分比+1/2*（10~20mm）

5、百分比+1/4*（20~40mm）百分比+1/8*（40~80mm）百分比）﹞；2.4干密度、孔隙率干密度=湿密度/（1+总含水率）孔隙率=（1-干密度/颗粒密度）*100%3、测试误差分析及有关注意事项3.1关于隔水薄膜与试坑壁贴紧程度和摺皱对密度测试的误差过渡区垫层区厚为400mm。由于测试坑的深度与层厚相等，另加地面以上水深还有80mm,总水深达480mm.使隔水薄膜在试坑注水时做到边灌边放松，隔水薄膜在水的压力作用下与坑壁接触已十分紧密；由于主堆区和砂砾区的层厚为800mm，次堆区为1200mm,坑内水深达880～12808mm，隔水薄膜与坑壁接触尤其

6、紧密，甚至深深嵌入缝隙（见所附照片），以至薄膜不能回收再次使用。可以推断，我们所测的试坑体积已包括了一部分界面孔隙的体积。但突起岩石架空隔水薄膜引起的误差是存在的,对不同厚度的塑料薄膜由于紧贴程度的不同，测试密度会有不同,对此我们选择了二种厚度的塑料薄膜(0.03mm和0.08mm)在同一试坑中各测试一次进行了对比,结果如下表所示:不同厚度塑料薄膜灌水法测试堆石体密度对比结果表由表中可得出厚度为0.03mm的塑料薄膜试验结果比厚度为0.08mm塑料薄膜试验值略偏小，突起岩石架空隔水薄膜空隙前者比后者小，因为前者柔软性好，所得体积前者会略大一点，是否柔软到占用临

7、界面后的部分体积，或者说那者更准目前尚无定论，建议使用0.03mm～0.08mm厚度之间的塑料薄膜为佳。至于隔水薄膜摺皱引起的和空气引成的空腔，从照片中可见，在水压的作用下，隔水薄膜摺皱压得很紧，气泡不易见到。隔水薄膜摺皱对密度测量值的影响也是十分微小的。3.2在测试中存在隔水薄膜易破而产生的漏水问题。砂砾区垫层和过渡区试坑的试验过程中，在注水时尽量减少水的冲力，适当放松薄膜8，即可避免隔水薄膜破裂产生漏水。但在主堆区和次堆区，由于坝料颗粒较大，且石料主要来自溢洪道开挖的新鲜~微风化岩石，尖利的石料较多，0.03mm厚隔膜在水压力作用下很容易被剌破或划破而导致

8、漏水。在测试中，如果对石料加以处埋，如