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精品碾压土石坝填筑质量检测

碾压土石坝填筑质量检测1填筑质量检测的依据1。

1工程设计、设计图纸和施工技术要求.

1。

2国家或行业颁发的技术规程、规范。

1）《碾压式土石坝设计技术规范》（SDJ218—84）;

2）《碾压式土石坝设计技术规范》（SDJ212-83;

3）《碾压式土石坝施工规范》（SL；

4）《土工试验规程》SD128-84（第一分册）；

5）《土工试验规程》SD128—86（第二分册）.填筑质量检测项目和内容土石坝填筑质量控制方法较多，现场检测项目有如下几项:

1。

1击实试验

是测定土料最大干密度和最优含水率的试验。

是确定粘性土填筑标准的一个指标。

1。

2密度、含水率试验

密度是反映土料密实的状态，含水率表现土料中含水的程度是反映土料性质的两个指标。

1）现场渗透试验：

是反映土料透水性质的指标。

2）比重试验：

是反映物料质量的一个指标,参与计算之用。

3）相对密度试验：

是反映无粘性土密实的程度的指标.是确定无粘性土填筑标准的一个指标。

4）颗粒级配:

是反映土料颗粒组成性质的一个指标。

是土料分类的主要指标。

5）现场碾压试验:

确定碾压施工参数和施工工艺.

工程规模大小、重要性与设计技术要求及回填料的特性所决定的现场碾压试验的规模大小、试验项目多少、简单与复杂程度。

现场碾压试验目的如下：

①根据设计指标要求和施工设备实际条件,通过碾压试验确定施工的碾压参数。

（碾压设备的选择、行车速度、铺土厚度、碾压遍数、土料含水率的选择）。

②寻求施工工艺。

（运料、倒料、平料的方法,工序之间的衔接）

③确定施工的质量控制标准和检测方法。

坝体复核试验：

了解坝体回填情况，检查填筑质量，建立坝体初期的基本资料。

填筑质量检测方法

填筑工程质量检测应根据不同填筑料的特性而确定检测试验项目.就是同一个试验项目如密度试验，则因土料的不同而试验方法也不相同。

对粘性土采用环刀法检测密度，若是砾质土、无粘性土采用灌砂法或灌水法检测密度。

除了检测项目和试验方法的确定，首先先要确定质量控制标准，依据设计技术要求和相关的规程规范要求，根据不同土料特性确定质量控制标准。

标准定高了会造成无法施工，标准定低了，又不能保证质量，只有采用科学的、合理的有效的控制标准才能保证工程施工填筑质量。

1.1质量控制标准

1.1.1粘性土

（1）一个干密度为控制标准：

不考虑压实性可以采用一个干密度作为控制指标。

如设计给定控制指标最大密度1。

75g/cm3，压实度为0.97,则填土压实干密度控制的下限值应为1.70g/cm3，凡是干密度大于是1.70g/cm3为合格，此方法比较简单，但是缺点许多,仅对小型工程在土料比较单一均匀，用量也不大的情况下是可用的。

（2）多个干密度为控制标准

如果考虑压实性可用多个干密度指标耒控制，分阶段考虑压实性变化，不同阶段用不同干密度控制，以一周或一个月为一阶段，预先在土料场预计下一个阶段要开挖的土层中提前测定土料的最大干密度和最优含水率，取其平均值，作为下一阶段的控制指标。

这比只用一个干密度指标控制更为合理。

（3）压实度作为标准：

对大中型工程来说，

一般土石坝用料都在十万方以上,取自几个料场，就是一个料场不同部位、不同深度的土料性质也不同，含水量、其压实性都不同，甚至差别很大，用一个干密度作为控制标准是无法施工。

采用压实度为控制指标，就要用到土料的最大干密度，这就必须进行击实试验，如今施工规范中推荐了现场三点击法试验（试验方法见第三节4），我们就可以借助此方法求出最大干密度，计算压实度控制指标。

公式：

D=ρd/ρdmax

D——压实度;（%）

ρd—-碾压干密度；

ρdmax-—填土最大干密度；

（4）　用密度比（C）控制，对小型工程耒说当土料为高含水率，又无条件降低含水率的条件下,也可以用密度比、饱和度、空气孔隙率等；耒控制填土质量.一般要求C值大于0。

98；要求饱和度达到85%~95%;空气体积率为10％~3%.按下式计算:

C=ρf/ρo

Sr=Vw/V×100（%）=W/（ρw/ρd—1/Gs）（%）

Va=Va/V×100（％）=100—ρd/ρw（100/Gs—w）（%）

式中：

C——密度比；（%）

ρf—--—填土的湿密度；

ρo——填土的击实湿密度；

Sr——饱和度

V——土的总体积;

Va——土孔隙中空气所占体积;

Vw——土孔隙中水所占体积；

W——含水率；

ρd—-干密度；

ρw——水的比重（容重）

Gs——土粒比重。

1。

1.2砾质土控制标准

砾石土是一种含有相当的粗颗粒（〉5mm）,也含有一定量的细颗粒（〈5mm）的混合物，在这种土料中粗颗粒起骨架作用，细颗粒填充其孔隙中,因此砾石土往往即具有粘性土的某些特征，又具有砂性土的某些特征。

根据所含细粒土中粘粒含量、塑性指数及矿化成份，使砾石土显示出偏于粘性土或偏于砂性土的性质.实践证明，砾石土级配优良,压实性好，抗剪强度高，压缩性低，便于施工，是一种良好的筑坝材料。

（1）砾石土的压实指标

含砾石土因有粗颗粒的存在，其干密度增值的大小与砾石的风化成度有关，同样含砾量的细粒土，砾石风化强的干密度低；风化弱的干密度高。

于其砾石的含量多少有关。

砾石土的试验表明，其最大干密度随含砾量的增多而增大，但当砾石含量超过某一级限值时，则出现架空现象，干密度反而随含砾量的增多而降低。

如图1.

图一含砾量与干密度的关系

因此含砾石土干密度除与细料影响因素相同一外，还必须考虑含砾量的影响因素.对砾石土填筑压实质量应以压实度控制，计算压实度，要求出砾质土的最大干密度。

砾质土最大干密度可直接或间接的求得，常用的方法有以下几种.

（2）砾质土最大干密度的推求:

①建立含砾量与最大干密度的关系曲线。

直接用大型击实仪对人工配制不同含砾量的土样进行击实试验，求得含砾量与最大干密度曲线，得出全料干密度控制值.如表1中“全料击实最大干密度”这一拦.

②用细料最大干密度来控制时，先根据大型击实仪击实试验的结果，求得不同含砾量下全料最大干密度时细料的干密度，为控制值。

见表1。

“全料最大干密度时细料最大干密度”拦和“细料压实度控制"一拦.

全料压实度控制与细料压实度控制比较表1

粗料含量P（%）

全料击实最大干密度

ρdmax（g/cm3）

1。

1.82

1.87

1.92

1.97

2。

全料压实度控制

全料干密度控制值DρdMAX（设D=0。

95）

1。

1.73

1.77

1。

1.93

全料最大干密度时细料最大干密度

ρ`DIMAX（g/cm3）

1。

1.72

1。

1.71

1。

校正系数β=

ρ`DIMAX　ρDIMAX

0。

0.98

0。

0.88

细料压实度控制

βD（设D=0。

95）

0。

0.95

0.94

0.93

0.89

0。

细料干密度控制值βDρdimax

1。

1.63

1。

1.60

1。

1.44

③　公式修正

如果缺乏大型击实设备，可取其细料部分进行击实试验,然后再根据砾含量，用以下理论公式进行修正.

A）当砾石含量小于30％时：

ρ`dmax=1/（p/Gs2ρw+（1—P）/ρdmax）---———

（1）

wop=wop—5（1-p）+wAp---——-—-----———

（2）

式中:

ρ`dmax——砾质土最大干密度,g/cm3；

P-—大于5mm的砾石含量；（用小数表示）

Gs2——大于5mm的砾石比重；

ρdmax—5--小于5mm的细粒粒土的最大干密度,g/cm3；

wOp——砾质土最优含水率，%

woP—5——小于5mm的细粒土的最优含水率，%；

wA——大于5mm砾石的吸水率，%。

B）当砾石含量大于30%时：

在式

（1）的基础上进行修正:

ρdmax=ρ`dmax—⊿ρd

式中：

ρdmax-———砾石含量较多时砾质土修正干密度，g/cm3；

⊿ρd——-----—--干密度修正值.（用图解法确定）1。

1。

3无粘性土

①干密度:

（相对密度）②空隙率：

土石坝的反滤料、过渡料、及坝壳料等均为无粘性土，其密度程度不仅以其孔隙率的大小来衡量，压实质量一般都采用相对密度Dr控制。

计算公式：

Dr=（ρd-ρdmin）ρdmax/（ρdmax—ρdmin）ρd

式中：

ρd—为填筑的砂砾料的干密度;

ρdmax、ρdmin分别为最紧、最松干密度，由试验求得。

相对密度试验只限于能自由排水的无粘性土.当料中〈0.074mm的细料含量超过5~12％时，应分别作击实试验和相对密度试验。

对此种材料，美国垦务局规定，质量控制先比较95％的压实度（普氏标准）和相对密度70％,哪个标准高用哪个。

而美国工程兵团则规定当<0。

074mm

的细料含量超过5％时,标准击实试验最大密度的98%（压实度）高于0。

85的相对密度时，应采用标准击实试验。

1.1.4石渣料

对石渣料的压实标准我国目前有两种作法:

①根据前人的经验采用碾压施工参数来控制，对于重要工程和高坝适当进行一些碾压试验来修正。

②根据大型击实试验确定标准，以据设计阶段的大型击实试验和现场的碾压试验预以调整，采用压实度的概念来确定石渣料压实标准,以击实的最大干密度和最优含水率，按下式计算作为压实的控制指标：

ρds=mρdmax

Wop=Wop

式中：

ρds—为设计干密度；

Wop—设计最佳含水率；%

ρdmax-标准击实功能下的最大干密度；

Wop—最优含水率；%；

m—为压实度（或称施工条件系数），决定于坝高和工程重要性：

对于Ⅰ、Ⅱ级或高坝:

m=0。

97～0。

99、对各种等级的中、低坝m=0.950.97。

1。

2检测频率与测点的布置

1）检测频率

测点个数：

按＂土石坝施工规范＂规定。

粘性土：

　１００—２００　Ｍ３

过度料：

　１千—１万　Ｍ３

堆石料：

　１万—１０万Ｍ３

对不满足方量要求的地段只少取三点．采用随机取样和临时指定抽检.

2）检测点布置：

以矩形、梅花形，隋机布点．但每层要包括左右坝肩，上下游边部．如下图：

　　　　　　②梅花布点

③按部位布点

3）质量检测试验方法

质量控制检测试验主要是策重于现场试验，在满足一定精度条件下尽量快速，适应施工进度要求。

主要试验项目如下：

1含水率试验：

㈠　定义:

土在100—110℃下烘到恒量时失去的水分质量和达恒量后干土质量的比值，以百分数表示。

㈡　试验方法

⑴　烘干法:

烘箱法为室内试验的标准方法，

野外快速测定有酒精燃烧法、电炉炒干法、红外线烘干法、高周波电流干燥法。

⑵　放射性同位素法:

（中子湿度计）。

㈢计算公式：

W=（M/MS—1）×100（4-1）

式中：

W—含水率，％;M—湿土质量，g；

MS-干土质量，g。

计算至0。

1%，

需进行二次平行测定，取其平均值，

允许平行差值如表4—1

㈣　试验方法和适用范围：

⑴烘箱法：

为室内试验的标准方法。

⑴　仪器设备

①烘箱：

可采用电热烘箱或能保持100—110℃的其它能源烘箱。

②天平或电子称：

称量500g或2000g，感量0.01g或1g;

③其它：

干燥器、称量盒。

⑵　试验步骤

①　取代表性土样15-30g，放入称量盒内，立即盖好盒盖，称出湿土质量，准确至0.01g。

1揭开盒盖，将试样和盒连同盒盖放入烘箱，在100—110℃烘至恒量（恒量时间随土质、地区而异，一般土质量为15-30g时，砂土需1-2h、粘质粉土和粉土需6-8h、粘土需10h以上）。

2将烘干试样和盒同盖取出，盖好盒盖放入干燥器内冷却至室温，称干土质量，准确至0。

01g，按4-1公式计算含水率。

2）酒精燃烧法:

现场快速测定粘性土的含水率。

⑴　仪器设备

①　称量盒:

（大铝盒）

②电子称：

称量1000g，感量0.1g；

③酒精：

纯度95％；

④其它:

滴管、火柴、调土刀等。

⑵　试验步骤

①　取代表性试样50—100g,放入称量盒内，称出湿土质量，准确至0.1g。

②　用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止。

为使酒精与试样能允分混合，可将盒底在桌面上轻轻敲击。

1点燃盒中酒精,烧至火焰熄灭。

⑵　试验步骤

①　取代表性试样50—100g,放入称量盒内，称出湿土质量,准确至0。

1g。

②　用滴管将酒精注入放有试样的称量盒中，直至盒中出现自由液面为止.为使酒精与试样能允分混合，可将盒底在桌面上轻轻敲击。

3点燃盒中酒精,烧至火焰熄灭。

4将试样冷却数分钟，再注入酒精重复燃烧第二次，当第三次火焰熄灭后，立即盖好盒盖，称干土质量，准确至0.1g，需进行平行测定，允许差值见表4-1，取平均值.

⑶其它如比重法、炒干法、中子湿度计等方法就不一一介绍.

⑷试验记录格式：

烘干法与酒精燃烧法试验记录可用一样表格如表3—2。

含水率试验记录表3-2工程名称:

试验者；

试验方法:

计算者：

试验日期：

校核者：

土样编号

土样说明

盒号

盒质量（g）

盒+湿土质量（g）

盒+干土质量（g）

湿土质量（g）

干土质量（g）

含水率（％）

平均含水率（%）

2）现场密度试验

㈠　定义：

土的密度是土的单位体积质量。

㈡　密度试验方法

⑴环刀法

⑵灌砂法（砂替换法）、灌水法（水—胶囊法）、灌膨润土泥浆法（泥浆　　　　　　　　浓度10%，适于粘性土）。

⑶放射性同位素法：

（γ射线密度计）

㈢　计算公式:

ρ=m/v

ρd=ρ/（1+0。

01w）

式中：

ρ—密度，g/cm3;ρd—干密度，g/cm3；m-湿土质量，g;

V—环刀容积，cm3；W-含水率，％。

㈣　试验步骤

1）环刀法

⑴仪器设备：

①　环刀：

室内：

内径6-8cm,高为2cm；野外：

直径不宜小于10cm，高不宜小于6cm。

2电子称：

室内称量500g，感量0.01g；野外称量2000g，感量0.1g。

3其它：

切土刀、钢丝锯、凡士林、送环器、锤头等。

⑵　试验步骤

①室内取原状土，整平样品两端,将环刀内壁涂一薄层凡士林，刃口向下放在土样上。

②用切土刀（或钢丝锯）将土样削成略大于环刀直径的土柱。

然后将环刀下压，边压边削，至土样伸出环刀为止。

将环刀两端余土削去修平，取余下的代表性土样测定含水率。

③

野外现场取样时，先将土层表面削平，将环刀内壁涂一薄层凡士林,刃口向下放在土样上，把送环器放在环刀之上，用锤头下砸将环刀送入土中,至土样伸出环刀为止，然后用镐头将环刀和土样一起挖出,将环刀两端余土削去修平。

④擦净环刀外壁称量，称出湿土质量，准确至0.1g。

若是现场取样称量后,取环刀中代表性的土样测定含水率。

⑤按2公式计算密度和干密度.

⑥需进行二次平行测定,其平行差值不得大于0.03g/cm3.取其算术平均值。

⑶　记录格式：

密度试验（环刀法）

工程名称：

试验者：

钻孔编号:

计算者:

土样说明:

校核者：

试验日期:

试样编号

土样类别

环刀号

湿土质量（g）

环刀容积（cm3）

湿密度（g/cm3）

干土质量（g）

干密度（g/cm3）

平均

干密度（g/cm3）

2）灌砂法:

适用于野外现场含砾石的土料和无粘性土。

⑴仪器设备:

①灌砂法密度试验仪，见图4—4,包括有:

1—漏斗；2-漏斗架;

3—防风筒;4-套环，附有三个固定器。

②台称：

称量10kg,感量5g;称量50kg,感量10g。

③标准砂：

粒径0.25-0。

5mm干燥清洁均匀标准砂10—40kg；

④其它：

量砂容器（有盖）、直尺、铲土工具、勺子等.⑵试验步骤（用套环）

1在试验地点,面积40×40cm2的一块地面铲平.如压实土层时，应将表

松土清除掉铲平，把

套环平稳放在平面

上，用固定器固定,

按图4-2安装好仪

器.

②称盛量砂容器加量

砂的质量，开漏斗

阀，将量砂经斗灌

　入套环内,待套环

灌满后，拿掉漏斗、

支架、防风筒，用

直尺刮平套环上的砂面,与套环边缘平齐。

将刮下的砂量细心倒回量砂器，不得丢失.称量砂容器加第一次剩余量砂质量.

③取出套环内的量砂称量，倒回量砂容器内。

套环内允许有少部分量砂留在环内。

④在套环内挖试坑，其尺寸大致如表4-2试坑尺寸与相应的最大粒径表4-2

试样最大粒径

（mm）

试坑尺寸

直径（mm）

深度（mm）

5—25

150

200

25—60

200

250

300

挖坑时要特别小心，将已松动的试样全部取出。

放入盛试样的容器内，将盖盖好，称容器加试样质量。

并取代表性试样,测定含水率。

⑤在套环上重新装上防风筒、漏斗架及漏斗.将量砂经漏斗灌入试坑内，量砂下落速度应大致相等,直至灌满套环。

⑥取掉漏斗、支架、防风筒，用直尺刮平套环上的砂面，使与套环边缘平齐。

将刮下的砂量细心倒回量砂器,不得丢失.称量砂容器加第二次剩余量砂质量.

⑦试验称量精度：

称量小于10kg时为5g；大于10kg时为10g。

⑶　按下式计算密度和干密度ρ=｛（m4–m6）—[（m1-m2）—m3]}/[（m2+m3-m5）/ρn—（m1-m2）/ρn‘]

ρd=ρ/（1+0.01w）式中：

ρ—密度，g/cm3;

ρd—干密度，g/cm3；

m1—量砂容器加原有量砂质量,g;

m2-量砂容器加第一次剩余量砂质量，g；

m3—从套环中取出的量砂质量，g；

m4-试样容器加试样质量（包括少量遗留量砂质量），g；

m5—量砂容器加第二次剩余量砂质量，g；

m4-试样容器质量，g；

W—含水率，％

ρn—往试坑内灌砂时量砂的平均密度,g/cm3；

ρn‘-挖试坑前，往套环内灌砂时量砂的平均密度，g/cm3;

计算至0.01g/cm3.

3）灌水法

适宜含砾石的土和

无粘性土。

1　仪器设备

①　套环：

直径30—250

cm。

②　台称：

称量50kg—

1000kg，感量

5g—10g.

③　塑料薄膜：

要求厚度0。

1mm,柔软、强度高的塑料薄膜。

④　土工筛：

一套土工筛。

⑸　其它:

水准尺、直尺、盛水筒、铲土工具、帆布一块。

⑵　试验步骤

①　在现场试验位置上铲出一块现套环大小平地，要求近视水平，放好套环,用水准尺校整水平后固定。

2　套环内铺好塑料薄膜,使薄膜紧贴套环上后，向套环内薄膜中灌入已称过质量的水，待注满套环或注入到一定刻度时停止注水，称出余水质量（注意直接去掉盛水筒的质量）.

⑶　去掉套环内的水拿掉塑料膜,在套环内挖试坑，其尺寸可参考表4-2，

对无粘性土一般直径同套环大小，坑深为一个碾压层的坑.挖坑时要特别小心，将已松动的试样全部取出.放入盛试样的容器内，将盖盖好，称容器加试样质量.对无粘性土可在帆布上分筛称取质量，并取分筛试样测定含水率，对粒径60mm以下试样，在称取土质量后可取少部分约50kg的试样,带回室内进行含水率测定和干后筛分试验。

④　在挖好试坑中再次铺上塑料薄膜,使薄膜紧贴坑壁和套环，向薄膜中注入第二次注水前称好质量的清水，水位要求于第一次注水水位一至后,停止注水，称量第二次余水质量。

⑤　试验称量精度：

按使用称量设备最小度的估计值。

⑶　按下式计算密度和干密度

ρ=（m4–m6）·ρw/[（m3–m4）—（m1–m2）］

ρd=ρ/（1+0。

01w）

式中:

ρ—密度，g/cm3；

ρd—干密度，g/cm3;

m1—第一次灌水前水筒加水的质量，g；

m2—水筒加第一次剩余水的质量,g；

m3—第二次灌水前水筒加水的质量，g；

m4—试样容器加试样的质量，g;

m5—水筒加第二次剩余水的质量,g；

m4-试样容器质量，g；

W—含水率，%⑷　试验记录格式

3）现场渗透试验

试坑注水法：

适宜现场粘性土渗透试验

㈠定义：

㈡仪器设备

①　本试验装置如图4—5，其内环直径22。

6cm，高为15cm；外环直

径为45。

2cm，高为15cm。

在木架上倒置着2个容量为5000-10000ml装有斜口玻璃管和橡皮塞的供水瓶（瓶壁有刻度）。

②其它：

挖、铲工具、夯实工具，吸水球等。

㈢　试验步骤：

①　在野外试验区按预定深度开挖一个1×1.5m2的试坑，在坑底再下挖一直径等于大外环直径、深为10—15cm小坑，整平小坑底。

②　把大、小环放入坑中，使成同心园，钢环入土深度至环上的起点刻度，两环上缘同高，压环时，不得压实或扰动土层，如扰动过大，须重新挖坑作。

③　在两环底部均铺以2cm厚的砾石层,然后在内环及两环间内注入清水至满,安放支架水平位置。

将两个供水瓶注满清水后倒置于支架上，供水瓶的斜口玻璃管插入内环和两环之间的水面以下,两个斜口应在同一个高度上（即杯口水平面），以保持水位不变.

④　记录渗水开始时间及供水瓶的水位和水温。

经一定时间后，测记在此时间内由供水瓶渗入土中的水量，直至稳定为止.

⑤　从供水瓶中流出的水量达稳定后，在1-2h内测记流出水量至少5-6次。

每次测记的流量与平均流量之差，不应超过10%.

④　试验结束后，拆出仪器，吸出坑中的水。

⑤　在离试坑中心3-4m以外各钻3—4m深的钻孔，每隔0.2m取土样一个，平行测定含水率。

根据含水率的变化，确定渗透水的入渗深度。

㈢计算公式：

①　简易计算：

K=Q/A/t

②　较精确计算：

k=Q·H1/A（H1+H2+H3）

式中:

k—渗透系数，cm/s；Q—渗透流量，cm3/s;A-内环面积，400cm2；

H1-试验时水的入渗深度，cm；H2-环中水位深度，cm;H3—

相当于作用毛细管力的水柱高度（cm）,根据不同土质可按表4—3采用。

相当于作用毛细管力的水柱高度表表4—3

土的名称

H3（cm）

土的名称

H3（cm）

粉质粘土（CI）

100

粘质土细砂（SC）

砂质粘土（CL）

纯细砂（SM）

粉土（MI）

中砂（SP）

砂质粉土（ML）

粗砂（SW）

㈣　试验记录格式:

试坑渗水试验记录

工程名称试坑编号试坑深度

土质说明仪器编号内环直径cm内环面积A=cm2

试验者计算者校核者试验日期

测量时间

时间间隔

渗入水量

水的渗透流量

近似渗透系数

渗透深度

内环水柱高度

作用毛细管力

渗透系数

平均渗透系数

备注

min

I/min

cm/s

⑴

⑵

⑶

⑷

⑸

⑹

⑺

⑻

⑼

⑵/⑴

167⑶

⑷/A

⑷⑹/A（⑹+⑺+⑻）

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