2007年12月DEC2007JOURNALOFINNERMONGOLIAAGRICULTURALUNIVERSITY3烏拉蓋水庫工程天然建筑材料調查與評價劉志中,劉曉峰內蒙古自治區水利水電勘測設計院,呼和浩特010020摘要水利水電工程一般多因地制宜、就地取材,有的當地天然建筑材料甚至成為決定建筑物類型和工程造價的決定性因素。本文分析了區域地形、地貌、地層、巖性等,通過地質調查、鉆探、坑探等勘察手段,在前人工作程度很低的地區尋找到了設計需要的建造土壩的各種材料。同時,使用野外和室內土工實驗方法,研究了這些建材的物理、力學性質。在此基礎上根據平均厚度法和設計、規范標準對各料場建材進行了計算和評價,其質量和數量均滿足要求,為本工程設計和施工提供了可靠的建材依據。關鍵詞防滲土料粘土勘察儲量實測指標標準質量評價中圖分類號TV41文獻標識碼A文章編號10093575200704014905SURVEYANDEVALUATIONONNATURALBUILDINGMATERIALSOFWULAGALRESERVOIRENGINEERINGLIUZHI2ZHONG,LIUXIAO2FENGINNERMONGOLIA,WATERCONSERVANCY,HYDROPOWERSURVEYANDDESIGNINSTITUTE,HUHHOT010020,CHINAABSTRACTTHEMOREWATERCONSERVANCYANDHYDROPOWERPROJECTSOFTENSUITMEASURESTOLOCALCONDITIONSANDTHEUSEOFLOCALMATERIALS,SOMETIMESLOCALNATURALBUILDINGMATERIALSEVENDETERMINETYPESOFBUILDINGANDBECOMEDECIDINGFACTOROFENGINEERINGCOSTSTHISPAPERANALYZESTHEREGIONALTERRAIN,TOPOGRAPHY,STRATIGRAPHY,LITHOLOGYANDSOON,TOGOTHROUGHINVESTIGATIONMEANSOFTHEGEOLOGICALSURVEY,DRILLING,TEST2PITTINGSEARCHTHEDESIGNDEMANDMATERIALSFORTHECONSTRUCTIONOFTHEDAMINTHELOWLEVELREGIONOFPREVIOUSWORKMEAN2WHILE,TOUSESOIL2TESTMETHODSFOROUTDOORSANDLABORATORYSTUDIEDTHEPHYSICALANDMECHANICALPROPERTIESOFTHESEBUILDINGMATERIALSBASEDONTHIS,THEBUILDINGMATERIALSINMATERIALFIELDSARECALCULATEDANDEVALUATEDACCORDINGTOTHEAVERAGETHICKNESSWAYANDTHESTANDARDOFTHEDESIGNSANDSPECIFICATIONS,THEQUALITYANDQUANTITYOFTHESEMATERIALSARETOMEETTHEREQUIREMENTSDESIGNANDCON2STRUCTIONOFTHISPROJECTAREPROVIDEDWITHARELIABLEBASESOFBUILDINGMATERIALSKEYWORDSPREVENTIONPERMEABILITYSOILMATERIALSQUALITYEVALUATIONCLAYINVESTIGATIONRESERVESACTUALMEASUREMENTINDEXSIGNSTANDARD然建筑材料的設計需要量為防滲土料10104M3均質土料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。內蒙古水利水電勘測設計院承擔了烏拉蓋水庫工程地質勘察工作,于2002年5月進入現場實施天然建筑材料調查并做了相應的野外和室內土工試驗。1工程概況烏拉蓋水庫位于內蒙古東烏旗境內的烏拉蓋經濟開發區,其工程等別和主要設計指標為工程等別級,工程規模為大型,總庫容2183108M3,設計洪水位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土壩。各種當地天3收稿日期20070508作者簡介1957,男,高級工程師,主要從事工程地質的研究1150內蒙古農業大學學報2007年及規模分為、兩個料場。料場位于水庫管理站東側山坡上,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,結構單一,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區磚場的山坡上,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均質土料場開采條件均質土料場位于51團磚場山前沖積平原和低山丘陵區。磚場現已停止生產。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,結構單一,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區域地質概況211地形地貌水庫和周邊地區地貌形態可劃分為構造剝蝕梁狀低山、枝狀溝谷、沼澤化河谷平原、風積砂地四大類型。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,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,河流蛇曲發育。地表主要由第四系全新統砂礫石、淤泥質壤土、砂壤土組成。風積砂地局部分布在山坡及河谷平原中,由全新統風積砂組成。形態為固定和半固定砂丘、砂垅砂灘、砂窩地、平砂地等1,2。212地層巖性工作區出露及鉆孔揭露的地層巖性有侏羅系上統查干諾爾組J3C,巖性為安山質、流紋質火山碎屑巖,安山質凝灰角礫巖,晶屑玻屑凝灰巖,流紋質熔結凝灰巖,石英粗面巖,黑曜巖等。新生界第三系上新統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Q2,冰磧冰水堆積泥礫、含壤土粗礫、砂礫石、砂,沖湖積淤泥質壤土、砂卵石上更新統Q3,坡積、洪積砂礫石、碎石、黃土狀砂壤土全新統Q4,沖積壤土、砂壤土、中粗砂、砂礫石,湖沼相淤泥質壤土、淤泥質細沙,風積細砂、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。依據料場分布、類型、地形、儲量等特征布置勘探點,采用地面調查、鉆探、坑探并結合天然斷面等手段進行勘察3,4。在探坑內分層取樣,現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地151第4期劉志中等烏拉蓋水庫工程天然建筑材料調查與評價量為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量均滿足設計需要量2倍以上的規范要求3,4。4各類天然建筑材料質量評價411防滲土料質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。經計算,防滲土料勘察儲量為20104M3均質土料勘察儲量為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穩定,接近固態狀。其天然干密度為1182G/CM,天然含水量為1013,具體質量評價結果見表1表1防滲土料質量評價表TAB1QUALITYEVALUATIONLISTFORPREVENTIONPERMEABILITYSOIL序號項目技術指標料場料場評價211218181176106CM/S0158010481013最優含水量1419813311518102108106CM/S015401231515最優含水量191381612345粘粒含量塑性指數滲透系數有機質按重量計水溶鹽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注各料場實測指標均為算術平均值412均質土料質量評價均質土料場內分布有較為穩定的洪沖積層,巖性為黑黃、褐色含少量礫的壤土,接近固態狀,其天然干密度為1171G/CM3,天然含水量為1010,具體質量評價結果見表2。根據表1評價結果,各料場的實測指標均滿足防滲土料的各項技術指標要求,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,下階段應進行補充勘查工作,在距壩址更近地區勘察新料場3,4。表2均質土料質量評價表TAB2QUALITYEVALUATIONLISTFORHOMOGENEITYSOILMATERIALS序號項目技術指標51團料場評價1711131171106CM/S0152010531010最優含水量131381512345粘粒含量塑性指數滲透系數有機質按重量計水溶鹽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注料場各實測指標均為算術平均值152內蒙古農業大學學報2007年根據表2評價結果,51團料場各項實測指標均能滿足均質壩土料的技術指標要求,該料場可作為均質土料場使用3,4。413混凝土細骨料質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。兩料場具體質量評價結果詳見表3。表3混凝土細骨料質量評價表TAB3QUALITYEVALUATIONLISTFORCONCRETEFINEAGGREGATE序號項目技術指標三連料場胡稍廟料場評價2155G/CM31150G/CM31160G/CM345215抗寒性混凝土11510151淺于標準色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01856160171淺于標準色31571580167淺于標準色8粒度模數61546152滿足要求注含泥量中不允許有粘土塊、粘土薄膜,有則應做專門試驗論證。料場各實測指標均為算術平均值。礫石力學性能應符合水工鋼筋混凝土結構設計規范要求415反濾料質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。兩料場具體質量評價結果詳見表5。根據表4評價結果,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,應采取工程措施進行處理,其余各項指標均滿足水工混凝土粗骨料質量要求,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查與評價表5反濾料質量評價表TAB5QUALITYEVALUATIONLISTFORANTIFILTERMATERIALS序號項目技術指標三連胡稍廟評價應盡量均勻,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的顆粒在數量上不超過5。113221131粒徑級配2345不均勻系數CU顆粒形狀含泥量滲透系數8無針片狀顆粒,堅固抗凍3大于7518103CM/S對于塑性指數大于20的粘土地基第一層粒度D50的要求,當CU2時,D505MM當2CU5時,D505MM8MM23176160181271871580172平均粒徑D506