本發(fā)明涉及砂礫料土工試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法。
背景技術(shù)：
砂礫料的最大干密度是確定相對(duì)密度指標(biāo)和施工質(zhì)量控制中的關(guān)鍵參數(shù)。由于尺寸效應(yīng)影響，室內(nèi)相對(duì)密度試驗(yàn)不能很好反映現(xiàn)場全級(jí)配砂礫料的實(shí)際情況，特別是現(xiàn)在大型機(jī)械設(shè)備在水利工程上的廣泛應(yīng)用，使得現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)和現(xiàn)場施工檢測中經(jīng)常出現(xiàn)相對(duì)密度大于100％的不合理現(xiàn)象。而開展砂礫料原級(jí)配現(xiàn)場大型相對(duì)密度試驗(yàn)，是解決上述不合理現(xiàn)象的有效途徑。
《土石筑壩材料碾壓試驗(yàn)規(guī)程》(NB/T 35016-2013)中規(guī)定碾壓試驗(yàn)中采用的碾壓方式為定點(diǎn)微動(dòng)進(jìn)退振動(dòng)碾壓，這種操作方式容易導(dǎo)致密度桶傾斜，影響振動(dòng)碾壓能量傳遞，也容易導(dǎo)致密度筒發(fā)生變形，進(jìn)而導(dǎo)致密度桶體積發(fā)生變化，影響最終結(jié)果，甚至損壞振動(dòng)碾。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種采用更合理的碾壓方式，可快速、準(zhǔn)確的確定砂礫料的最大干密度，避免相關(guān)設(shè)備損壞的確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法。
解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有碾壓方式易造成密度桶傾斜，進(jìn)而導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至損壞振動(dòng)碾。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，包括以下步驟：
步驟一、密度桶制備：根據(jù)砂礫料尺寸制備密度桶；
步驟二、溝槽設(shè)置：在試驗(yàn)場地挖設(shè)溝槽，在溝槽底部表面鋪設(shè)細(xì)砂，靜碾、找平后壓實(shí)；
步驟三、密度桶設(shè)置：沿溝槽延伸方向間隔設(shè)置密度桶，并標(biāo)識(shí)密度桶的中心點(diǎn)位置；
步驟四、配料及裝填：按照試驗(yàn)要求級(jí)配進(jìn)行人工配料，然后依次填入密度桶內(nèi)和密度桶四周的溝槽內(nèi)；
步驟五、碾壓：以2km/h-3km/h的行駛速度進(jìn)行進(jìn)退行使碾壓，先振動(dòng)碾壓26遍；然后再按照以下公式確定剩余進(jìn)退行駛振動(dòng)碾壓次數(shù)n：
式中：n為剩余進(jìn)退行駛振動(dòng)碾壓的次數(shù)；
d為密度桶的直徑，m；
Δl為相鄰密度桶之間的間距，m；
v為振動(dòng)碾的行駛速度，m/h；
Δt為進(jìn)、退換檔占用時(shí)間，s；
步驟六、測量：碾壓完成后，進(jìn)行桶頂找平，然后取出密度桶內(nèi)的試料，以灌水法測定密度桶的體積，稱量密度桶內(nèi)砂礫料的質(zhì)量，得到砂礫料的最大干密度。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，步驟一中密度桶為一端敞口的圓柱形鋼桶，所述密度桶的直徑為砂礫料最大粒徑的3-5倍，密度桶的桶深不小于大壩填筑施工時(shí)的鋪層厚度。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，所述密度桶的直徑不超過200cm，桶深為80-100cm。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，步驟一中密度桶采用12-16mm厚的鋼材制成。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，步驟二中挖設(shè)的溝槽長度為15-25m，寬度為2.5-3.0m，深度與密度桶的桶深相適應(yīng)。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，步驟二中鋪設(shè)的細(xì)砂層的厚度為4-6cm，靜碾2遍，采用26t振動(dòng)碾壓實(shí)。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，步驟四中人工配料按照平均級(jí)配、上包線級(jí)配、下包線級(jí)配、上平均線級(jí)配和下平均線級(jí)配5個(gè)不同礫石含量的級(jí)配進(jìn)行人工配料。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，步驟四中配料采用四分法進(jìn)行裝填，裝填的人工配料高出密度桶頂20-25cm。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，步驟五中在碾壓的過程中，根據(jù)密度桶內(nèi)的裝填料及周邊料的沉降情況補(bǔ)充配料，避免振動(dòng)碾與密度桶直接接觸。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法，進(jìn)一步的，還包括以下步驟：
步驟七、重復(fù)步驟四-步驟六，進(jìn)行平行試驗(yàn)，取兩次試驗(yàn)結(jié)果的算數(shù)平均值，兩次試驗(yàn)的最大干密度差值不大于0.03g/cm3。
本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：
本發(fā)明提出了更為合理有效的振動(dòng)碾壓方式，采用進(jìn)退行使振動(dòng)碾壓替代定點(diǎn)微動(dòng)進(jìn)退振動(dòng)碾壓，對(duì)整個(gè)試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行行駛碾壓，保證了每個(gè)密度桶面積范圍內(nèi)受到振動(dòng)碾壓的時(shí)間與規(guī)范中的規(guī)定一致；本發(fā)明通過能量等效和碾壓效果等效的方法將定點(diǎn)微動(dòng)進(jìn)退振動(dòng)碾壓等效為進(jìn)退行駛振動(dòng)碾壓，同時(shí)在保證碾壓效果的前提下，避免了密度桶因長時(shí)間的定點(diǎn)微動(dòng)進(jìn)退振動(dòng)碾壓而導(dǎo)致的密度桶變形、傾斜，提高了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度；本發(fā)明首次提出了進(jìn)退行駛振動(dòng)碾壓次數(shù)的確定方法，可根據(jù)不同的試驗(yàn)設(shè)置情況，確定有效的行駛振動(dòng)碾壓的次數(shù)，在保證碾壓效果的前提下，大大提高了碾壓的效率，縮短了碾壓時(shí)間；本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法操作簡便，試驗(yàn)精準(zhǔn)率高，可廣泛應(yīng)用于確定大壩填筑標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量控制指標(biāo)。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法作進(jìn)一步說明。
附圖說明
圖1為實(shí)施例中人工配料的級(jí)配包線。
具體實(shí)施方式
以某大型水庫為例主壩采用粘土心墻砂礫(卵)石壩，壩殼料設(shè)計(jì)為天然級(jí)配砂礫(卵)石料，料場存在的主要問題是：由于近年來人工采砂現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致料場上層砂礫(卵)石料細(xì)顆粒缺失，改變了料場砂礫(卵)石料天然級(jí)配曲線、物理力學(xué)參數(shù)、開采條件等。由于人工開采后擾動(dòng)料級(jí)配范圍變化大，離散性大。為確保大壩的施工質(zhì)量，大壩施工前進(jìn)一步明確上壩料級(jí)配包線，確定好大壩填筑的控制標(biāo)準(zhǔn)和控制指標(biāo)是非常關(guān)鍵的。
采用本發(fā)明確定筑壩原級(jí)配砂礫料最大干密度的方法來確定水庫主壩中砂礫料的最大干密度，具體方法如下：
步驟一、密度桶制備：
根據(jù)砂礫料尺寸制備密度桶；采用12mm厚的鋼材制成一端敞口的圓柱形鋼桶，密度桶的直徑為1.2m，桶深0.8m，試驗(yàn)前對(duì)各密度桶進(jìn)行體積校正；
步驟二、溝槽設(shè)置：
在試驗(yàn)場地使用挖掘機(jī)挖設(shè)溝槽，溝槽的寬約2.6米，長21米，深0.8m，在溝槽底部表面鋪設(shè)5cm厚的細(xì)砂，靜碾2遍，溝槽底部表面找平后采用26t振動(dòng)碾壓實(shí)；
步驟三、密度桶設(shè)置：
沿溝槽延伸方向進(jìn)行精確的測量和放線定位，設(shè)置5個(gè)密度桶，密度桶之間相距3m，并標(biāo)識(shí)密度桶的中心點(diǎn)位置；
步驟四、配料及裝填：
根據(jù)筑壩砂礫料設(shè)計(jì)級(jí)配包線，整理出筑壩砂礫料的平均線、上包線、下包線、上平均線和下平均線，在試驗(yàn)現(xiàn)場進(jìn)行人工配料，級(jí)配包線如圖1所示；
然后采用四分法依次將配料填入密度桶內(nèi)和密度桶四周的溝槽內(nèi)；裝填的配料高出密度桶頂20cm，找平桶內(nèi)與桶外的配料高度；
步驟五、碾壓：
將26t振動(dòng)碾在場外按預(yù)定轉(zhuǎn)速、振幅與頻率啟動(dòng)，以2.5km/h的行駛速度，進(jìn)行進(jìn)退行使振動(dòng)碾壓，先振動(dòng)碾壓26遍；
然后按照下式確定剩余進(jìn)退行駛振動(dòng)碾壓的次數(shù)n：
式中：n為剩余進(jìn)退行駛振動(dòng)碾壓的次數(shù)；
d為密度桶的直徑，本實(shí)施例中為1.2m；
Δl為相鄰密度桶之間的間距，本實(shí)施例中為3m；
v為振動(dòng)碾的行駛速度，本實(shí)施例中為2500m/h；
Δt為進(jìn)、退換檔占用時(shí)間，本實(shí)施例中為6s；
經(jīng)計(jì)算，得到行駛碾壓的次數(shù)n為75遍，因此在規(guī)范規(guī)定進(jìn)退振動(dòng)碾壓26遍后，再以2.5km/h的行駛速度繼續(xù)碾壓75遍，并在碾壓的過程中，根據(jù)密度桶內(nèi)的裝填料及周邊料的沉降情況及時(shí)補(bǔ)充配料，避免振動(dòng)碾與密度桶直接接觸；
步驟六、測量：
碾壓完成后，將桶頂以上多余的土料去除，進(jìn)行桶頂找平，然后取出密度桶內(nèi)的試料，以灌水法測定密度桶的體積，稱量密度桶內(nèi)砂礫料的質(zhì)量，得到砂礫料的最大干密度；
步驟七、重復(fù)步驟四-步驟六，進(jìn)行平行試驗(yàn)，取兩次試驗(yàn)結(jié)果的算數(shù)平均值，兩次試驗(yàn)的最大干密度差值不大于0.03g/cm3，所得最大干密度的測量結(jié)果如表1所示。
表1 最大干密度測量結(jié)果
注：P5為砂礫料粒徑大于5mm的質(zhì)量百分含量
以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。