薄壁取土器在新疆某水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

楊 博，欒志剛

（1.石河子市吉泰巖土工程有限責(zé)任公司，新疆 石河子 832000；2.新疆兵團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司）

1 引言

本工程位于新疆瑪納斯河流域中下游，是一座引蓄注入式平原水庫(kù)（大（2）型），水庫(kù)大壩為碾壓式均質(zhì)土壩，壩高12 m，主壩段長(zhǎng)2 000 m，年調(diào)節(jié)水量3.2億～3.6億m3，設(shè)計(jì)正常蓄水位海拔高程412.6 m，相應(yīng)庫(kù)容1.033億m3。水庫(kù)于1959年4月竣工投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)四、五十年的運(yùn)行后，存在滲漏量較大、壩腳積水等問(wèn)題。經(jīng)鑒定，該水庫(kù)被列為病險(xiǎn)水庫(kù)，必須進(jìn)行水庫(kù)除險(xiǎn)加固處理。

該水庫(kù)除險(xiǎn)加固勘察中原狀土取樣是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，土樣的質(zhì)量好壞直接影響土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。本次根據(jù)病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程的要求，對(duì)工程地質(zhì)勘察所使用的取土器型號(hào)、規(guī)格進(jìn)行了比對(duì)和優(yōu)選，根據(jù)巖土類別、狀態(tài)和試驗(yàn)?zāi)康牡牟煌?，分別采用不同類型的取土器，配合一定的鉆探工藝進(jìn)行原狀土取樣，達(dá)到了預(yù)期的良好效果。

2 工程實(shí)例

2.1 壩體及壩基地層結(jié)構(gòu)概況

水庫(kù)壩體及壩基地層巖性大致分為3段：Ⅰ段（0+000～3+150壩段）：壩體土主要由低液限粘土組成，局部夾薄層粉土質(zhì)砂和低液限粉土透鏡體；浸潤(rùn)線以上低液限粘土層為堅(jiān)硬-硬塑狀態(tài)；浸潤(rùn)線以下至清基線以上低液限粘土層為可塑狀態(tài)。Ⅱ段（3+150～6+800壩段）：壩體土主要由低液限粘土組成，局部夾薄層粉土質(zhì)砂和低液限粉土透鏡體；浸潤(rùn)線以上低液限粘土層為堅(jiān)硬-硬塑狀態(tài)；浸潤(rùn)線以下至清基線以上低液限粘土層為可塑狀態(tài)。Ⅲ段（6+800～10+350壩段）：該段壩體土均由低液限粘土組成，浸潤(rùn)線以上低液限粘土為堅(jiān)硬-硬塑狀態(tài)；浸潤(rùn)線以下至清基線以上低液限粘土為可塑-流塑狀態(tài)。

表1 取土器性能對(duì)照

2.2 薄壁取土器的取樣目的

為了取得不同壩段不同狀態(tài)下壩體土、壩基土的物理力學(xué)參數(shù)，滿足壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)、壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算和壩體土、壩基土滲透穩(wěn)定計(jì)算要求，在鉆孔內(nèi)對(duì)壩體、壩基土進(jìn)行原狀土試樣采取[1-3]。

根據(jù)取樣目的，計(jì)劃在壩體浸潤(rùn)線以上采取原狀樣12組/1層土，浸潤(rùn)線以下采取原狀樣24組/1層土（其中，粘性土按可塑、軟塑或軟塑、流塑分別取12組。若只有1種狀態(tài)則改為采取原狀樣12組/1層土）。壩體下部和壩坡腳處的壩基土計(jì)劃采取原狀樣12組/1層土（其中，粘性土按可塑、軟塑或軟塑、流塑分別取12組）。

原狀土試驗(yàn)項(xiàng)目包括：顆粒分析、天然含水率、天然密度、顆粒比重、液限、塑限、剪切、滲透。其中，剪切試驗(yàn)要求必須同時(shí)做總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法2種情況，即采用直剪儀做快剪和固結(jié)快剪、慢剪等方法，分別求出施工期（有效應(yīng)力法和總應(yīng)力法）、穩(wěn)定滲流期和水庫(kù)水位降落期（有效應(yīng)力法)、水庫(kù)水位降落期（總應(yīng)力法）所要求的抗剪強(qiáng)度參數(shù)[4－5]。

根據(jù)試驗(yàn)要求，土類定名、含水率、密度、剪切和滲透試驗(yàn)土試樣要求質(zhì)量等級(jí)達(dá)到Ⅰ級(jí)；土類定名、含水率和密度試驗(yàn)土試樣要求質(zhì)量等級(jí)達(dá)到Ⅱ級(jí)。

2.3 薄壁取土器性能比較

本工程分別采用以下3種取土器采取原狀土樣：（1）固定活塞薄壁取土器；（2）雙管單動(dòng)薄壁取土器；（3）內(nèi)環(huán)刀取砂器。根據(jù)3種取土器的規(guī)格、所適用巖土類別、巖土狀態(tài)、優(yōu)缺點(diǎn)等的不同對(duì)其進(jìn)行綜合比較（見(jiàn)表1）。

2.4 薄壁取土器工作效果

本次工作根據(jù)土的類別及狀態(tài)分別采用相應(yīng)的取土器進(jìn)行原狀土樣采取，共采取原狀土樣152組，經(jīng)篩選后送檢試驗(yàn)室79組，送檢的絕大多數(shù)土試樣質(zhì)量等級(jí)均可達(dá)到Ⅰ級(jí)。經(jīng)過(guò)實(shí)地操作并分析比較，本工程所使用的固定活塞薄壁取土器適宜采取軟塑、流塑狀態(tài)的粘性土；本工程所使用的雙管單動(dòng)薄壁取土器適宜采取要求單層土多試樣的硬塑及可塑狀態(tài)的粘性土、粉土、粉砂和細(xì)砂；本工程所使用的內(nèi)環(huán)刀取砂器適宜采取可塑狀態(tài)的粘性土及所有類型的砂土。由此可見(jiàn)，有的放矢的選則取土器進(jìn)行原狀土采取效果明顯，滿足取樣目的和試驗(yàn)要求，對(duì)本次工作的圓滿完成具有極其重要的意義。

3 結(jié)束語(yǔ)

在工程地質(zhì)勘察工作中，原狀土樣采取是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)工作，根據(jù)本次工作中3種薄壁取土器的取樣效果，對(duì)薄壁取土器取樣等級(jí)和性狀給出如下建議：（1）固定活塞薄壁取土器：可采取土試樣質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)的（可塑）、軟塑、流塑狀態(tài)的粘性土和（粉土）；土試樣質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ級(jí)的可塑狀態(tài)的粘性土和（粉土）。（2）雙管單動(dòng)薄壁取土器：可采取土試樣質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)并要求單層土多試樣的 （堅(jiān)硬）、硬塑、可塑、（軟塑）狀態(tài)的粘性土和粉土；土試樣質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ級(jí)并要求單層土多試樣的 （堅(jiān)硬）、硬塑、可塑、（軟塑）狀態(tài)的粘性土和粉土。（3）內(nèi)環(huán)刀取砂器：可采取土試樣質(zhì)量等級(jí)為Ⅰ級(jí)的（粉土）和砂土；土試樣質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ級(jí)的軟塑、流塑狀態(tài)的粘性土、（粉土）以及砂土。

參考文獻(xiàn)

[1]SL 55-2005.中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[2]GB 50487-2008.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[3]GB 50021-2001.巖土工程勘察規(guī)范[S].

[4]SL 291-2003.水利水電工程鉆探規(guī)程[S].

[5]JGJ-T87-2012.建筑工程地質(zhì)鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].