淺談黔北紅層泥巖作為泥巖心墻防滲料的適應(yīng)性

【摘要】目前在四川盆地地區(qū)的中小型水利水電工程中，泥巖防滲料已經(jīng)成為常見(jiàn)的防滲體料源之一，而在黔北地區(qū)應(yīng)用較少，像習(xí)水、赤水地區(qū)就分布有大量紅層，如果將大面積紅層利用起來(lái)做心墻防滲料，將為該地區(qū)建設(shè)當(dāng)?shù)夭牧蠅喂?jié)省大量工程投資。結(jié)合紅層泥巖特點(diǎn)，通過(guò)赤水某水庫(kù)大壩泥巖試驗(yàn)所得指標(biāo)，對(duì)比規(guī)范相應(yīng)指標(biāo)值，是否滿足設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)泥巖心墻防滲料的各項(xiàng)指標(biāo)要求，來(lái)探討黔北紅層泥巖作為泥巖心墻防滲料的適應(yīng)性。

【關(guān)鍵詞】紅層泥巖；心墻壩；泥巖防滲料

前言

泥巖防滲料是利用弱風(fēng)化至微新鮮泥質(zhì)巖類作為料源，和其他種類防滲料相比，具有就地取材的便利性，與級(jí)配可控壓實(shí)性好的特點(diǎn)。根據(jù)規(guī)范所取工程實(shí)例，大多選取了侏羅系及白堊系中泥巖、含鈣泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等作為防滲料源。剛好在黔北習(xí)水至赤水一帶因大面積紅層分布而缺少?gòu)?qiáng)度高的石料和較好的粘土防滲料，如果該區(qū)紅層泥巖能作為較好的防滲料建壩，將為該地區(qū)建設(shè)當(dāng)?shù)夭牧蠅喂?jié)省大量工程投資，同時(shí)可利用大壩基礎(chǔ)或隧洞等的開(kāi)挖料，減少棄渣，保護(hù)環(huán)境，具較好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

1、紅層的基本特性

紅層是一種外觀以紅色為主色調(diào)的陸相碎屑沉積地層，大多數(shù)由侏羅系、白堊系、第三系泥巖、砂巖、粉砂巖等組成，偶有泥灰?guī)r和礫巖。紅層泥巖指其中的泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，特性為其顆粒易破碎、強(qiáng)度低、遇水后易崩解與軟化。

2、規(guī)范要求質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)及試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)比分析

規(guī)范中要求的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)有巖石飽和抗壓強(qiáng)度≤15MPa，自由膨脹率≤40%，含水率與最優(yōu)含水率的允許偏差為±3%，最大粒徑小于300mm或碾壓鋪土厚度的2/3；擊實(shí)后最大干密度大于1.8g/cm3，滲透系數(shù)小于1×10-5cm/s，大于5mm顆粒含量小于60%，小于0.075mm顆粒含量大于15%，黏粒含量大于8%。

赤水市某水庫(kù)工程料場(chǎng)的強(qiáng)風(fēng)化和弱風(fēng)化巖石作為料源試驗(yàn)資料，料源基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟上亞組（J2s2）紫紅色粉砂質(zhì)泥巖為主，夾三層砂巖及粉砂巖。

巖樣指標(biāo)：粉砂質(zhì)泥巖干密度2.55～2.56g/cm3，飽和密度2.58～2.59 g/cm3，含水率1.59～2.08%，飽和吸水率2.45～2.92%，弱風(fēng)化干抗壓強(qiáng)度17.7～23.2MPa，飽和抗壓強(qiáng)度8.5～9.6 MPa。

強(qiáng)風(fēng)化泥巖試驗(yàn)指標(biāo)：自由膨脹率24%～29%；水溶鹽含量0.046%～0.059%；擊實(shí)后最大粒徑均小于60mm，擊實(shí)后大于5mm顆粒含量24.97%～38.12%，小于0.075mm顆粒含量18.52%～20.89%，黏粒（小于0.005mm顆粒）含量8.55%～9.80%，最優(yōu)含水率10.2%～11.4%；最大干密度2.09～2.12g/cm3；滲透系數(shù)1.06×10-6～4.35×10-6cm/s。

弱風(fēng)化泥巖試驗(yàn)指標(biāo)：自由膨脹率24%～30%；水溶鹽含量0.049%～0.054%；擊實(shí)后最大粒徑均小于60mm，大于5mm顆粒含量34.70%～46.82%，小于0.075mm顆粒含量15.18%～17.76%，黏粒（小于0.005mm顆粒）含量8.40%～9.29%，最優(yōu)含水率9.8%～10.9%；最大干密度2.12～2.17g/cm3，滲透系數(shù)6.34×10-6～9.57×10-6cm/s。

通過(guò)試驗(yàn)值與規(guī)范要求質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)對(duì)比，除巖樣天然含水率與壓實(shí)后最優(yōu)含水率相差較大外，強(qiáng)、弱風(fēng)化泥巖均能滿足規(guī)范要求，通過(guò)上壩前灑水控制含水率，黔北紅層泥巖具備作為泥巖心墻防滲料的條件。但是，室內(nèi)試驗(yàn)條件與實(shí)際施工條件存在較大差異，建議在施工工程中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)一步確定各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，并在填筑過(guò)程中嚴(yán)格檢測(cè)確保施工質(zhì)量。

3、泥巖防滲料在工程應(yīng)用中需注意事項(xiàng)

（1）料源控制。紅層泥巖中一般夾砂巖、粉砂巖等，選擇料場(chǎng)時(shí)應(yīng)選擇連片泥巖分布區(qū)，避開(kāi)砂巖、粉砂巖大片分布區(qū)；由于泥巖易風(fēng)化崩解，上壩前應(yīng)至少提前一個(gè)月進(jìn)行開(kāi)采、灑水、翻曬、反復(fù)干濕循環(huán)，加快崩解進(jìn)行級(jí)配控制，必要時(shí)機(jī)械破碎。

（2）粒徑級(jí)配控制。泥巖料級(jí)配（尤其是<0.075mm含量及<5mm含量）是否滿足要求，直接影響心墻的防滲性能。根據(jù)碾壓試驗(yàn)，在上壩前控制< 5 mm的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 40%～45%，可保證在凸塊震動(dòng)碾碾壓后小于 5 mm的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到 50%。

（3）控制含水率。由于紅層泥巖自然含水率較低，在上壩前需人工灑水調(diào)節(jié)含水率在最優(yōu)含水率的±3%

4、結(jié)論

（1）黔北紅層泥巖經(jīng)人工適當(dāng)處理后適宜作為泥巖心墻防滲料。

（2）施工過(guò)程中，注意料源、級(jí)配、含水率等的控制。

（3）黔北紅層分布廣泛，

還需進(jìn)一步研究該區(qū)紅層特性，如果紅層泥巖作為防滲心墻材料在該區(qū)工程建設(shè)中應(yīng)用成功，將為該材料在該區(qū)的推廣積累許多寶貴經(jīng)驗(yàn)，并具有顯著的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：陳亞林（1990-），男，助理工程師，本科，主要從事水利水電工程勘測(cè)設(shè)計(jì)工作。