引江濟(jì)淮工程天然建筑石料場(chǎng)儲(chǔ)量估算及質(zhì)量評(píng)價(jià)

徐宜飛

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230022）

引江濟(jì)淮工程是淮河、長(zhǎng)江流域及全國(guó)水資源綜合規(guī)劃中明確提出的由長(zhǎng)江下游向淮河中游地區(qū)跨流域補(bǔ)水的重大水資源配置工程，是全國(guó)172 項(xiàng)重大水利項(xiàng)目的標(biāo)志性工程。

根據(jù)初設(shè)文件，建設(shè)本工程樞紐建筑物所用砂石料均采用外購(gòu)方式，前期勘察階段對(duì)本工程外購(gòu)所需的砂石料場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，并進(jìn)行了相關(guān)的物理力學(xué)性試驗(yàn)工作，考慮到引江濟(jì)淮工程沿線前期所調(diào)查的石料場(chǎng)部分已處于關(guān)停狀態(tài)，為滿足本工程粗骨料需求，建設(shè)單位擬使用巢湖某礦山的石料軋制粗骨料，現(xiàn)開展該料場(chǎng)石料調(diào)查研究，對(duì)料場(chǎng)石料儲(chǔ)量進(jìn)行估算，并選取具有代表性的石料，進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)以評(píng)價(jià)其質(zhì)量。

1 概述

巢湖某礦山根據(jù)料場(chǎng)的具體分布位置，從西向東依次可分為PS 石料場(chǎng)、DS 石料場(chǎng)以及GS 石料場(chǎng)。PS 石料場(chǎng)位于東側(cè)山脊，該山脊走向?yàn)榻媳毕?，山脊高?50～188m，兩側(cè)山坡原始坡度約為25°～30°，該料場(chǎng)北端由于開采石料，形成了一個(gè)大坑口（稱為B 坑口），該坑口已開采至75m 高程，坑口底部面積約1.6 萬(wàn)m2，另外在該石料場(chǎng)的東側(cè)山坡上尚分布有兩個(gè)小的采石坑口。

DS 石料場(chǎng)位于中部山脊，山脊走向?yàn)榻媳毕?，山脊高程?5～125m，兩側(cè)山坡原始坡度為30°，該料場(chǎng)東側(cè)山坡由于開采石料，形成了三個(gè)較大的坑口，從北向南依次為A、C 及D 坑口，A 坑口已開采至45m 高程，坑口底部面積約為2.3 萬(wàn)m2，C 坑口現(xiàn)已開采至50m 高程，坑口底部面積約為1.1 萬(wàn)m2。C坑口東側(cè)緊臨D 坑口，D 坑口已開挖至52m 高程，坑口底部面積約為1.1 萬(wàn)m2。

GS 石料場(chǎng)位于DS 料場(chǎng)東側(cè)山脊，該料場(chǎng)面積較大，山脊走向?yàn)榻睎|向，山脊高程為152～192m，料場(chǎng)內(nèi)分布有兩條較大山溝，山溝下部一般45m 高程以下為坡積物。

2 儲(chǔ)量估算

2.1 儲(chǔ)量估算原則

黃龍組上、下段灰?guī)r，船山組灰?guī)r以及棲霞組第一段灰?guī)r巖石強(qiáng)度較高，質(zhì)量較好，夾層較少，可作為有用層，而其余地層夾泥巖、白云巖或其他夾層，儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)不以考慮，另外棲霞組第二段灰?guī)r為含燧石條帶（P1q2）灰?guī)r，棲霞組第三段為微晶生物屑灰?guī)r與含燧石結(jié)核灰?guī)r互層（P1q3），含有燧石條帶或燧石結(jié)核灰?guī)rSiO2含量較高，加工成粗骨料后則可能存在與水泥中的堿發(fā)生活性反應(yīng)，在石料開采時(shí)亦難以分離出來(lái)，因此儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)亦不考慮棲霞組第二段及第三段。

考慮到石料場(chǎng)表層局部淺層覆蓋，另外地表以下3～5m 巖溶較發(fā)育，屬表層強(qiáng)烈溶蝕風(fēng)化帶，則儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)將地表以下4m 作為無(wú)用層考慮，而4m以下巖溶率統(tǒng)一按5%考慮。

2.2 儲(chǔ)量估算方法

依據(jù)《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》（SL251-2015）（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》），本次對(duì)該石料場(chǎng)儲(chǔ)量估算采用平行斷面法，即采用相鄰兩斷面的斷面面積平均值乘以斷面平均間距計(jì)算儲(chǔ)量的方法。

按照平行斷面法對(duì)該料場(chǎng)的PS、DS 以及GS 石料場(chǎng)分別進(jìn)行計(jì)算如下：

PS 石料場(chǎng)有用層儲(chǔ)量為344.3 萬(wàn)m3，無(wú)用層儲(chǔ)量為53.9 萬(wàn)m3，考慮綜合巖溶率5%，則剝采比為21.7%；實(shí)際可開采方量考慮無(wú)用夾層5%，則實(shí)際可開采體積為344.3×（1-5%-5%）=310 萬(wàn)m3。

(3)有軌電車駕駛?cè)藛T必須要進(jìn)行職業(yè)心理培訓(xùn)，具有較高的心理素質(zhì)和工作熱情，將其作為一種事業(yè)，進(jìn)行拼搏；

DS 石料場(chǎng)有用層儲(chǔ)量367.8 萬(wàn)m3，無(wú)用層儲(chǔ)量38.7 萬(wàn)m3，考慮綜合巖溶率5%，則剝采比為16.3%；實(shí)際可開采方量考慮無(wú)用夾層5%，則實(shí)際可開采體積為367.8×（1-5%-5%）=331 萬(wàn)m3。

GS 石料場(chǎng)有用層儲(chǔ)量693.94 萬(wàn)m3，無(wú)用層儲(chǔ)量132.78 萬(wàn)m3，考慮綜合巖溶率5%，剝采比為25.4%；實(shí)際開采方量考慮無(wú)用夾層5%，則實(shí)際可開采體積693.94×（1-5%-5%）=625 萬(wàn)m3。

根據(jù)以上三個(gè)料場(chǎng)的估算結(jié)果，三個(gè)料場(chǎng)實(shí)際可開采方量為1266 萬(wàn)m3。

3 粗骨料質(zhì)量評(píng)價(jià)

對(duì)該石料場(chǎng)石料選取具有代表性的試樣，開展室內(nèi)試驗(yàn)工作，試驗(yàn)項(xiàng)目主要包含巖塊飽和抗壓強(qiáng)度、堿活性、以及粗骨料的堅(jiān)固性、壓碎指標(biāo)、硫酸鹽與硫化物含量等內(nèi)容。

3.1 力學(xué)性能指標(biāo)

本次石料場(chǎng)野外測(cè)繪期間，從所開挖的坑口中按不同巖性采取了部分巖塊進(jìn)行單軸飽和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)以及室內(nèi)點(diǎn)荷載強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)成果見表1、表2。

表1 石料場(chǎng)巖芯抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果表

表2 石料場(chǎng)巖塊點(diǎn)荷載試驗(yàn)成果表

3.2 物理化學(xué)指標(biāo)

本次野外勘測(cè)期間在原采石坑口分別對(duì)棲霞組第一段瀝青質(zhì)灰?guī)r（P1q1）、黃龍組微晶灰?guī)r（C2h2）以及黃龍組下段巨晶灰?guī)r（C2h1）取樣進(jìn)行骨料壓碎指標(biāo)以及堅(jiān)固性試驗(yàn)，另外對(duì)每組巖塊進(jìn)行了硫酸鹽及硫化物（SO3）含量測(cè)試，檢測(cè)試驗(yàn)成果分別參見表3、表4。

表3 骨料壓碎指標(biāo)及硫酸鹽、硫化物含量試驗(yàn)成果表

表4 骨料堅(jiān)固性試驗(yàn)成果表

由表3、表4 可知，3 組骨料的堅(jiān)固性指標(biāo)及5組骨料硫酸鹽、硫化物含量均滿足《規(guī)程》以及《水工混凝土施工規(guī)范》（SL677-2014）（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）中混凝土人工粗骨料質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，但壓碎指標(biāo)較高，不能滿足《規(guī)范》的要求。

3.3 堿活性反應(yīng)

堿活性反應(yīng)是指混凝土骨料中堿活性反應(yīng)物質(zhì)與水泥中的堿（Na2O+K2O）發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生體積膨脹，從而引起混凝土開裂的現(xiàn)象。通常能產(chǎn)生這種反應(yīng)的物質(zhì)以凝膠形式的二氧化硅為主。該料場(chǎng)以沉積巖為主，沉積巖層如硅質(zhì)巖中的蛋白石、玉髓、微晶～隱晶質(zhì)石英；石英砂巖及硬砂巖中的微晶～隱晶質(zhì)石英、應(yīng)變石英；碳酸鹽巖中的灰質(zhì)白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r，硅質(zhì)白云巖或硅質(zhì)灰?guī)r等均可能發(fā)生堿活性反應(yīng)。

為工程安全考慮，本次石料場(chǎng)勘測(cè)時(shí)，在石料場(chǎng)原有坑口內(nèi)對(duì)黃龍組巨晶及微晶灰?guī)r（C2h）以及棲霞組第一段瀝青質(zhì)灰?guī)r（P1q1）共采取了4 組樣品進(jìn)行堿活性試驗(yàn)，堿活性試驗(yàn)檢測(cè)成果見表5。

表5 堿活性試驗(yàn)檢測(cè)成果表

由表5 可知，本次所取四組樣品，14 天的砂漿膨脹率均小于1%，均為非堿硅酸反應(yīng)活性骨料。

4 結(jié)論

（1）采用平行斷面法對(duì)巢湖市某礦山石料場(chǎng)的三個(gè)石料儲(chǔ)量進(jìn)行了估算，得出三個(gè)料場(chǎng)實(shí)際可開采方量為1266 萬(wàn)m3。

（2）選取具有代表性的原巖及粗骨料試樣，進(jìn)行室內(nèi)力學(xué)性能、物理化學(xué)性能以及堿活性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：該料場(chǎng)骨料的飽和吸水率、硫酸鹽及硫化物含量、堅(jiān)固性以及堿活性指標(biāo)均符合《規(guī)程》以及《規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

（3）該石料場(chǎng)原巖單軸抗壓強(qiáng)度離散性較大、部分強(qiáng)度值較低，粗骨料壓碎指標(biāo)超標(biāo)，不能滿足《規(guī)程》和《規(guī)范》的要求，故該料場(chǎng)不建議作為引江濟(jì)淮主體工程粗骨料料源。

（4）建議有關(guān)單位對(duì)該料場(chǎng)擴(kuò)大取樣面，進(jìn)一步研究料場(chǎng)骨料使用的可行性