摘要：土石壩工程的建設(shè)發(fā)展與筑壩材料的深入研究密切相關(guān)。簡(jiǎn)要介紹了諸工程在防滲土料、反濾過(guò)渡料、壩殼用料等諸方面的研究成果，不失為推動(dòng)四川省水利工程土石壩建設(shè)的實(shí)例。

　　關(guān)鍵詞：水利工程 土石壩 筑壩材料 研究

　　1、概述

　　20世紀(jì)70年代，四川省三岔水庫(kù)粘土斜墻石渣壩及南部升鐘水庫(kù)壩高70 m粘土心墻石渣壩的建設(shè)，標(biāo)志著四川省土石壩建設(shè)擺脫了早期建設(shè)單一均質(zhì)土壩的傳統(tǒng)模式。 冕寧大橋水庫(kù)壩高93 m的混凝土面板堆石壩的建成，是四川省水利建設(shè)史上的新發(fā)展。這些大型水利工程大壩的成功建設(shè)，都顯示了筑壩材料研究的發(fā)展和對(duì)大壩建設(shè)的強(qiáng)有力支持。隨著對(duì)當(dāng)?shù)刂�壩材料的深入研究和開(kāi)發(fā)，促進(jìn)了我省一大批各具特色的土石壩工程的建設(shè)。20多年的工程實(shí)踐，已在防滲料、反濾過(guò)渡料、壩殼料諸方面得到了深入的研究和發(fā)展，取得了可喜的成果。21世紀(jì)初，岷江紫坪鋪水利樞紐壩高156 m面板堆石壩的興建，必將開(kāi)創(chuàng)四川省水利史上土石壩建設(shè)的新篇章。

　　2、防滲料的研究��

　　2.1膨脹土的研究

　　70年代中后期，針對(duì)四川盆地9個(gè)水庫(kù)大壩土料400余組試驗(yàn)成果，分析研究了本地區(qū)膨脹的主要判別指標(biāo)，同時(shí)研究了大壩防滲體應(yīng)用膨脹土的方法，并在升鐘水庫(kù)大壩心墻中成功運(yùn)用，論文“筑壩工程利用膨脹土的研究”在第四屆全國(guó)土力學(xué)及基礎(chǔ)工程學(xué)術(shù)會(huì)上進(jìn)行了交流，為我省土石壩工程建設(shè)中對(duì)膨脹土判別及應(yīng)用提供了經(jīng)驗(yàn)。

　　2.2泥巖石渣作防滲料

　　80年代后期，隨著大、中型水利工程建設(shè)的需要，大量開(kāi)采土料已對(duì)耕地造成威脅。針對(duì)四川中部“紅色地層”廣布風(fēng)化砂和泥巖料的特點(diǎn)，開(kāi)展了研究其替代粘土作防滲料并在工程實(shí)踐中取得實(shí)效。論文“風(fēng)化砂、泥巖石渣作防滲料的研究”總結(jié)了我省雙河口及雙溪水庫(kù)大壩建設(shè)中的研究應(yīng)用成果，該論文在第三十屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)上發(fā)表，這個(gè)階段強(qiáng)調(diào)的是風(fēng)化泥巖石渣的使用。90年代中后期，在應(yīng)用風(fēng)化泥巖作防滲料的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步地研究了弱風(fēng)化或新鮮泥巖石渣作防滲料。

　　在研究方法及施工開(kāi)采上有了新的突破，并在沉抗水庫(kù)中得以實(shí)施應(yīng)用，論文“沉抗水庫(kù)大壩泥巖心墻防滲料的研究”在《土石壩工程》上進(jìn)行了交流。目前，在建的大洋溝水庫(kù)、關(guān)門石水庫(kù)、牛角坑水庫(kù)大壩都采用了泥巖石渣做防滲料。在我省的土石壩建設(shè)中，采用“紅層”泥巖石渣料作防滲料取得了顯著的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。��

　　2.3礫質(zhì)紅粘土研究 紅土在我國(guó)南方諸省用作筑壩材料早已是不爭(zhēng)的事實(shí)。但在80年代，四川省特別是在大型水利工程對(duì)其的使用則存在著相當(dāng)大的疑慮，如在大橋水庫(kù)勘測(cè)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行主壩壩型比較中，對(duì)這種天然密度低、含水量高、天然孔隙比在0.95～1.13的礫質(zhì)紅粘土作為防滲料存在著極大的爭(zhēng)議。為此，對(duì)級(jí)配連續(xù)之寬級(jí)配礫質(zhì)紅粘土（因其礫石為棱角狀，在大橋工程中通稱碎石土）進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。

　　主要包括礫質(zhì)紅粘土礦物成分、天然含水量、級(jí)配及相應(yīng)的力學(xué)特性研究。對(duì)礫質(zhì)紅粘土不同季節(jié)含水量的變化、含水量與細(xì)粒含量、碎石風(fēng)化程度、天然含水量與擊實(shí)最優(yōu)含水量的關(guān)系等作了專門性研究，并獲得科學(xué)結(jié)論，證明礫質(zhì)紅粘土符合防滲材料質(zhì)量的技術(shù)要求，是較好的筑壩材料，因而支持了在大橋水庫(kù)副壩溝昔格達(dá)地層上修建壩高29.5 m的礫質(zhì)紅粘土心墻堆石壩的方案，從而免去了在中酸性混染巖地層上修建壩高60 m面板堆石壩的方案，節(jié)約了大量資金，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。隨后，其在瓦都水庫(kù)、晃橋水庫(kù)都得以應(yīng)用，并取得顯著的工程效益。��

　　3、洪積扇碎石土

　　四川西部地區(qū)屬高烈度地震區(qū)。在西部地區(qū)進(jìn)行水利水電工程建設(shè)，土石壩有著更強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)和前景。為保證工程安全，降低工程造價(jià)，對(duì)該地區(qū)廣泛分布的洪積堆積物的研究和利用具有重要意義。大橋水庫(kù)利用洪積扇碎石土作為主壩面板堆石壩墊層料成為工程建設(shè)之首例；瓦都水庫(kù)利用洪積扇碎石土作為大壩下游壩殼填料，為開(kāi)發(fā)利用天然資源，降低工程造價(jià)作出了貢獻(xiàn)。

　　論文“筑壩工程利用洪積扇碎石土的研究”及“大橋水庫(kù)混凝土面板堆石壩墊層的設(shè)計(jì)與研究”分別發(fā)表在《‘99中西部巖土力學(xué)與工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集》及《土石壩工程》2000年第1期，對(duì)洪積扇碎石土特性研究及應(yīng)用作了介紹。��

　　4、反濾過(guò)渡料的研究

　　（1）傳統(tǒng)的反濾層和過(guò)渡層是分層設(shè)計(jì)的，我們把既對(duì)防滲體起反濾保護(hù)，又對(duì)壩殼料起過(guò)渡的雙重作用稱為反濾過(guò)渡層。采用這種連續(xù)級(jí)配料可以得到降低工程造價(jià)和簡(jiǎn)化施工的效果；

　�。�2）反濾過(guò)渡料設(shè)計(jì)選擇的方法：①級(jí)配連續(xù)。無(wú)論是人工破碎或天然砂卵石反濾過(guò)渡料都遵循連續(xù)級(jí)配的原則，保證充填關(guān)系；②運(yùn)用中國(guó)水科院劉杰的研究成果（國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目），針對(duì)防滲體的不同性質(zhì)，控制并選擇與反濾過(guò)渡料相適應(yīng)的D20料徑；③反濾過(guò)渡料最大粒徑的控制一般多為80mm，如雙溪水庫(kù)人工破碎反濾過(guò)渡料、瓦都水庫(kù)天然砂卵石反濾過(guò)渡料控制最大粒徑為80～60mm；

　　大橋水庫(kù)副壩碎石土心墻堆石壩因其心墻的礫質(zhì)紅粘土特性，天然砂卵石反濾過(guò)渡料最大粒徑選為200 mm，基本為全級(jí)配砂卵石，從而大大降低了造價(jià)；④試驗(yàn)論證。通過(guò)反濾試驗(yàn)，檢驗(yàn)反濾過(guò)渡料反濾保護(hù)及排水效果，控制其滲透系數(shù)在A×10-3 cm/s～A×10-4cm/s量級(jí)范圍；

　　（3）利用破碎帶石渣作反濾過(guò)渡料。晃橋水庫(kù)堆石料場(chǎng)中有寬約45m的擠壓破碎帶，通過(guò)對(duì)破碎帶的全面研究，得出破碎帶石渣符合用作反濾過(guò)渡料質(zhì)量的技術(shù)要求，從而確定取代原設(shè)計(jì)采用之人工破碎反濾過(guò)渡料。破碎帶石渣單價(jià)約為人工破碎料的1／4，因此而節(jié)省了資金。論文“利用擠壓破碎帶石渣作反濾過(guò)渡料的研究”在《土石壩工程》2000年第2期中對(duì)研究成果作了詳細(xì)介紹。

　　5、壩殼料的研究��

　　5.1壩殼用料

　　70年代中后期，我省土石壩壩殼用料范圍已有較大發(fā)展，巖性已涉及到砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、灰?guī)r、白云巖、中酸性混染巖（花崗巖、閃長(zhǎng)巖、輝綠巖混染）、玄武巖、石英正長(zhǎng)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖、砂卵石等諸多品種，巖石強(qiáng)度涉及軟巖�灿矌r不同等級(jí)，研究范圍廣泛并在相應(yīng)工程中應(yīng)用，使土石壩建設(shè)獲得成功。��

　　5.2壩殼料最大干密度 壩殼料填筑干密度是土石壩設(shè)計(jì)和施工控制中最重要的指標(biāo)之一，而研究無(wú)粘聚性壩殼料最大干密度的方法，求得科學(xué)合理的指標(biāo)則成為關(guān)鍵。自1990年起，對(duì)紫坪鋪、大橋等大型工程堆石料即開(kāi)始進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)法及表面振動(dòng)器法堆石最大干密度的比較研究。隨著各工程筑壩材料巖石及強(qiáng)度的不同，已形成了一套較完整的表面振動(dòng)器法求堆石料最大干密度方法，論文“無(wú)粘聚性粗粒料最大干密度試驗(yàn)方法探討”已在《土石壩工程》中作了全面介紹。大量的工程實(shí)踐已經(jīng)證明，采用該方法求得的最大干密度更接近實(shí)際，以此最大干密度值確定的設(shè)計(jì)干密度，完全能達(dá)到指導(dǎo)施工和控制施工質(zhì)量的目的。

　　6、紫坪鋪水利樞紐工程大壩筑壩料

　　自1990年起，開(kāi)始了紫坪鋪大壩筑壩料的試驗(yàn)研究，各設(shè)計(jì)階段經(jīng)歷了對(duì)尖尖山灰?guī)r、水西關(guān)砂巖及青城橋砂卵石料的研究。在招標(biāo)設(shè)計(jì)階段，則進(jìn)一步對(duì)尖尖山料場(chǎng)作擴(kuò)大調(diào)查及復(fù)查，對(duì)灰?guī)r堆石、墊層及過(guò)渡料做了大量的試驗(yàn)，確定了相應(yīng)的級(jí)配、控制干密度及其力學(xué)特性指標(biāo)。由于尖尖山系飛來(lái)峰，歷經(jīng)地質(zhì)構(gòu)造作用，巖體裂隙發(fā)育，因而對(duì)該料是否可獲得堆石所需塊度存在疑慮。2000年，經(jīng)四川大學(xué)、水電五局及我院共同努力，通過(guò)爆破試驗(yàn)，已成功地取得爆破開(kāi)采堆石料（最大粒徑800 mm）、過(guò)渡料（最大粒徑400 mm）成果，爆破級(jí)配達(dá)到堆石、過(guò)渡料設(shè)計(jì)控制級(jí)配范圍。此外，本階段還對(duì)壩址覆蓋層砂卵石及基巖開(kāi)挖料利用以及青城大橋砂卵石料均作了研究，為大壩填筑料作了充分的技術(shù)準(zhǔn)備。

　　7、筑壩材料的質(zhì)量技術(shù)要求

　　土石壩建設(shè)的發(fā)展離不開(kāi)筑壩材料的研究與開(kāi)發(fā)，而正確評(píng)價(jià)筑壩材料質(zhì)量是選擇工程建設(shè)安全、價(jià)格低廉的當(dāng)?shù)夭牧�，進(jìn)而作出優(yōu)秀設(shè)計(jì)的基本條件。我省通過(guò)近30年的工程實(shí)踐，深刻體會(huì)到原天然建材“78規(guī)范”已不適應(yīng)土石壩設(shè)計(jì)水平發(fā)展的需要，而2000年新版《天然建筑材料勘察規(guī)程》的天然建筑材料質(zhì)量技術(shù)要求仍滯后于當(dāng)今土石壩設(shè)計(jì)與建設(shè)的發(fā)展。結(jié)合我省土石壩建設(shè)的實(shí)踐，論文“試論碾壓式土石壩筑壩材料勘察質(zhì)量評(píng)價(jià)”（《土石壩工程》2000年第2期）在這方面作了詳細(xì)的介紹，可供工程建設(shè)參考。��

　　8、結(jié)語(yǔ)

　�。�1）實(shí)踐證明，四川省水利工程土石壩建設(shè)的發(fā)展，與筑壩材料的深入研究密不可分。在工程設(shè)計(jì)中作好筑壩材料的調(diào)查與試驗(yàn)研究工作，是建設(shè)優(yōu)質(zhì)土石壩工程的重要條件；

　�。�2）加強(qiáng)土石壩工程設(shè)計(jì)、地質(zhì)、試驗(yàn)專業(yè)間的密切合作，共同研究壩料勘察選擇工作，是搞好土石壩工程建設(shè)的保證條件，必將提高土石壩設(shè)計(jì)、勘察及研究水平，推動(dòng)土石壩工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。