3　筑壩材料試樣制備及試驗方案

3.1　試樣制備

由于現場壩體填筑料粒徑較大，而室內試驗由于儀器尺寸的限制，需對超粒徑顆粒進行處理，即把原級配按相關規(guī)范縮制成試驗級配，最常用的方法有等量替代法和混合法。等量替代法具有保持粗顆粒的骨架作用及粗料級配的連續(xù)性和近似性等特點，適用超粒徑含量小于40%的堆石料?；旌戏ㄊ峭瑫r采用等量替代法和相似級配法，即先按照幾何相似條件等比例地將原樣粒徑縮小，使小于粒徑5mm土的質量不大于總質量的30%，并使超徑顆粒含量小于40%，然后再將超徑顆粒用等量替代法進行縮尺。

等量替代法計算公式：

相似級配法計算公式：

3.1.1　主堆石料

根據設計級配曲線，級配下限最大控制粒徑為800mm，級配上限最大控制粒徑為500mm，均屬于超粒徑。結合主堆石料實際情況，試驗技術人員將級配下限、級配上限及兩者的均值級配進行等量替代后進行制樣，經多次制樣比較，按設計級配曲線上限替代后的粒徑組成進行制樣的干密度接近設計初擬干密度，但受土料級配影響實際制樣干密度略小于初擬干密度，而按設計級配曲線下限及上下限均值級配替代后的粒徑組成進行制樣的干密度小于委托方的初擬干密度。因此，試驗技術人員與黃河設計公司項目部技術人員協商后確定：采用設計級配曲線上限經替換后的粒徑組成進行試驗。

由于超粒徑含量大于40%，故主堆石料級配上限、級配下限及兩者的級配均采用混合法進行縮尺。

3.1.2　次堆石料

根據設計級配曲線，級配下限最大控制粒徑為800mm，級配上限最大控制粒徑為500mm，均屬于超粒徑，結合次堆石料實際情況和初擬干密度，試驗技術人員首先將級配上下限的均值級配進行等量替代后進行制樣，經實際制樣，按均值級配替代后的粒徑組成進行制樣的干密度接近設計初擬干密度，但受土料級配影響實際制樣干密度略大于初擬干密度，故采用均值級配曲線經替換后的粒徑組成進行試驗，不再進行其他狀態(tài)下的比較制樣工作。

由于均值級配曲線的超粒徑含量小于40%，故采用等量替代法進行縮尺。

3.1.3　墊層石料

根據設計級配曲線，級配下限最大控制粒徑為80mm，級配上限最大控制粒徑為40mm，結合墊層石料實際情況和初擬干密度，試驗技術人員首先將級配上下限的均值級配進行等量替代后進行制樣，經實際制樣，按均值級配替代后的粒徑組成進行制樣的干密度接近設計初擬干密度，但受土料級配影響實際制樣干密度略大于初擬干密度，故采用均值級配曲線經替換后的粒徑組成進行試驗，不再進行其他狀態(tài)下的比較制樣工作。由于均值級配曲線的超粒徑含量小于40%，故采用等量替代法進行縮尺。

3.1.4　過渡石料

根據設計級配曲線，級配下限最大控制粒徑為300mm，級配上限最大控制粒徑為150mm，均屬于超粒徑，結合過渡石料實際情況，試驗技術人員將級配下限、級配上限及兩者的均值級配進行等量替代后進行制樣，經多次制樣比較，按設計級配曲線上限替代后的粒徑組成進行制樣的干密度接近設計初擬干密度，但受土料級配影響實際制樣干密度略小于初擬干密度，而按設計級配曲線下限及上下限均值級配替代后的粒徑組成進行制樣的干密度小于設計的初擬干密度，故采用設計級配曲線上限經替換后的粒徑組成進行試驗。由于級配下限和上下限均值級配超粒徑含量大于40%，故采用混合法進行縮尺，而級配上限超粒徑含量小于40%，故采用等量替代法進行縮尺。

3.1.5　壩基覆蓋層料

根據設計提供的級配曲線，壩軸線上游15m處最大控制粒徑為300mm，壩軸線上游30m處最大控制粒徑為200mm，壩軸線上游45m處最大控制粒徑為240mm，為做到相對具有代表性，將上述三個部位級配曲線的平均級配曲線作為室內試驗時所依據的級配曲線。

取料時壩基覆蓋層正在開挖，有一定的含水率，不具備現場篩料條件，故協商后在有代表性的部位用挖土機挖取一定量的覆蓋層石料運輸至某處，待稍微風干后裝袋運至實驗室。此時確定的代表性部位和設計提供級配曲線時所確定的部位存在差異，但考慮自然沉積時的有序性和區(qū)域性，忽略取樣部位之間的差異性。由于平均級配曲線的超粒徑含量小于40%，故采用等量替代法進行縮尺。

3.1.6　黏土夾層

黏土夾層為細粒土，現場所取試樣為原狀樣。原狀樣開筒后，首先觀察是否被擾動，將未被擾動的土樣用鋼絲鋸或削土刀切取一稍大于試驗所需尺寸的土柱，放在切土盤的上、下圓盤之間，再用鋼絲鋸或削土刀緊靠側板，由上往下細心切削，邊切削邊轉動圓盤，直至土樣的直徑被削成所需直徑，然后按試樣要求高度削平上下兩端。將切削好的試樣稱重，并用游標卡尺量取高度和直徑，平均直徑按式（3.1.4）計算。

式中　m上、m中、m下——試樣上、中、下部的周長。

取切下的余土平行測定其含水率，取平均值作為試樣的含水率。

將制備好的試樣放入飽和器內，然后置于無水的抽氣缸內進行抽氣，在真空度接近當地1個大氣壓條件下連續(xù)抽氣2h，當抽氣時間達到要求后，徐徐注入清水，并保持真空度穩(wěn)定，待飽和器完全被水淹沒后即可停止抽氣，并釋放抽氣缸的真空。試樣在水下靜置時間大于10h后備用。

此次試驗使用的土樣基本未被擾動，但制樣時發(fā)現所取原狀樣具有不均勻性，個別試樣中夾有微量砂，有些試樣密度偏低，可能對試驗結果會有一定的影響。

主堆石料、過渡石料、壩基覆蓋層料、次堆石料和墊層石料原始粒徑百分含量及替代后試驗粒徑組百分含量分別見表3.1.1和表3.1.2，原始設計級配曲線及替代后試驗級配曲線如圖3.1.1～圖3.1.5所示。黏土夾層為細粒土，不進行顆粒分析。