施工过程中反滤料包络曲线控制指标的完善

1、    施工过程中反滤料包络曲线控制指标的完善    摘 要：文章介绍了反滤料包络曲线调整的依据、计算过程及在项目的应用情况，并对其产生的效果、意义进行了分析说明，为今后类似情况的施工，提供思路及参考借鉴。关键词：反滤料；包络线；调整；依据；意义1 前言苏丹上阿特巴拉水利枢纽工程主要由左右岸土堤、左岸土石坝、河床粘土心墙坝、溢流坝、灌溉取水口组成，枢纽总长6615.84m。河床粘土心墙坝及左右岸土堤的典型断面如图1和图2所示。图1 河床粘土心墙坝断面图（单位：m）1为防渗土料；2a、2b为堆石料；3a为反滤料；3b为排水料；4a为上游护坡料；4b为上游护

2、坡过渡料；4c为下游护坡料；5为下游排水体料。图2 左、右岸土堤坝段断面图（单位：m）2 反滤料的技术要求及料场原料的特性2.1 原有反滤料包络线的参数要求反滤料包络线控制参数如表1所示。表1 原设计反滤料包络线控制参数表筛分粒径/mm 0.075 0.2 0.5 1 2 5 10包络线 上线 3 15 50 80 100下线 0 0 15 40 70 95 1002.2 料场原料的特性现场砂砾料场的原材料，0.6mm以下的颗粒含量约为30%40%，0.610mm颗粒含量约为15%，1020mm颗粒含量约为20%，20mm以上颗粒含量约为25%35%。将天然毛料9.5mm以上颗粒剔除后，剩余料

3、物的级配曲线如表2。表2 料场原料颗粒级配曲线（剔除粒径大于9.5mm）筛分粒径/mm探坑编号 0.15 0.3 0.5 0.6 1 1.18 2 2.36 4.75 9.51# 0.0 19.9 50.4 69.3 74.8 77.3 81.0 82.7 88.9 100.02# 0.0 35.3 57.7 68.8 74.7 77.3 80.4 81.7 88.4 100.02.3 反滤料控制指标和料场原料级配指标的对比原3a料包络线控制指标及料场毛料颗粒对比见图3。由图3可见料场毛料中0.6mm以下细料过多，若用原设计3a控制指标来进行生产控制，约有20%40%的弃料，浪费很大，将造成料

4、源不足，且为确保将细料充分洗除，系统生产能力大幅下降。3 反滤料包络线控制指标调整3.1 反滤料级配曲线调整依据根据em 1110-2-1901、美国坝体填筑材料标准设计规范和太沙基滤料规则的设计原则，经与监理工程师研究决定，修改3a料的级配包络线控制指标。3.2 反滤料级配曲线调整计算3b料、3a料和1区料的关系如表1，3a料的级配包络曲线可通过3b料的级配曲线确定，同时又可通过1区料的级配曲线论证。表3 土堤和大坝中的反滤关系坝型 反滤层/被保护土-1 反滤层/被保护土-2土堤（15m< p>大坝 3a/1 3b/3a根据em 1110-2-1901设计规范和太沙基滤料规则的规

5、定，3a料与保护性反滤料3b料的特征粒径d15、d85及d15应满足下式的要求，同时两者的不均匀系数=d60/d10及d60/d10不大于58，级配曲线形状最好相似。dc15/df854 （1）df15/dc854 （2）上式，dc153b料的粗料粒径，小于该粒径的料物占总重的15%；df853a料的细料粒径，小于该粒径的料物占总重的85%；df153b料的细料粒径，小于该粒径的料物占总重的15%；dc853a料的粗料粒径，小于该粒径的料物占总重的15%。为了满足保护性反滤料和3a料的级配曲线相似，两者的曲率系数ce=d230/（d10×d60）与ce=d230/（d10×

6、d60）应该一致。上述公式1是为了保证被保护土不会向反滤层流失，公式2是为了保证反滤料的透水性。保护性反滤料3b料的级配包络线特征点见表4。表4 3b料的级配包络线特征点特征点（mm）d10 d15 d30 d60细线（f） 粗线（c） 细线（f） 粗线（c） 细线（f） 粗线（c） 细线（f） 粗线（c）4 2 5 2.5 6.5 5 10为满足式1的dc15/df854，则df85dc15/4=5/4=1.25，取df85=1.25。为满足式2的df15/dc854，则dc85df15/4=2/4=0.5，原设计级配给出的dc15=0.5，3a料0.5mm以下的级配包络线不用调整，因此dc

7、10=0.5。3a料粗线的不均匀系数c2=dc60/dc1058，则dc6023.2，可取dc60=2.4。参考美国坝体填筑料设计规范，过筛率60%以下的最大与最小粒径之比不大于5，则df60=0.5，df15=0.5。3a料细线的不均匀系数f2=df60/df1058，则df100.060.1，原设计级配给出的df10=0.15，3a料0.15mm以下的级配包络线不用调整，因此df10=0.15。3b料粗线的曲率系数ce=d230/（d10×d60）=6.52/（4×10）=1.05625，则3a料粗线的曲率系数也为1.05625，根据计算，3a料的dc30=1.0。由于

8、3a料粗线的曲率系数为1.05625，3a料细线的曲率系数也取1.05625，根据ce=d230/（d10×d60）计算，3a料细线的df30=0.28。根据以上计算，3a料细线的特征点df3=0.075，df10=0.15，df15=0.18，df30=0.28，df60=0.5，df85=1.25，df100=2；粗线特征点dc0=0.2，dc10=0.4，dc15=0.5，dc30=1.0，dc60=2.4，dc85=6，dc100=10。3a料与1区料的级配关系本工程1区料中小于0.075mm的颗粒含量为40%85%，根据em 1110-2-1901规范的规定，被保护土属于2

9、型，保护性反滤料3a料的d150.7mm，修改后的级配曲线d15=0.180.5mm满足规范的要求。修改后的级配包络线与原设计的3a料包络线相比，修改前后的包络线对比见表5，调整后包络线与料场毛料对比见图4。从图4可知，将天然毛料中剔除0.15mm以下和9.5mm以上颗粒后剩余料物的级配曲线基本满足修改后的3a料包络线。表5 3a料包络线修改前后对比表包络线 项目 包络线特征点/mmd0 d10 d15 d30 d60 d85 d100上包线 修改前 0.15 0.2 0.3 0.6 1.2 2修改后 0.15 0.18 0.28 0.5 1.25 2下包线 修改前 0.2 0.4 0.5 0.8 1.5 3.2 10修改后 0.2 0.4 0.5 1.0 2.4 6 104 实际效果经项目部建议，监理工程师批准，在苏丹上特巴拉项目生产过程对反滤的控制指标进行了调整。调整的效果主要体现在两个方面：（1）弃料量从原来毛料的30%左右降到10%