一种土石坝施工中心墙土料含水率快速确定方法与流程

1.本发明涉及一种土石坝施工中心墙土料含水率快速确定方法。


背景技术：

2.高土石坝的心墙防渗土料一般采用粗粒类砾质黏土，属于粗粒土范畴，其含水率对于坝体碾压质量影响很大，进而影响心强的变形性能和防渗性能，因而在土石坝施工中需要随时快速检测上坝土料的含水率是否满足要求，进而决定是否需要对其进行调整。
3.一般来说，测定土的含水率的常规试验方法有以下几种：烘干法、酒精燃烧法、比重法。其中，烘干法适用于各类土，酒精燃烧法适用于细粒土，比重法适用于无粘性的砂类土。烘干法需要将土料放置在电热干燥箱中烘干至恒重，然后测量土料烘干前后的水分损失从而计算含水率；酒精燃烧法是将纯度为95％的酒精浸没土料，使酒精和土料充分混合，点燃酒精使其燃烧，反复三次后测干土质量，前后的质量差即为土中水分重量；比重法是采用测量土颗粒比重的方式测量无粘性砂类土的含水率。
4.在以上三种常规方法中，烘干法虽然适用于各类土，但烘干过程至少需要8小时，这对于实现快速含水率检测的目的来说时间过长。酒精燃烧法只能用于细粒土，而砾质黏土属于粗粒土，含有较多粗颗粒，无法采用该方法测量含水率。比重法只能用于测量无粘性砂类土含水率，也不适用于砾质黏土。
5.当前行业内还出现了一些土料含水率快速检测的新设备与新方法，例如水电五局车维斌等研制的“土料含水率快速检测移动试验室”，其在移动试验车内部采用大型微波炉加热土料，实质上还是烘干法的原理，只不过由于微波炉功率达，土料烘干时间可以缩短为20min左右。四川大学杨林等基于微波湿度法对土料的含水率快速测量进行了研究，采用新疆阿尔塔什的筑坝砂砾料作为探究试验用料，开展了校准和检测试验。但目前该种方法也只用于非黏性土的检测，并且对于不同粗细的土料需要分别进行校准标定流程，其实际应用价值尚需论证。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种土石坝施工中心墙土料含水率快速确定方法，该土石坝施工中心墙土料含水率快速确定方法能够在高土石坝心墙施工时，随时、快速地对上坝土料的含水率进行检测。
7.本发明通过以下技术方案得以实现。
8.本发明提供的一种土石坝施工中心墙土料含水率快速确定方法，包括如下步骤：
9.①
建立关系：对含粗颗粒的心墙土料进行取样，将取样得到的取样全料土中部分按照预设尺寸分离为取样粗颗粒土料和取样细颗粒土料，建立取样细颗粒土料含水率和取样全料土含水率之间的相关函数关系；
10.②
现场测定：对现场土料进行取样得到现场全料土，按照预设尺寸分离为粗颗粒和细颗粒两部分，检测现场全料土中现场细颗粒部分土料含水率，基于所述相关函数关系
计算确定现场全料土含水率。
11.所述检测现场全料土采用酒精燃烧法。
12.所述预设尺寸为5mm。
13.所述对现场土料进行取样是，对土石坝心墙上坝土料进行随机检测。
14.所述相关函数关系为线性函数关系。
15.所述含粗颗粒的心墙土料为含粗颗粒的砾质黏土。
16.所述按照预设尺寸分离采用筛分方式。
17.所述对含粗颗粒的心墙土料进行取样，取样数不少于100组，每组均包含取样细颗粒土料和取样全料土。
18.本发明的有益效果在于：克服了现有含水率测定方法的耗时长、不适用性、模型建立困难及准确率低的缺点，能够在高土石坝心墙施工时，随时、快速地对上坝土料的含水率进行检测，只需采用传统的酒精燃烧法快速将5mm以下的细颗粒土料的含水率测出，通过大量试验建立的数学关系即可估算出全料的含水率，其精度在1％左右，可以实现大坝心墙土料含水率的较精确的控制，从而控制大坝的填筑质量。
附图说明
19.图1是本发明5mm以下细颗粒土料含水率与全料含水率关系图。
具体实施方式
20.下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
21.实施例1
22.本发明提供一种土石坝施工中心墙土料含水率快速确定方法，包括如下步骤：
23.①
建立关系：对含粗颗粒的心墙土料进行取样，将取样得到的取样全料土中部分按照预设尺寸分离为取样粗颗粒土料和取样细颗粒土料，建立取样细颗粒土料含水率和取样全料土含水率之间的相关函数关系；
24.②
现场测定：对现场土料进行取样得到现场全料土，按照预设尺寸分离为粗颗粒和细颗粒两部分，检测现场全料土中现场细颗粒部分土料含水率，基于所述相关函数关系计算确定现场全料土含水率。
25.实施例2
26.基于实施例1，检测现场全料土采用酒精燃烧法。
27.实施例3
28.基于实施例1，预设尺寸为5mm。
29.实施例4
30.基于实施例1，对现场土料进行取样是，对土石坝心墙上坝土料进行随机检测。
31.实施例5
32.基于实施例1，相关函数关系为线性函数关系。
33.实施例6
34.基于实施例1，含粗颗粒的心墙土料为含粗颗粒的砾质黏土。
35.实施例7
36.基于实施例1，按照预设尺寸分离采用筛分方式。
37.实施例8
38.基于实施例1，对含粗颗粒的心墙土料进行取样，取样数不少于100组，每组均包含取样细颗粒土料和取样全料土。
39.实施例9
40.基于上述实施例，采用如下步骤：
41.(1)对含粗颗粒的砾质黏土进行大量取样；
42.(2)将含粗颗粒砾质黏土中的5mm以上粗颗粒和5mm以下细颗粒采用筛分方法分离；
43.(3)分别测定5mm以上粗颗粒和5mm以下细颗粒的含水率，采用加权法计算全料含水率，并建立全料含水率和5mm以下细颗粒含水率之间的数学关系；
44.(4)应用该数学关系，对土石坝心墙上坝土料进行随机检测，现场只需采用酒精燃烧法快速测出5mm以下土料的含水率，即可快速估算出全料土料的含水率。
45.采用以上思路和做法，对某工程的心墙防渗土料共计取样207组进行了试验，试验结果统计发现，尽管大于5mm的颗粒含量在全料中的占比在21.5％～52.5％之间(小于5mm颗粒占比47.5％～78.5％)，其变化范围比较大，但是小于5mm部分细颗粒的含水率与全料含水率仍然存在很好的线性相关性。经测定，以x为细颗粒的含水率、y为全料含水率，207个试验点的相关系数为0.94，其线性拟合方程为y＝0.72*x+0.19(图1中从上到下数第二条线)。图1中同时给出了以优定斜率法确定的所有试验点分布区间的上下限，上限的拟合方程为y＝0.72*x+0.73，下限的拟合方程为y＝0.72*x-0.39，上下限的截距差即为试验的误差范围为1.12％。由于实际施工过程中上坝土料的含水率允许变化值大于该误差值，因此采用该方法所得到的全料含水率误差是可以接受的。
46.综上所述，对于上坝粗粒类砾石土料，上坝前需要快速检测器含水率是否满足规定区间要求。对于任意一批来料，从中平行取数组进行筛分，将小于5mm细颗粒筛出，现场采用酒精燃烧法测定小于5mm部分细颗粒土的含水率，该试验耗时不过20min左右，然后将试验结果对照图1中的关系模型曲线进行计算，即可快速估算出全料的含水率区间范围值，其精度在1％左右。