水利工程土坝土料制备工艺及措施

水利工程土坝土料制备工艺及措施

祝江

新疆阿勒泰地区水利水电勘测设计院 新疆阿勒泰836500

摘要：土料的制备工艺包括土料的选择、加工和施工等环节。土料的选择包括对原矿石的筛选、破碎和筛分等工序，以获取适宜的土料。土料的加工包括对土料进行搅拌、加水、调整颗粒排列和干燥等工序，以提高土料的稳定性和强度。土料的施工包括土料的运输、堆积和压实等工序，以确保土料的均匀分布和良好的密实度。通过优化土料的制备工艺，可以改善土坝的稳定性和安全性。

关键词：水利工程；土坝土料；制备工艺；措施

引言

土坝作为一种挡水建筑物，可以适应众多气候条件和地质条件，在水利工程中得到了广泛的应用。水利工程土坝在建设中可以就地取材，土料、石料、砂砾等均可用于施工，因此，为保证水利工程大坝建设质量，对水利工程土坝土料制备工艺以及质量控制措施进行研究，有着非常重要的指导意义。

1水利工程土坝土料的特点

（1）就地取材。水利工程土坝土料可以就地获取原料，减少工地外线运输量以及水泥、钢材、木材损耗量。特别是在土坝设计与施工技术发展进程中，对筑坝材料的要求进一步放宽，几乎任何当地土料均可筑坝。（2）适应性强。水利工程土坝土料可以适应多种差异化地质、地形、气候条件，并可适应高烈度地震区、气候恶劣区、工程地质条件复杂区。（3）类型多样。水利工程土坝土料类型多样，包括土质土、岩石两大类别，仅土质土就包括砂土、种植土、轻亚黏土、含根种植土、淤泥土、黏土、干淤泥、干燥黄土、坚硬黏土、含卵石黏土、砾质黏土等。（4）造价低。水利工程土坝土料可以利用大功率、高效率、多功能施工机械一次性取料制备，作业效率较高，建造价格较低。而结合试验手段、岩土力学理论、计算技术的发展，可以在保证大坝土料安全可靠性的同时，进一步降低大坝土料建造价格。

2土料性质及制备工艺

土料是水利工程施工中重要的材料之一，其性质和制备工艺对土坝的稳定性和安全性具有重要影响。本章将综合分析土料的性质、成分以及对土坝稳定性的影响因素，并探讨常见的土料制备工艺。

2.1土料性质及成分分析

土料是由土壤粒子和胶结物质组成的复合材料，其性质和成分对土坝的稳定性和安全性起着至关重要的作用。首先，土料的粒径分布对土坝的抗剪强度、渗透性和排水性等力学性能产生显著影响。粒径过大会导致土壤相互间的间隙增大，减弱土料的抗剪强度；粒径过小则可能使土壤颗粒结合不充分，影响土壤的工程性能。同时，土料还含有不同种类的胶结物质（如粘土、有机质等），其含量和性质也对土坝的工程性能产生重要影响。胶结物质具有粘聚土料颗粒的作用，可以提高土壤的黏聚力和抗剪强度，但如果胶结物质的含量过高，则会导致土料的可压缩性增大，从而降低了土料的强度。

2.2土料的影响因素

土料的性质不仅仅受成分和粒径分布的影响，还受到其他一些因素的影响。其中，土料的来源是一个重要的影响因素。不同来源的土料具有不同的物理性质和化学性质，因此需要根据具体情况进行合理选择。此外，土料的湿度和密度等参数也对土坝的性能产生影响。湿度过高会导致土料的抗剪强度下降，而密度过大会造成土料的可压缩性增大，从而影响土料在土坝中的应力传递和稳定性。

2.3土料制备工艺

土料制备工艺是保证土料质量的重要环节。常见的土料制备工艺包括物理制备和化学制备两种方式。物理制备是指通过挖掘或开采等方式获取土料，并经过筛分、洗涤等工艺处理以满足工程要求。化学制备是指通过添加化学药剂改变土料的性质，如添加胶结剂、强化剂等。选择合适的土料制备工艺需要综合考虑土料的性质、工程要求、经济效益等因素，并进行科学合理地设计和调整。

在土料制备的过程中，常见的问题包括土料的颗粒分离、胶结物质的重结晶、湿度和密度的控制等。这些问题会影响土料的质量和应用效果，因此需要通过合理的工艺控制和技术手段解决。例如，在土料的挖掘和处理过程中，可以采用合适的筛分和洗涤设备，以确保土料颗粒的分离和洁净度。同时，通过添加适量的胶结剂、强化剂等化学药剂，可以改善土料的结构和性能，提高土料的黏聚力和抗剪强度。

土料的性质和制备工艺对土坝的稳定性和安全性具有重要影响。在土料制备过程中，需要综合考虑土料的成分、颗粒分布、湿度、密度等因素，并采取合适的工艺控制和技术手段。只有在充分了解土料的性质和制备工艺的基础上，才能有效地提高土坝的稳定性和安全性。通过本章对土料性质及制备工艺的综合分析，旨在为水利工程土坝土料的制备提供理论和实践指导，并在实际工程中应用，进一步提升土坝的稳定性和安全性。

3土料控制措施

3.1土料的选择

土料的选择是土料控制措施的首要环节。在选择土料时，需要考虑土料的物理和力学性质、成分特征以及对土坝稳定性的影响因素等。土料的物理和力学性质包括颗粒大小、颗粒形状、密度和含水率等，这些性质直接影响土料的流动性、压实性和抗剪强度等。土料的成分特征包括颗粒组成、矿物成分和有机质含量等，这些特征决定了土料的稳定性和耐久性。另外，土料的选择还需要考虑土料与水泥、添加剂等材料的相容性，以保证土料的加工和使用性能。综合考虑这些因素，可以选择适宜的土料，提高土坝的稳定性和安全性。

3.2土料的加工

土料的加工是土料控制措施的关键环节。土料的加工包括粉碎、筛分和搅拌等过程。粉碎是将原始土料进行破碎处理，使其颗粒大小符合要求。筛分是将粉碎后的土料进行分级处理，以得到符合不同工程要求的土料。搅拌是将粉碎和筛分后的土料与水泥、添加剂等材料进行充分混合，形成均匀的土料。土料的加工过程需要严格控制加工参数，包括加工设备的选择和使用、加工时间和加工速度的控制，以确保土料的质量和加工效果。同时，还需要对加工后的土料进行质量检测，包括颗粒大小分布、土料的密实度和稳定性等指标的测定，以验证土料的加工质量。

3.3土料的质量控制

土料的质量控制是土料控制措施的核心环节。土料的质量控制包括土料的采样、试验和质量评价等方面。土料的采样需要按照一定的采样方法和采样位置，以保证采样的代表性和可靠性。土料的试验包括物理性质和力学性质的测定，如颗粒大小、密度和抗剪强度等。试验结果可用于评价土料的质量和与设计要求的符合度。土料的质量评价需要与土坝的设计要求进行对比分析，以判断土料是否满足工程使用的要求。如果土料不满足要求，需要采取相应的措施进行调整或更换。

3.4土料的运输和堆放控制

土料的运输和堆放控制是土料控制措施的重要环节。土料的运输包括土料的装车、运输和卸货等过程，需要严格控制运输速度和运输路线，以防止土料的颗粒破碎和混合不均。土料的堆放控制包括堆放的方式、堆放区域的选择和堆放高度的控制等。堆放的方式可以根据土料的性质和加工要求选择合适的方式，如平均堆放、层状堆放或阶梯状堆放等。堆放区域的选择需要考虑土料的采集和加工设备的布置以及土料的质量要求等因素。堆放高度的控制需要遵循土料的稳定性和堆放安全性的原则，以防止堆放过高导致土料的塌方和堆垛不稳。

结语

综上所述，土坝是以当地土料为原料，经过注水、碾压等手段堆筑而成的挡水坝，具有可就地取材、适应性强的特点。常用的水利工程土坝土料制备工艺为注水、翻晒、掺配、堆存等。技术人员可以根据现场土料含水率检测结果以及土料土层分布均匀度，选择适宜的处理手段，并全程检测含水率，科学控制土料质量，为土坝施工效果提供保障。

参考文献

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[2]宗旭.巡马水库土坝填筑施工技术[J].河南水利与南水北调,2021(11):34-35.