HRT9(碾压试验)

工程物探的主要方法及其发展胡人炭水利部四川水利水电勘测设计研究院二00六年一月1.碾压试验现场碾压试验是用合同文件规定的压实机械或施工单位可能取得的压实机械和选定料场的土石料在施工现场进行不同压实参数的坝料压实试验。压实是控制碾压式土石坝施工质量的关键工序。由于土料的离散特性，必须通过碾压试验确定施工参数与压实机械。2.碾压试验目的（1）根据施工图纸规定的碾压机械类型、重量和激振力，进行各种堆石料的铺料厚度、碾压遍数和加水量的比较试验；（2）检测振动碾压前后填筑体及选定碾压遍数的填筑体干密度和颗粒级配等试验；（3）确定经济合理的施工参数，如铺层厚度、碾压遍数、加水量等，为施工提供依据；（4）检验所选用的填筑压实机械的适用性及其性能的可靠性；2.碾压试验目的（5）通过生产性试验，研究和完善填筑的施工工艺和措施；（6）制定填筑施工的实施细则；（7）确定压实质量控制试验方法，积累试验资料。3.碾压试验依据①《######初步设计报告》；②《#########碾压试验技术要求》；③《碾压式土石坝施工技术规范》（SDJ213—83）；④《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）；⑤《土工试验规程》（SL237-1999）。5.压实机械的选择压实机械可分为下列三类：(1)静力碾压机械，主要依靠碾的静力作用来压实。如羊足碾、气胎碾、平碾、肋型碾、尖齿碾等。(2)夯实机械，主要依靠冲击能量压实，如夯板、蛙式打夯机等。(3)振动压实机械，系利用静力与振动力的联合作用压实。3.碾压试验依据①《######初步设计报告》；②《#########碾压试验技术要求》；③《碾压式土石坝施工技术规范》（SDJ213—83）；④《碾压式土石坝施工规范》（DL/T5129-2001）；⑤《土工试验规程》（SL237-1999）。1.碾压试验现场碾压试验是用合同文件规定的压实机械或施工单位可能取得的压实机械和选定料场的土石料在施工现场进行不同压实参数的坝料压实试验。压实是控制碾压式土石坝施工质量的关键工序。由于土料的离散特性，必须通过碾压试验确定施工参数与压实机械。2.电法勘探（直流电法）2.1电场AMIU12A(I)B(-I)EVVVEEρρ空气=∞j点电流源电场电法勘探可选用电测深法、电剖面法、高密度电法、自然电场法、充电法、激发极化法等。下面主要讲解直流电法中的电测深法、电剖面法、高密度电法三类。点电流源的电场:某点的电位为：A(I)B(-I)EVVEEρρ空气=∞j两个异性点电流源电场ρjEVEBMAMIU112两个异性点电流源的电场:某点的电位为：AMNB对称四极装置电法仪2.2视电阻率大地电阻率:均匀各向同性半无限介质的电阻率；装置:用于测定大地电阻率的布极方式。常用的装置有：对称四极装置、三极装置、轴向偶极装置等。三极装置AMNB电法仪∞偶极装置ABMN电法仪BMAMIUM112N点电位为：BNANIUN112大地电阻率测定:采用对称四极装置，由上面两个异性点电流源的电场某点电位公式得：M点电位为：BNBMANAMIUUUNM11112MN两点电位差为：由上式得大地电阻率公式为：BNBMANAMK11112IUKMN式中IUKMNs上式为利用四极装置测定均匀各向同性半空间中电阻率的基本公式，K称为装置系数。用同样的方法推导出其它装置测定均匀各向同性半空间中电阻率的公式，公式不变，只是K装置系数不同而以。视电阻率上面大地电阻率计算公式推导做了均匀各向同性半空间假设，实际上用基本公式计算出电阻率是地下各种地质体电阻率的综合影响值，故称其为视电阻率。2.3电测深法对称四极电测深装置A1MNB1电法仪A2A3A5A4B2B4B3B5电测深法可用于分层探测、局部电性异常体探测、岩土电性参数(如接地电阻率)测试等。分层探测包括：覆盖层、地层岩性分层、风化分带等；电性异常体探测包括：构造破碎带、喀斯特、洞穴、堤防隐患等。电测深曲线电测深法是采用在同一测点上多次加大供电极距的方式，逐次测量视电阻率的变化。在模数为6.25cm的双对数坐标纸上画出的视电阻率与供电极距间关系曲线称其为电测深。通过对电测深曲线的定量和定性分析可计算覆盖层（地层）厚以及地层性状。1234567891065432100987234567891006543210008975234798100006ρS(ΩΜ)1(M)2ABK型电测曲线A型电测曲线H型电测曲线Q型电测曲线1234567891065432100987234567891006543210008975234798100006ρS(ΩΜ)1(M)2AB1234567891065432100987234567891006543210008975234798100006ρS(ΩΜ)1(M)2AB1234567891065432100987234567891006543210008975234798100006ρS(ΩΜ)1(M)2AB321321321321321111222333三层电测深曲线实例2-1：天全河规划阶段两河口坝段电测曲线及VSS定量计算成果图天全河规划阶段典型剖面电测深法剖面等视电阻率断面图010203040506070112011401160118012001220112011401160118012001220500100015003000公路L1-1L1-2L1-3电阻率（欧姆米）漏子山1号电测深剖面等电阻率断面图电测深法剖面等视电阻率断面图电测深剖面为横轴,电极距为纵面绘制的视电阻率等值线图。该图定性地反映基岩起伏、构造变化以及不同深度电性层沿剖面方向的变化。0204060801040106010801100112011401040106010801100112011405001000160030004000H2-1H2-2H2-3H2-4H2-5H2-6公路电阻率（欧姆米）两河口2号剖面等视电阻率断面图0204060801001201000102010401060108011001000102010401060108011005001000150030004000D1-1D1-2D1-3D1-4D1-5公路电阻率（欧姆米）大仁烟1号剖面等视电阻率断面图0204060801009009209409609809009209409609805001000150030004000G1-1G1-2G1-3G1-4G1-5G1-6公路电阻率（欧姆米）锅浪桥2号剖面等视电阻率断面图0204060801007808008208408608809007808008208408608801505001000150030004000Z1-1Z1-2Z1-3Z1-4Z1-5Z1-6公路电阻率（欧姆米）脚基坪1号剖面等视电阻率断面图由上图知：漏子山、两河口、大仁烟、锅浪跷四处ρS断面图相类似，基底都呈高阻。而脚基坪处ρS断面图基底为低阻，因基岩为澄江—晋宁期第五期之钾长花岗岩,应为高阻,由此推断该处下伏基岩风化较深或者较为破碎；另外，漏子山处ρS断面图上部有一层视电阻率小于1000Ω·Μ，说明该处第四系覆盖层有架现像或者说其密实度较小。2.4电剖面法电剖面法电剖面法可用于探测具有一定走向的电性异常体，具体包括：构造破碎带、岩性分界线、喀斯特、洞穴等。电剖面法曲线电剖面法是采用固定供电极距的方式，沿剖面线逐点移动测量装置并测量视电阻率的变化。在坐标纸上画出的视电阻率与剖面线关系曲线称其为电剖面曲线。通过对电剖面曲线的定量和定性分析可确定电性异常体位置及埋深。ρsbρs(ΩM)点号102030405060050300100150250200下坝-1联合剖面实测曲线及解释图ρsaρs=15-20(ΩM)低阻体下坝2勘探线ρs1ρs0实例2-2：水津关水电站下坝址埋藏断层及影响带的走向的电阻率联合剖面法资料整理及解释ρsbρs(ΩM)点号10203040506050300100150250200下坝-2联合剖面实测曲线及解释图ρsa3507080ρs=20-27(ΩM)低阻体ρs0ρs1下坝2勘探线正交点42(ΩM)(M)2030405060050300100150250200下坝-3联合剖面实测曲线图ρsa正交点下坝2勘探线ρs=20-25(ΩM)低阻体ρs0ρs150(ΩM)(M)ρsbρs(ΩM)点号10203040506050300100150250200下坝-4联合剖面实测曲线及解释图ρsa8070正交点ρs=15-27(ΩM)低阻体ρs0ρs1下坝2勘探线40(ΩM)(M)ρsbρs(ΩM)点号10测线编号低阻正交点或围岩ρs（Ω·M）低阻带ρs（Ω·M）低阻带宽度（m）备注下坝-120~25100下坝-24220~25100下坝-35020~25145下坝-44015~25120下坝四条电阻率联合率剖面：下坝-1线出现凹槽状低阻带，下坝-2~4线都有低阻正交点。据凹槽状低阻带或低阻正交点两侧的ρsa和ρsb极小点确定了低阻体的宽度。下坝址电阻率联合率剖面测试解释成果如下表：把上面的解释成果加入到平面图中，连结低阻带，得出低阻带的走向N60°W，宽度120m，图略。2.5高密度电法高密度电法高密度电法具有电测深和电剖面的双重特点，探测密度高、信息量大、工作效率高。是基于以上垂向直流测深与电测剖面法两个基本原理的基础上，通过DUK-1高密度电法测量系统中的计算机软硬件，控制着在同一条多芯电缆上布置连结的60个电极，使其自动组成多个垂向测深点或多个不同探测深度的探测剖面，根据控制系统中选择的探测装置类型，对电极进行相应的排列组合，按照测深点位置的排列顺序或探测剖面的深度顺序，逐点或逐层探测，实现了自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动存储。通过数据传输软件把探测系统中存储的探测数据调入计算机中的CRT图像处理软件，经多种数据处理后可自动生成各测深点及各层的曲线或整体剖面的图像。高密度三极电测深装置1243876513121110915nKBsss高密度电法测度采用的装置类同于电测深法。如下图为三极测量装置。测试过程为首先以1、2为测量电极，供电用转换开关K依次接3、4、5、……、n，测试其视电阻率，然后以2、3为测量电极，供电用转换开关K依次接4、5、……、n，测试其视电阻率，依次类推，测完整个剖面。由值绘制等值线拟断面图。高密度电法等值线拟断面图与电测深法断面图类似，测试数据更多。实例2-3：500KV超高压输电铁塔下采空区探测结果（湖北荆门）实例2-4：武汉蔡甸区建新水库堤坝白蚁主巢探测白蚁主巢实例2-5：辽宁葫芦岛灵山洞岩溶洞穴