软岩堆石料的物理力学性质
2002年第4期
水力发电
服饰搭配
JOURNALOFHYDROELECTRICENGINEERING总第79期
软岩堆石料的物理力学性质
柏树田周晓光晁华怡
狗智商排名(中国水利水电科学研究院，北京10oo44)
摘要：本文根据大坳，鱼跳，盘石头和十三陵上池面板堆石坝的软岩堆石料及水布垭风化
料的室内及现场试验资料，探讨了软岩料的物理力学性质.试验结果表明：软岩堆石料经过
多次降雨，暴晒过程或填筑碾压后，岩块发生崩解和破碎，级配细化；软岩堆石料在最优含水
率条件下，可达到较高的压实干密度；压缩性属低压缩性;rE剪强度比硬岩堆石料低.
关键词：软岩堆石料；物理力学性质；颗粒级配；渗透性；压缩性;rE剪强度；湿化变形中图分类号:TV458'.2文献标识码:A
1前言
目前，在土石坝设计中，充分利用坝址附近的各种坝料，因材设计，已成为一条设计原
则.国内外许多成功的经验证明，过去因抗压强度低，软化系数小而不被采用的软岩堆石
料，经过专门设计，仍可作为堆石料填筑在坝轴线以下，下游水位以上的部位.如萨尔瓦
兴娜，温尼克，红树溪和我国的株树桥，十三陵抽水蓄能电站上池，天生桥一级，大坳和鱼
跳等面板堆石坝，经过坝体优化设计，在其相应的部位填筑了大量的软岩料和风化
料，取
得了丰富的工程经验.
按照岩石单轴饱和抗压强度等级划分，小于30MPa的岩石统称软质岩石，代表性岩
石有泥岩，页岩，泥质砂岩，千枚岩及抗压强度低于30MPa的风化岩石.由于软岩堆石料
在开采和施工过程中岩块易于破碎，因此，深入研究软岩堆石料的物理力学性质，提高开
挖料的利用率，以节省工程投资，是一项很有实际意义的科研工作.
本文根据大坳，鱼跳，盘石头，十三陵抽水蓄能电站上池和水布垭等五个工程坝料的
室内试验资料，分析了软岩及风化岩堆石料的物理力学性质.
2试验仪器及试验材料
2.1试验仪器
本文所列室内试验资料，均是在试样直径300mm的大型土工试验仪器上进行的.
2.2试验材料
试料取自大坳等五个工程的石料场，石料岩性有砂岩，泥岩，风化页岩，风化安山岩及
风化砂页岩.试料最大粒径为60mm.坝料原级配及试料级配见表1.
收稿日期:2002.O1.28
作者简介：柏树田，男,1935年生，教授级高级工程师
柏树田等：软岩堆石料的物理力学性质35
表1坝料原级配及试料级配
Table1GradationoffieIdmaterialsand蛐materialsforvariousd—am—s
颗粒组成(%)
坝名岩性级配>40O40O～2oo2oo—looloo一6o60～404O一2O2O～lO10—5<5
(ram)
原2919l297.555.55.57.5
大坳砂岩
试料26232210.5l8.5
原l520.516.510.57.596312刘泌
鱼跳泥岩
新年好的英语
试料20302l14l5
盘石头风化页岩试料<60mm混合料
十三陵风化安原310l5.314.310.2l3.110.16.317.7
上池山岩试料ll192l1633
风化砂16.337.725.19.2l1.7
水布垭试料页岩
幸福无处不在39.939.910.97.32
3软岩堆石料的物理力学性质
3.1级配
软岩堆石料级配的特点是可变性大.由于软岩料和风化料的抗压强度低，软化系数小，当受到气候环境的变化(如坝料开采后受降雨，暴晒)和填筑碾压后，表现出岩块崩解,
破碎，级配细化.
为了研究软岩料这一特性，选取了大坳，鱼跳和水布垭三个工程的软岩料和风化料,
分别模拟降雨，暴晒和大坝填筑碾压过程，进行了试验前后的颗粒分析，试验结果见表2
及表3.
表2干一湿一千循环后颗粒破碎情况
Table2Particlebreakage8fterveralcyclesofdrying-wetting-drying
颗粒组成(%)
岩石饱和抗坝名堆石料岩性状态60—
4040～2O20～l010—5<5压强度(MP
a)
(mm)
原级配26232210.5l8.5
大坳砂岩28.3干湿循环二次后22.825.921.310.119.9
干湿循环四次后22.625.420.61021.4
原级配203O211415
鱼跳泥岩l8.8干湿循环二次后17.827.71617.920.6
干湿循环四次后1625.3l3.8l8.426.5
摩尼教36水力发电
表3标准击实功能击实后颗粒破碎情况
Table3Particlebreakageaflercompactionllsingstandardcompactioneffort
颗粒组成(%)
坝名岩性状态60～4040～2O20～l010～5<5
(mm)小学学籍管理制度
强风化原级配16.337.725.19.2l1.7-
砂页岩击实后5.2l7.729.0l3.234.9
水布垭
强风化原级配39.939.910.97.32
砂页岩击实后3.330.830.9l1.923.1
试验结果表明:
(1)从表2所列试验结果看出，软岩堆石料经过浸水风干过程后，岩块发生崩解，小于
5mm细粒含量增加，而且，干湿循环次数愈多，岩块崩解愈烈，细粒含量增加愈多.例如
鱼跳的泥岩堆石料，干湿循环两次后，细粒含量由15%增加到20.6%，干湿循环四次后,
细粒含量又从20.6%增加到26.5%.
(2)从表2还看出，岩块崩解量与岩石饱和抗压强度大小有关，鱼跳泥岩饱和抗压强度比大坳砂岩低，两种坝料干湿循环四次后的细粒(<5mm)增加量明显不同，前者细粒含
量由15%增加到26.5%，而大坳软岩料细粒增加量仅由18.5%增加到21.4%. (3)风化料在击实过程中颗粒破碎现象比较明显，从表3所列试验资料不难看出，水布垭两个级配的风化砂页岩料，击实后小于5mm细粒含量分别由11.70%和2%增加到
34.9%和23.1%.大坳坝和贝雷坝的情况也说明了这一点，大坳坝堆石料岩性系砂岩，压
实过程中表层岩块破碎较烈，局部形成板结层.贝雷坝堆石料岩性系薄层砂岩，页岩，开
挖时岩块最大粒径为813mm，碾压后为229mm，小于5mm细粒含量约45%，碾压前像石
料，而碾压后近似细粒土…或砾质土.
3.2压实性
软岩料和风化料的压实特性之一是对含水率比较敏感，它近似于土的压实特性. 试验资料见表4～表6及图1.
从表4～表6及图1所列试验结果可以看出:
(1)软岩料和化料的压实特性不同于硬岩料，硬岩料在压实过程中仅仅是克服颗粒之间的摩擦阻力使颗粒间排列紧密，岩块破碎很少.而软岩料和风化料在压实过程中岩
块发生破碎，小于5mm细粒含量增加较多，当含水率较低时，颗粒表面水膜较薄，摩阻力
较大，不易压实.若含水率逐渐增大到合适的范围，颗粒表面水膜增厚，起到了润滑作用,
颗粒表面摩擦阻力减小，从而易于压实，这一特性与土的压实特性相同，存在最优含水率
怎么感谢老师和最大干密度.
(2)软岩料经压实后可达到较高的密度，如萨尔瓦兴娜坝，堆石料岩性系半风化砂岩,
粉砂岩，压实干密度为2.26g/cm，相当于孔隙率17%.袋鼠溪坝，堆石料系片岩，抗压强
