3　筑坝材料试样制备及试验方案

3.1　试样制备

由于现场坝体填筑料粒径较大，而室内试验由于仪器尺寸的限制，需对超粒径颗粒进行处理，即把原级配按相关规范缩制成试验级配，最常用的方法有等量替代法和混合法。等量替代法具有保持粗颗粒的骨架作用及粗料级配的连续性和近似性等特点，适用超粒径含量小于40%的堆石料。混合法是同时采用等量替代法和相似级配法，即先按照几何相似条件等比例地将原样粒径缩小，使小于粒径5mm土的质量不大于总质量的30%，并使超径颗粒含量小于40%，然后再将超径颗粒用等量替代法进行缩尺。

等量替代法计算公式：

相似级配法计算公式：

3.1.1　主堆石料

根据设计级配曲线，级配下限最大控制粒径为800mm，级配上限最大控制粒径为500mm，均属于超粒径。结合主堆石料实际情况，试验技术人员将级配下限、级配上限及两者的均值级配进行等量替代后进行制样，经多次制样比较，按设计级配曲线上限替代后的粒径组成进行制样的干密度接近设计初拟干密度，但受土料级配影响实际制样干密度略小于初拟干密度，而按设计级配曲线下限及上下限均值级配替代后的粒径组成进行制样的干密度小于委托方的初拟干密度。因此，试验技术人员与黄河设计公司项目部技术人员协商后确定：采用设计级配曲线上限经替换后的粒径组成进行试验。

由于超粒径含量大于40%，故主堆石料级配上限、级配下限及两者的级配均采用混合法进行缩尺。

3.1.2　次堆石料

根据设计级配曲线，级配下限最大控制粒径为800mm，级配上限最大控制粒径为500mm，均属于超粒径，结合次堆石料实际情况和初拟干密度，试验技术人员首先将级配上下限的均值级配进行等量替代后进行制样，经实际制样，按均值级配替代后的粒径组成进行制样的干密度接近设计初拟干密度，但受土料级配影响实际制样干密度略大于初拟干密度，故采用均值级配曲线经替换后的粒径组成进行试验，不再进行其他状态下的比较制样工作。

由于均值级配曲线的超粒径含量小于40%，故采用等量替代法进行缩尺。

3.1.3　垫层石料

根据设计级配曲线，级配下限最大控制粒径为80mm，级配上限最大控制粒径为40mm，结合垫层石料实际情况和初拟干密度，试验技术人员首先将级配上下限的均值级配进行等量替代后进行制样，经实际制样，按均值级配替代后的粒径组成进行制样的干密度接近设计初拟干密度，但受土料级配影响实际制样干密度略大于初拟干密度，故采用均值级配曲线经替换后的粒径组成进行试验，不再进行其他状态下的比较制样工作。由于均值级配曲线的超粒径含量小于40%，故采用等量替代法进行缩尺。

3.1.4　过渡石料

根据设计级配曲线，级配下限最大控制粒径为300mm，级配上限最大控制粒径为150mm，均属于超粒径，结合过渡石料实际情况，试验技术人员将级配下限、级配上限及两者的均值级配进行等量替代后进行制样，经多次制样比较，按设计级配曲线上限替代后的粒径组成进行制样的干密度接近设计初拟干密度，但受土料级配影响实际制样干密度略小于初拟干密度，而按设计级配曲线下限及上下限均值级配替代后的粒径组成进行制样的干密度小于设计的初拟干密度，故采用设计级配曲线上限经替换后的粒径组成进行试验。由于级配下限和上下限均值级配超粒径含量大于40%，故采用混合法进行缩尺，而级配上限超粒径含量小于40%，故采用等量替代法进行缩尺。

3.1.5　坝基覆盖层料

根据设计提供的级配曲线，坝轴线上游15m处最大控制粒径为300mm，坝轴线上游30m处最大控制粒径为200mm，坝轴线上游45m处最大控制粒径为240mm，为做到相对具有代表性，将上述三个部位级配曲线的平均级配曲线作为室内试验时所依据的级配曲线。

取料时坝基覆盖层正在开挖，有一定的含水率，不具备现场筛料条件，故协商后在有代表性的部位用挖土机挖取一定量的覆盖层石料运输至某处，待稍微风干后装袋运至实验室。此时确定的代表性部位和设计提供级配曲线时所确定的部位存在差异，但考虑自然沉积时的有序性和区域性，忽略取样部位之间的差异性。由于平均级配曲线的超粒径含量小于40%，故采用等量替代法进行缩尺。

3.1.6　黏土夹层

黏土夹层为细粒土，现场所取试样为原状样。原状样开筒后，首先观察是否被扰动，将未被扰动的土样用钢丝锯或削土刀切取一稍大于试验所需尺寸的土柱，放在切土盘的上、下圆盘之间，再用钢丝锯或削土刀紧靠侧板，由上往下细心切削，边切削边转动圆盘，直至土样的直径被削成所需直径，然后按试样要求高度削平上下两端。将切削好的试样称重，并用游标卡尺量取高度和直径，平均直径按式（3.1.4）计算。