天然建筑材料论文

【摘要】土石坝在水利工程中应用较多，筑坝土料往往是决定土石坝设计的主要因素，本文通过对红河州土石坝工程筑坝土料的勘察进行分析，并结合部分工程实施情况进行总结、讨论，提出容易出现的问题及相应解决方法，希望能对今后的工作有所帮助。下面小编整理了一些《天然建筑材料论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。

天然建筑材料论文 篇1：

铁路工程天然建筑材料勘察及试验要点

摘要：在铁路工程修筑过程之中，对天然的建筑材料的使用可以在很大程度上节约资源，同时也能够节约铁路工程施工成本。然而，在实际的施工过程中，天然建筑材料由于其没有进行任何加工及其化学组分上面的繁杂性，导致了铁路工程施工过程中对天然建筑材料的选择具有一定的盲目性和不可预见性，因此将会为铁路工程的质量及安全性带来极大的不确定性。对此，应该加强天然建筑材料的勘察及试验。本文就是攫取了铁路工程施工过程中如何对建筑材料进行勘察并开展具体的试验，对其要点作了详细地阐述与研究。

关键词：铁路工程 天然建筑材料 勘察 试验

天然建筑材料，又称为人工骨料，被广泛地应用于铁路工程施工之中，这主要是由于天然建筑材料具有优良的特性以及良好的级配。一般而言，天然建筑材料的种类十分繁多，但是按照常用的天然建筑材料进行分类，主要可以分为如下几个种类，即用于铁路路基填筑的填料、砂子（一般为细骨料以及底碴等）、片石、碎石以及道碴等类型。然而，在实际的使用过程中，由于在操作上存在着一定的难度，而且天然建筑材料的种类繁多且差别也较大，因此在对天然建筑材料使用之前，一定要对其进行勘察并实施各种试验，这样有利于筛选出优良的天然建筑材料，确保铁路工程的质量以及铁路的安全运行。

1 石料、砂砾料的勘察及试验

1.1 满足相应阶段勘察工作精度要求应注意的问题

1.1.1 铁路工程中所使用地石料

在对石料进行勘察时，首先应该按照石料所在区域的地质方面的资料或者是按照已经存在的或报道的勘察资料，如果在实际试验过程中确定了该石料的场岩性较为单一，无多期构造运动以及形成时间较晚，那么就可以根据实际情况适当地对勘察的工作量加以减小。此时，勘察的主要目光应该定位于地面勘察，提高勘察的精度，进行探硐、探井勘察，辅以适当的物探工作，必要时进行爆破试验。料场取样及试验应满足质量评价要求并应具有代表性。

1.1.2 砂砾料

对砂砾料场的实际勘察过程之中，应该注意布孔方式进行不断地创新，根据具体的沙砾料场的各种地形、位置等因素来进行布孔，这样更显得科学。由于流水沉积特点，岩性、岩相一般均会有所变化，应根据勘察级别、料场大小及形状按长方形或三角形网状布孔；勘探线走向宜尽量垂直河流方向或地貌单元。

1.2 在料场位置选择时应注意的问题

在对料场的实际地理位置进行选择时，应该秉承科学性的原则进行选择，具体而言，主要表现在如下几个方面：对天然建筑材料的产地进行定位或是确定时，一般选择的是较铁路沿线较近地产地；在对料场位置进行选择时，还要遵循土地利用率最大化以及最优化的原则，即不占用或是少占用农田及林地等；在铁路工程沿线均存在着天然建筑材料料场；每个材料均有选择大于两个的料场；适应环保的具体要求；根据铁路施工机械化程度的高低，应该注重对某一个料场进行集中式的开采，其他的料场可以作为备选料场；作为首选的集中料场则要求有宽敞的集料场地来满足大规模开采的要求，这在勘察中应有所考虑，以利后期施工。

2 铁路工程天然建筑材料混合比例试验

笔者在对某铁路工程进行了天然建筑材料试验时，做了大量的关于天然建筑材料的混合比的研究。研究中所使用的材料如下表1所示，主要对铁路工程施工之中的三个参数即孔隙率、渗透系数以及斜坡流淌值进行了分析，并將实验得出的结论直接运用于实际的施工中。首先对混合料中两种骨料（即粗骨料和细骨料）进行级配研究，如下表2所示。

3 道碴的勘察试验

首先设置好取样的数量，一般选择块石为2-3块，每块块石的规格均相当，长在15-25cm范围之内，宽为15-20cm范围之内；碎石选择约为220kg，粒径一般选（60±20）cm范围之内，还要求粒径范围为60-80cm之内的碎石约15kg。

其次，应该确定试验项目，即在送样单上一定要注明是按材质检验还是按成品检验。

再次，道碴勘察要点及试验指标技术要求查阅。道碴应满足设计要求。道碴进场前要进行材质试验，成品还要做颗粒级配、针片状指数、黏土团，以及其他杂质、粉末含量(小于0．1 mm)试验。道碴材质分级标准见表3。

4 结语

综上所述可知，铁路工程天然建筑材料勘察填料选择应根据路基设计规范进行分类，A、B组填料多以碎石类、砾石类、砂类土为主。勘察中应取样均匀且具代表性。细粒土多为C、D组填料。在实际的天然建筑材料选择过程中应该对其进行勘察，这样才能够确保铁路工程质量以及铁路安全运行。

参考文献

[1] 唐文军.铁路工程天然建筑材料勘察及试验要点[J].铁道勘察.2007(3)

[2] 马建东,罗伟峰,柳青.石料、砂砾料勘察过程中应注意的几个问题[J].黑龙江水利科技.2003(3)

[3] 张海平.天然建筑材料(人工骨料)质量指标研究[J].岩土力学与工程新进展.

作者：张爱珍

天然建筑材料论文 篇2：

筑坝土料勘察的几个问题探讨

【摘 要】土石坝在水利工程中应用较多，筑坝土料往往是决定土石坝设计的主要因素，本文通过对红河州土石坝工程筑坝土料的勘察进行分析，并结合部分工程实施情况进行总结、讨论，提出容易出现的问题及相应解决方法，希望能对今后的工作有所帮助。

【关键词】天然建筑材料；勘察；问题；探讨

天然建筑材料是土石坝坝型选择、体形设计、投资控制及工程立项的重要决定因素，对天然建筑材料进行准确、客观的评价，往往是土石坝设计、实施成败的关键。天然建筑材料勘察、试验工作有投入大、工期长、抽样难、试验多、参数杂等特点，加之现在水利工程建设缺乏合理的设计工期、前期工作经费缺乏等因素的影响，天然建筑材料勘察往往很难严格按相关规范进行实施，造成设计指标、开采条件、储量及质量等与实际情况严重偏离，从而导致工程出现严重的设计变更、超概、超工期现象，更甚者，直接导致工程质量不合格，影响工程安全。

红河州位于云南省西南部，州内地质构造较发育，岩体多破碎、风化，岩性以碳酸盐岩、碎屑岩、花岗岩、玄武岩类及变质的板岩、片麻岩、大理岩等为主，多有第四系地层覆盖，山坡一般较陡，植被覆盖较好。总体存在勘察难度大、料场均匀性差、剥采比大、开采条件差等特点。近年来，红河州水利项目日益增多，总结各项目天然建筑材料的勘察、设计、实施过程，存在以下几方面的问题：

1.勘察工作投入不足

勘察工作投入不足是影响天然建材勘察质量的主要原因，由此，常造成料场的变更，直接影响投资及工期控制目标。如某工程砌石料场，由于表层质量较好，勘察时未布置钻孔，在开采时发现深部夹较厚泥层，最后不得不变更料场，造成了极大的经济损失。

常见的导致勘察工作量投入不足的原因主要有：

1.1工程急于上马，料场勘察缺乏必要的工期

自国家加强水利基础设施建设以来，水利工程的投入成倍增长，工程项目蜂拥上马，从上到下，似乎形成了一个共识，只要能推动项目上马，项目勘察或设计上略有不足的地方可以在实施阶段进行调整，各级政府都想借水利建设的“东风”，多建工程，从而忽略或简化了勘察设计中耗时较长的料场勘察问题。

1.2项目前期勘察经费不足

由于工程大量组织实施，地方政府经费有限，对单个项目的前期投入急剧减少，这也是造成勘察过程中对料场的钻探、检测等工作被“简化”的主要原因之一。

1.3勘察、试验工作饱和

由于项目多，设计单位、勘察单位、试验单位的工作出现饱和状态，以风化料的大样试验为例，从勘察平硐中取完样开始，常常需要在试验单位排队等待数月，才可拿到检测成果。在急于上项目的大背景下，这无疑促使更多的项目放弃了更真实可靠的大样试验，转而采用代表性较差但相对简单、快捷的击实成果。这在一定程度上降低了勘察的质量，易造成后期的较大调整。

2.试验方法选用不当，导致指标偏离

对筑坝土料进行试验是一项非常复杂的工作，因为我们不仅需要取得土料在天然状态、松散状态、压密状态的物性、力性指标，还要分析各项指标与压密状态的相互关系，以指导设计或施工。如土料含水率与干密度的关系、压实度与渗透性指标的关系、含水量与渗透系数的关系等。

在试验过程中，不同的土料有不同的试验要求，同一指标也可能有多种试验方法，只有正确选择试验方法，才能保证试验指标的准确性。主要集中于压实性指标及渗透性指标的试验，分别讨论如下：

2.1压实性指标

压实性指标是筑坝材料最为关键的指标之一，土石料的压实性可用压实度、相对密度、孔隙率等来进行控制，也有部分工程直接采用干密度进行控制。采用压实度及相对密度控制时，对测定土料最大干密度的试验方法常出现使用错误。

水利规范中土料最大干密度检测方法的适用范围如下表：

中小型工程在勘察阶段一般对防渗土料采用轻型击实指标，坝壳料采用重型击实或相对密度试验指标，重型击实的粒径适用范围为dmax<20mm，对多数风化料而言，超径颗粒含量很多，检测方法的适用性就不如大型击实试验，但由于重型击实较易操作，所以多数工程仍采用重型击实成果。

对各种检测方法中超过粒径要求的部分称为“超径”颗粒，水利规范中提供的超径处理方法共有4种，即剔除法、等量替代法、相似级配法、混合法，大体思路都是用土样中满足仪器要求的粒组代替超径粒组后进行检测。这必将使测得的最大干密度偏小，虽在勘察设计阶段这样的成果偏于安全，但若用设计的最大干密度在施工时进行控制，则易造成土料“过压”现象，出现不合理数据，这也给施工单位偷工减料提供了可乘之机，而实际压实度往往达不到预期要求。

换言之，工程实施过程中的“过压”现象，缘于最大干密度的确定不合理，而这样的现象在已实施的项目中实属多见。如龙母沟水库粘土心墙填筑设计要求干密度为不小于1.3g/cm3，压实度不小于97%，实际检测969组，干密度最大达1.47g/cm3，最小1.30g/cm3，平均1.35g/cm3，压实度大于100%的就达388组，占总检测数的40.0%。

2.2渗透性指标

在勘察设计阶段，对于粘性土（防渗土料），我们常采用击实后土样室内变水头渗透试验成果为设计值，对于无粘性土（坝壳料），常采用最大干密度状态下的常水头渗透试验值或经验值，施工时的检测则多采用试坑注水法，各种检测方法的适用性如下表：

在勘察阶段常采用室内试验成果，而实施阶段则多采用现场试验成果。根据以往工程经验及不完全统计，现场试验得出的渗透系数一般较室内试验的大，对于粘性土相差可达一至两个量级。但从试验方法可知，室内试验的变水头法及现场的单环法实施较为简便，故常被采用。即粘性土采用室内试验指标，粗粒土采用现场注水指标，这样造成检测口径的不统一，给验收评定带来不便。但若心墙料采用双环法注水，其检测耗时较长，势必影响工程进度。具体采用何种方法，要根据工程实际要求，由参建各方共同商议确定。

有部分工程为了检测方便及加快施工进度，对粘土心墙的检测也采用单环注水法，虽然粘性土单环注水检测结果一般偏大，但从规范管理的角度来讲，这种试验方法不适用于粘性土，其结果与室内检测结果及双环注水法检测结果的关系尚无定论，所以是不符合规范的做法。有的工程虽采用双环法注水，但未同时测定入渗深度及毛细上升高度，在计算时缺乏必要依据，成果具有一定的人为因素。

3.对开采条件调查不重视

料场的开采条件涉及自然条件、交通条件、用地规划及当地民风民俗等诸多方面。料场勘察时对自然条件、交通条件等均会进行比较认真的勘察，但极易忽略料场的用地规划、地类、当地风俗等因素。此类料场仅根据感性认识或当地村民介绍，没有到国土部们进行落实，地类往往判别错误，在勘察工作完成后才发现该地属基本农田或处于自然保护区内，无法进行征地及开采工作，造成审批困难。部份料场则是位于当地民族的“龙山”、“风水山”，也造成料场开采工作无法进行。更有的工程项目已经批准，后由于料场位于当地较肥沃的耕地区，加之征地面积大，还有可用厚度薄、开采较困难等问题，不得不变更料场，导致投资突破限额，面临重新审批的困境。

4.取样代表性差

样品的代表性是测出反应料场真实情况数据的前提，如果取的样品代表性差，那么不论做多么准确的数据都不能反应料场实际情况。影响样品代表性的因素主要有以下几个方面：

4.1岩性复杂

料场常常不是一种均匀的岩性，如常见的砂岩夹泥岩的情况，泥岩夹层（或互层）对料场的整体指标有较大影响。此时应根据不同的含量采取不同的处理方法。若泥岩含量较大且层厚稳定，应分岩性进行取样检测，并根据含量进行加权平均后提出料场指标。若含量较少时，应选取代表性断面采取混合样品，测定综合指标。

4.2风化程度不同

风化程度对料场指标也有较大影响，在取样时也应给予足够重视。很多岩石不同风化程度其物理力学指标可以相差很大，如弱风化的花岗岩与强风化的花岗岩无论容重、强度、软化系数均相差很大。没有任何一个料场是单一风化程度的，此时，应对所需采用风化层进行重点取样，如果兼用，就应该分别取样，分别提出物理力学指标。

总之，如果取不到代表性强的样品，那么所有的勘察工作都是白费，所以在取样时应有综合考虑，千万不能草草了事，更不能随意而为之。

5.缺乏综合利用计划

每一个料场都是不均匀的，对于指标极差的部分或无利用价值的部分应该剥离抛弃，而对质量相对较差，可以分区使用的部分则应尽量加以利用，这是料场勘察设计的大趋势。

我州已建工程中，对料场进行综合利用以减少征地、减少弃料的工程已有实例。开远市大庄水库坝壳料，料场表层容重及渗透系数偏小，但其方量极大，不易完全剥离抛弃。经设计复核并报批后，将这部分土料进行利用，填筑于上游死水位之下，这样即节约了投资，又节省了工期，可谓有百利而无一害，当然这必须建立在充分论证的基础之上。

但多数工程勘察中，未充分考虑料场的分区利用问题，而只是一味的追求高质量土料，对剥离量、剥采比及土石方平衡重视不够，造成资源的极大浪费，同时也增加了环境压力，拖延了工期。

6.结语

料场勘察并不仅仅是为了取得设计指标，而要兼顾指标的准确性、合理性，以及以后施工实施控制的相互衔接，直接影响到整个工程项目的设计及施工，是非常关键的。但料场的勘察前期投入大，耗时长，加上其他一些人为因素，料场勘察往往不易严格按规范执行，导致料场变更，造成相当大的经济损失，更甚者，可影响整个工程的质量。

要提高料场勘察的质量就必须保证足够的人力物力投入，勘察时有要详细而贴合实际的计划，对料场利用尽量做到就近使用及物尽其用，取样检测应满足规范要求，并应保证样品的代表性。

只有通过不断的探索及改进，才能对土石坝料场的勘察、设计、施工各个环节进行更好的控制，从而提高勘察及设计水平。

作者：李友敏

天然建筑材料论文 篇3：

浅谈南水北调特殊土料场的勘察及成果编写

摘要：本文介绍了土料场的质量判定及储量计算等方法措施，特殊的情况进行了举例并提出相应措施。

关键词：土料场道　质量　储量　有機质含量

随着国家加快水利改革发展，推进水利现代化建设政策的出台，水利工程良性运行机制基本形成，水利投入稳定增长，机制进一步完善，随之而来的大型水利工程也越来越多，就此我结合南水北调西郝村土料场浅谈下土料场的勘察及成果编写，同时介绍下面对特殊情况的应对措施。

1　概述

南水北调中线一期工程总干渠邯邢渠段西郝村土料场的勘查工作，其目的为总干渠填方段渠道用土提供符合质量要求的土料。该土料场位于马头镇西北约5km，位于总干渠邯邢渠段桩号34+000东南约1.5km。

根据《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-

2000的要求，西郝村土料场需查明土料场有用层地层结构和岩性，夹层性质及其空间分布、地下水位、无用层厚度与方量，有用层储量、质量、开采及运输条件和对环境的影响等。

2　自然地理及地质概况

场区属于暖温带半干旱半湿润季风型大陆性气候区。年平均气温12.4℃。极端最高气温42.5℃，多出现在六、七月份；极端最低气温-19.1℃，多出现在一、二月份，最热月份为七月，平均气温为26.6℃；最低月份为一月份，平均气温-3.0℃。年平均温差为29.6℃。无霜期约191天，本地区年平均降水量565.9mm，年内分配不均匀，年际变化较大，全年降水量集中在6～9月份，降水量为366.5mm，占全年降水量的64.6%，7～8月份降水量最大，为315.0mm，占全年降水量的55.7%。

地表水以季节性面流汇集到冲沟形成暂缓时水流。勘探期间部分区域地下水埋深为2.5～4.0m。

场区地貌单元属堆积平原区滏阳河冲洪积平原亚区缓斜地小区，根据西郝村勘探资料揭露，料场区内发育的地层主要为上更新统壤土，本土料场勘察重点为上更新统壤土，壤土为灰褐色或黄褐色，可塑，含钙质结核和钙质网纹，具锰染，局部姜石富集。

3　土料场勘察的简述

3.1　料场勘察的初步认识

结合《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251-2000，天然建筑材料选择应符合：在考虑环境保护、经济合理、保证质量的前提下，宜由近至远，先集中后分散，并注意各种料源的比较；应不影响建筑物布置及安全，避免或减少与工程施工相干扰；不占或少占耕地、林地，确需占用时宜保留还田土层；应充分利用工程开挖料。

天然建筑材料勘察应划分为普查、初查、详查3个级别，并宜与水利水电工程的规划、可行性研究、初步设计3阶段相对应。

3.1.1　可行性研究阶段。初步查明料场岩、土层结构及岩性、夹层性质及空间分布、地下水位、剥离层、无用层厚度及方量，有用层储量、质量、开采、运输条件和对环境的影响等。采用1/5000～1/2000地形图做底图，进行料场地质平面测绘及勘探布置。人工骨料场、块石料、砂砾料、土料均应实测1/2000～1/1000料场地质剖面。勘察储量与实际储量误差应不超过40%，勘察储量不得少于设计需要量的3倍。

3.1.2　初步设计阶段。详细查明料场岩、土层结构及岩性、夹层性质及空间分布、地下水位、剥离层、无用层厚度及方量，有用层储量、质量、开采、运输条件和对环境的影响等。采用1/2000～1/1000地形图做底图，进行料场地质平面测绘及勘探布置。人工骨料场、块石料、砂砾料、土料均应实测1/2000～1/500料场地质剖面。勘察储量与实际储量误差应不超过40%，勘察储量不得少于设计需要量的2倍。

3.1.3　招标和施工图设计阶段。对天然建筑材料遗留问题有针对性地进行勘探和取样试验，当因设计、施工方案变更需要新辟料源和扩大料源时，应按详查级别进行勘察。料场详查至开采时段内，若因天然或人工因素造成料场明显变化，必要时应重新进行详查勘察。

3.2　料场勘探的布置原则

砂砾料与土料使用较广，先就此介绍下：

3.2.1　砂砾料料场。按地形地质条件分为三类：Ⅰ类面积广，有用层厚而稳定，表面剥离层零星分布；Ⅱ类呈带状分布，有用层厚度变化不大，有剥离层；Ⅲ类面积小，有用层厚度小，岩性变化较大，有剥离层。

勘探网间距布置：初查Ⅰ类间距200～400m，Ⅱ类间距100～200m，Ⅲ类间距小于100m；详查Ⅰ类间距100～200m，Ⅱ类间距50～100m，Ⅲ类间距小于50m。

勘探方法水上可采用物探、坑探、钻探、井探等，水下可以钻探、物探为主，必要时布置少量沉井式井探或其他勘探手段。

勘探点揭穿有用层或基岩顶板，若有用层过厚，勘探深度应超过最大开采深度。勘探点描述地层名称、厚度，颗粒组成及砂砾石、蛮石和泥团的含量，砂的矿物和砾石的岩石成份、风化程度、密实度、胶结程度，夹层或透镜体特征，并记录勘探时地下水位与相应时间的河水位。

勘探选取代表性样品做全分析试验，料场初查储量小于50万方取4组全分析样品，储量50～200万方取6组全分析样品，储量大于200万方取8组全分析样品；详查储量小于50万方取6组全分析样品，储量50～200万方取9组全分析样品，储量大于200万方取12组全分析样品。

3.2.2　土料料场。按地形地质条件分为三类：Ⅰ类料场面积大，地形平缓，有用层厚而稳定，土层结构简单；Ⅱ类料场面积较大，地形起伏，有用层厚度较稳定，土层结构较复杂；Ⅲ类料场面积小，地形起伏大，有用层较薄，土层结构变化大。

勘探网间距布置：初查Ⅰ类间距200～400m，Ⅱ类间距100～200m，Ⅲ类间距小于100m，每条剖面不应少于2个坑（孔）；详查Ⅰ类间距100～200m，Ⅱ类间距50～100m，Ⅲ类间距小于50m，Ⅲ类料场每条剖面上不应少于3个坑（孔）。

勘探方法应采用机钻、手摇钻、洛阳铲、坑槽探、井探等。

勘探点描述土名称、颜色、成份、结构、厚度、潮湿状态、塑性状态、含碎（砾）石或结核、腐植质等，并记录地下水位、取样位置、编号、高程。

勘探选取代表性样品做全分析试验，料场初查储量小于10万方取3组全分析样品，储量10～15万方取4组全分析样品，储量大于50万方取6组全分析样品；详查储量小于10万方取5组全分析样品，储量10～15万方取7组全分析样品，储量大于50万方取9组全分析样品。

3.3　料场勘察报告分析

3.3.1　质量。根据《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》SL251—2000的要求，对土料常规试验及全分析试验指标进行比较，是否满足规程要求，对含水量、有机质含量等参数应尤为注意。分析土料地层岩性，考虑地层姜石的分布数量及富集程度，参考土料粘粒含量，对整个料场的土料质量有综合的认识。

3.3.2　储量。储量计算使用两种方法，其一为平行斷面法，另一为平均厚度法，相互比较选取可靠的储量计算结果，结合击实试验结果中的最大干重度确定压实后的土体储量。

3.3.3　多种因素分析。考虑场区的地下水埋深，及场区分布的特殊影响因素（譬如灌溉渠），结合常规试验的含水量，建议对土料进行翻晒处理，开采时避开灌溉期等措施。

考虑场地内分布有部分高压线、电线杆和乡村路等，对土料开采和取土量均有不利影响。

若以储量计算深度开采土料，应注意取土场的边坡稳定问题。临时边坡坡比不宜陡于1：1.5，并注意降雨与积水的不利影响。

对有机质含量超出规范要求等特殊情况的土料场，若要使用，需进行论证，若论证后，该料场土料可以有条件使用时，则建议采用平挖剔除有机质含量偏高层位或立采混合等工艺，降低土料中的有机质含量，从而保障干渠土料质量。

4　结语

本文介绍了各种料场的种类，每种料场的注意事项、布置原则，分析了料场的勘察及成果编写中对各种因素应对的措施，最终保障土料的质量，工程的安全。

参考文献：

[1]方文君.上海市临港新城土壤有机质空间变异分析[J].价值工程，2012（13）.

[2]黄元仿，周志宇，苑小勇，张红艳.干旱荒漠区土壤有机质空间变异特征[J].生态学报，2004（12）.

[3]王政权.地统计学及在生态学中的应用[M].科学出版社，1999.

[4]解蕾，袁春，周伟，袁涛，钱铭杰.山西省汾河水库上游水土流失动态监测与分析[J].资源开发与市场，2008（07）.

作者：王力娜等