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４ 基于连续级配方程的工程土级配特征分析

筑坝堆石料和坝基覆盖层土力学特性对覆盖层上堆石坝的结构特性起控制作用，而土体的级配特
征又是影响其力学特性的重要因素，对土体级配特征进行行之有效的数学分析十分必要。以某深厚覆
盖层上面板坝筑坝（爆破）堆石料和覆盖层深埋砂土为分析对象，基于所建立的连续级配方程对其进行
级配特征分析。爆破堆石料级配特征分析的数据来源于实际工程施工中的挖坑检测成果，覆盖层砂土
级配特征分析的数据来源于实际工程设计中的地勘检测成果，两种土料的检测级配曲线和相应的包络
线汇总如图 ９所示。

图 ９ 爆破堆石料和覆盖层砂土检测级配曲线汇总

由图 ９可知，爆破堆石料的级配离散性相对较小，总体处在设计包线范围内，级配曲线形态较为
相似，但也有部分挖坑检测级配曲线斜穿包线区间，和级配曲线整体走势不一致。覆盖层砂土的级配
较为离散，级配曲线形态不固定，土体的级配范围变化较大。
对图 ９所绘爆破堆石料和覆盖层砂土级配曲线，采用所建立连续级配方程进行拟合。爆破堆石料
级配曲线拟合的相关系数均在 ０．９９以上；绝大多数覆盖层砂土级配曲线拟合的相关系数在 ０．９７以上。
两种土料（典型）测点检测级配的连续级配方程拟合效果，以及所有测点的级配参数分布情况，如图
１０所示。
由图 １０可知，本文建立的连续级配方程对连续级配土 有很 强 的 适用 性，能 很好 对其 实 现数学
表达。
爆破堆石料实际检测级配曲线形态较为相似，所以其级配参数分布也较集中，变化范围为：０＜
ａ＜７，０．１＜ｎ＜１．５。大部分挖坑 检测 级配为 级配良 好土，少 部分 挖 坑 检测 级 配 曲线 斜穿 设计 包线区
间，尽管仍包络在设计包线范围之内，满足设计的上坝料级配要求，但属于非级配良好土，其工程
特性能否满足工程安全要求存疑。对非级配良好土进行级配分析，发现其级配参数的分布范围主要
为：０＜ａ＜１，０．１＜ｎ＜０．５；其级配曲线形态以图 １０（ａ）中挖坑检测级配 １为代表，呈双曲线形，级配
曲线存在较长的平缓段，粗料多，细料少，Ｐ都低于 ５％，细料不能充分填充粗料间的孔隙，其工
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程特性较差。
受天然沉积作用和后期赋存状态等的综合影响，覆盖层砂土级配曲线形态较为复杂，土体的级配分
布范围大，相应的级配参数范围也较宽：０＜ａ＜１００，０．２＜ｎ＜２。有一定数量的地勘检测点土料为非级配良
好土，对其进行级配分析，其级配曲线形态可分为双曲线形和上凸形，大部分为上凸形，如图 １０（ｂ）中
地勘检测级配 ３，在级配曲线端部存在平缓段，级配不连续，最大粒径大但平均粒径较小，影响其抗
液化性能 ［３０］ 。

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