1、水工建筑物課件 西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院水利水電工程系教研室2007年1月5.7 土石壩的構(gòu)造一、防滲體1.土質(zhì)防滲體 心墻和斜墻。 確定防滲體的原那么: J【J】及施工條件。 1粘土心墻 由于 【J】4 底厚： 0.3 0.5H 0.15 0.2H 頂厚： 3m。 心墻坡比： 1：0.151：0.3， 肥心墻可達(dá)：1：0.41：0.5 墻頂高程： 墻頂正常+0.30.6m 墻頂設(shè)計+0.30.6m 且 墻頂校核 墻頂保護層厚度：不小于當(dāng)?shù)貎鐾粱蚩菰锷疃?；?m。 2粘土斜墻 底厚： 垂直于斜墻下游坡 【J】5 頂厚： 斜墻坡比： 內(nèi)坡不陡于1：2； 外坡不陡于1：2.5； 墻頂高程： 墻頂正

2、常+0.60.8m 墻頂設(shè)計+0.60.8m 且 墻頂校核 墻頂保護層厚度：不小于當(dāng)?shù)貎鐾粱蚩菰锷疃龋磺?m。常用23m。2.瀝青砼防滲墻 瀝青砼具有較好的塑性和柔性，k=1071010 cm/s，防滲和適應(yīng)變形的能力均較好，裂縫時，有一定的自愈功能，且施工受氣候的影響也小，適用作土石壩的防滲材料?！緤W地利】歐申力克瀝青砼斜墻堆石壩，H=106m；【石砭峪】瀝青砼斜墻定向爆破堆石壩，H=85m。 1瀝青砼斜墻 早期的斜墻做成雙層，在兩層瀝青砼防滲層之間夾一層排水層，排除透過防滲層的滲水。但實踐說明效果并不明顯。近年來傾向于不設(shè)排水層。斜墻鋪設(shè)在墊層上，墊層一般為厚13m的碎石，上鋪34cm厚的

3、瀝青碎石層作為斜墻的基墊。斜墻防滲層厚20cm左右，分層鋪壓，每一層厚36cm。在迎水面涂一層瀝青馬蹄脂保護層。按施工要求，斜墻的上游壩坡不應(yīng)陡于1：1.61：1.7。圖531 瀝青砼斜墻和心墻壩高程：m，尺寸：cma斜墻壩；b心墻壩 2瀝青混凝土心墻 瀝青混凝土心墻可做成豎直的或傾斜的。 頂厚： c=3050cm 底厚： 中低壩 H壩高 且40cm。 高壩 且40cm H為壩高 。 過渡層：設(shè)在心墻兩側(cè)。二、壩頂和護坡1.壩頂防浪墻：墻頂高于壩頂1.001.20m。用漿砌石或鋼筋混凝土筑成，墻底應(yīng)和壩體中的防滲體緊密連接。壩頂面：向兩側(cè)或一側(cè)傾斜，作成23的坡度。壩頂照明：常設(shè)。壩頂構(gòu)造單位

4、：cm三、壩體排水和反濾層1.壩體排水 1棱體排水，又稱濾水壩趾 組成：在下游壩腳處用塊石堆成的棱體。 棱體頂寬1.0m；還應(yīng)保證浸潤線位于下游壩坡面的凍層以下。棱體內(nèi)坡:1：11：1.5，外坡:1：1.51：2。 2. 護坡 上游護坡：干砌石、漿砌石或堆石，近年來砼板護坡使用得也不少。 下游護坡：干砌石，碎石、或礫石護坡，厚約0.3m。對氣候適宜地區(qū)的粘性土均質(zhì)壩也可采用草皮護坡，草皮厚約510cm。2貼坡排水，又稱外表排水棱體與壩體以及土質(zhì)地基之間均應(yīng)設(shè)置反濾層。優(yōu)點：可降低浸潤線，防止壩坡凍脹，保護下游壩腳不受波浪淘刷，可與壩基排水相接?？砂l(fā)揮支撐壩體增加穩(wěn)定。缺點：石料用量大，費用較高

5、，與壩體施工有干擾，檢修也較困難。優(yōu)：構(gòu)造簡單，用料節(jié)省，施工方便，易于檢修。防止壩坡土發(fā)生滲流破壞，保護壩坡免受下游波浪淘刷。缺：不能有效地降低浸潤線，易因冰凍而失效。常用于土質(zhì)防滲體分區(qū)壩。組成：用一至二層堆石或砌石加反濾層，直接鋪設(shè)在下游壩坡外表。尺寸：排水頂部須高出浸潤線逸出點1.52m。排水的厚度：應(yīng)大于當(dāng)?shù)氐谋鶅錾疃取?壩內(nèi)排水褥墊排水層、網(wǎng)狀排水帶、排水管、豎式排水體。褥墊排水組成：是沿壩基面平鋪一層厚約0.40.5m的塊石、外包反濾層組成。尺寸：伸入壩體內(nèi)的深度1/21/3B；傾向下游的縱坡為0.0050.1。優(yōu)：當(dāng)下游無水時能有效地降低浸潤線，有助于壩基排水，加速軟粘土地基的

6、固結(jié)。缺點：是對不均勻沉降的適應(yīng)性差，易斷裂，且難以檢修。當(dāng)下游水位高過排水設(shè)施時，降低浸潤線的效果將顯著降低。網(wǎng)狀排水由縱向平行壩軸線和橫向排水帶組成。橫向排水帶寬0.5m，間距30100m，坡度1，或由不產(chǎn)生接觸沖刷的要求確定。當(dāng)滲流量大，所需排水帶尺寸過大時，可鋪設(shè)排水管。豎式排水排水頂部可伸到壩面附近，厚度由施工條件確定，但不小于1.0m，底部用水平排水帶或褥墊排水將滲水引出壩外。標(biāo)準(zhǔn)建議，均質(zhì)壩和壩殼用弱透水材料填筑的土石壩，宜優(yōu)先選用豎式排水。圖535 設(shè)有豎式排水和水平排水的土壩a豎式排水與水平排水相連；b水平排水 4綜合式排水 根據(jù)具體情況將幾種不同型式的排水組合在一起，以兼取

7、各型式的優(yōu)點。 當(dāng)下游高水位持續(xù)時間不長時，為了節(jié)省石料，可考慮在正常水位以上用貼坡排水，以下用棱體排水；在其它情況下，還可采用褥墊排水與棱體排水組合或貼坡、棱體與褥墊排水組合的型式等。 2.反濾層及過渡層 反濾的作用： 濾土排水，防止?jié)B流變形破壞及接觸沖刷。 位置： 土質(zhì)防滲體與壩殼或壩基透水層之間， 壩殼與壩基的透水部位均應(yīng)盡量滿足反濾原那么。 過渡層：主要對其兩側(cè)土料的變形起協(xié)調(diào)作用。 反濾層可起過渡層的作用，而過渡層卻不一定能滿足反濾的要求。 在分區(qū)壩的防滲體與壩殼之間，根據(jù)需要與土料情況可以只設(shè)置反濾層，也可同時設(shè)置反濾層和過渡層。 反濾層的類型 型反濾，反濾層位于被保護土的下部，滲

8、流方向主要由上向下，如：斜墻后的反濾層。型反濾要承受被保護土層的自重和滲流壓力的雙重作用，其防止?jié)B流變形的條件更為不利。 型反濾，反濾層位于被保護土的上部，滲流方向主要由下向上，如:位于地基滲流逸出處的反濾層。 滲流方向水平而反濾層成垂直向的，屬過渡型，如：減壓井、豎式排水等的反濾層。 反濾層設(shè)計要求 1被保護土層不發(fā)生管涌等有害 的滲流變形，在防滲體出現(xiàn)裂縫的情況下， 土顆粒不會被帶出反濾層，而且能促使裂縫自行愈合。這就要求反濾料必須具有足夠小的孔隙，以防土粒被沖入孔隙或通過孔隙而被沖走。 2透水性大于被保護土層，能通暢地排出滲透水流，同時不致被細(xì)粒土淤塞而失效。要求反濾料必須具有足夠大的孔

9、隙。 3) 反濾層組成：由13層級配均勻，耐風(fēng)化的砂、礫、卵石或碎石構(gòu)成。 水平反濾層的最小厚度為0.3m； 垂直或傾斜反濾層的最小厚度可采用0.5m。SL274-2001規(guī)定：當(dāng)被保護土為無粘性土，且時，第一層反濾料的級配，按太沙基準(zhǔn)那么選用12式中D15反濾料的特征粒徑；d85、d15分別為被保護土的控制粒徑和特征粒徑。 選擇第二層反濾料時采用以上相同的準(zhǔn)那么，只是以第一層反濾料作為被保護土，其余類推。當(dāng)被保護土為粘性土?xí)r，SL274-2001推薦采用謝拉德1989年提出的方法。詳細(xì)內(nèi)容可參見標(biāo)準(zhǔn)附錄。 現(xiàn)代土石壩的反濾層大多只用一層，有時兩層，較少用三層，如：前蘇聯(lián)的薩爾桑格、熱瓦理斯克

10、，我國臺灣的石門，以及日本的御母衣等壩，均采用一層反濾直接向壩殼過渡。羅貢、努列克、奧羅維爾、石頭河等高壩，設(shè)兩層反濾。四、新材料土工合成材料 國家技術(shù)監(jiān)督局與建設(shè)部發(fā)布了?土工合成材料應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?GB5029098。1.土工膜 土工膜：k 。早期用于渠道防滲，20世紀(jì)60年代后用于土石壩。土工膜鋪設(shè)在上游面，在其上、下局部別設(shè)置上墊層和下墊層，再在外表加防護層。過渡層：可防止剛度相差較大的兩側(cè)土料之間產(chǎn)生急劇變化的變形和應(yīng)力。故在砼面板堆石壩的墊層和堆石之間，瀝青砼心墻和壩殼之間均應(yīng)設(shè)置過渡層。老化和使用壽命：大量室內(nèi)和現(xiàn)場試驗說明薄膜埋設(shè)于土石壩內(nèi)，與溫度、紫外線、大氣等老化因素根本隔絕

11、，加上抗老化劑的應(yīng)用，可以認(rèn)為，老化并不嚴(yán)重。前蘇聯(lián)在有關(guān)規(guī)程中規(guī)定：聚乙稀薄膜可用于使用年限不超過50年的建筑。從實驗室加速老化試驗的結(jié)果推算，埋在壩內(nèi)的聚乙稀薄膜可使用100年。歐美國家也有類似經(jīng)驗。2.土工織物土工織物為用聚酯PES、聚酰胺PA、聚丙烯PP、聚乙烯PE和聚乙烯醇PVA等高分子聚合物纖維制造的透水性織物。按加工工藝的不同，可區(qū)分為織造土工織物和非織造無紡?fù)凉た椢飪深悺Ｍ凉た椢铮簁= 與面板堆石壩對墊層料的要求相近。3.其它土工合成材料由兩種或兩種以上材料復(fù)合而成的稱土工復(fù)合材料，包括：復(fù)合土工膜、復(fù)合土工織物、復(fù)合防排水材料排水帶、排水管等，可用于防滲、反濾、排水、加筋及防

12、護等方面。五、土石壩的裂縫控制1.類型和成因1縱縫走向大體上與壩軸線平行，多數(shù)發(fā)生在壩頂和壩坡中部。在心墻壩和多種土質(zhì)壩中，由于心墻土料的固結(jié)比較緩慢，壩殼土料的沉降速度比心墻快，壩殼和心墻之間發(fā)生應(yīng)力傳遞，在壩頂部出現(xiàn)拉應(yīng)力區(qū)導(dǎo)致裂縫。多發(fā)生在竣工初期，或初次蓄水時。土質(zhì)斜墻壩的壩殼材料，如壓實缺乏，沉降變形大，上部和下部沉降不均，都可使斜墻斷裂，形成縱向裂縫。高壓縮性地基上也易形成壩坡面和壩內(nèi)部的縱向裂縫。2橫縫走向與壩軸線近乎垂直，多發(fā)生在兩岸壩肩附近。當(dāng)岸坡比較陡峻，或是岸坡地形突然變化時，都易發(fā)生這種裂縫。橫縫常貫穿壩的防滲體，在滲流作用下繼續(xù)開展，危害極大。 圖538 土石壩的裂縫

13、1濕陷性黃土壩基；2高壓縮性土壩基；3壓縮性大的粘土心墻；4岸坡陡峻與變坡；5壩基內(nèi)含局部壓縮性土層；6兩岸有濕陷性黃土；7縱縫；8橫縫；9水平縫3內(nèi)部裂縫主要由壩基和壩體的不均勻沉降引起。在壩體外表很難發(fā)現(xiàn)，它可能開展成為集中的滲流通道，危害性也很大。在較薄的粘土心墻壩中，壩殼沉降速度快，較早到達(dá)穩(wěn)定，而心墻由于固結(jié)速度慢，還在繼續(xù)沉降，壩殼將對心墻產(chǎn)生拱效應(yīng)，使心墻中的豎向應(yīng)力減小，甚至可能由壓應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力，從而產(chǎn)生內(nèi)部裂縫。地震區(qū)土石壩震害的主要形態(tài)是出現(xiàn)縱縫和橫縫；由于水力劈裂作用也可以產(chǎn)生裂縫。2.裂縫的防治措施1改善壩體結(jié)構(gòu)或平面布置將壩軸線布置成略凸向上游的拱形。適當(dāng)放緩壩坡

14、。采用斜心墻，在兩岸或砼建筑物連接處將心墻適當(dāng)加厚。設(shè)足夠厚的反濾層，特別是對易于出現(xiàn)裂縫的部位要適當(dāng)加厚。設(shè)置過渡層。2重視壩基處理對不利的岸坡地形，軟弱、高壓縮性、易液化的壩基土層均應(yīng)按下節(jié)要求進行必要的處理，以防止過大的不均勻沉降及水力劈裂沖蝕。3適中選用壩身土料防滲體：砂礫含量較高、塑性指數(shù)較低的粘性土，充分壓實后其壓縮性較小，但適應(yīng)變形的能力較低；相反，粘粒含量多、塑性指數(shù)高的粘性土，那么適應(yīng)變形能力強而壓縮性較高。故宜針對不同要求的防滲體，以及防滲體的不同部位，選用不同的土料。斜墻對不均勻變形比較敏感，對土料適應(yīng)變形的能力要求較高，而由于所承受的荷載較小，對土料的壓縮性要求那么可適

15、當(dāng)放寬。心墻的中上部對土料的要求與斜墻類似，但心墻的中下部所承受的荷載較大，而不均勻變形的可能性較小，故對變形的要求可適當(dāng)降低，對土料壓縮性的要求那么較高。壩殼料：在浸潤線以下不宜采用粉、細(xì)、中砂以及粘性土或易軟化變細(xì)的風(fēng)化料。在浸水區(qū)外也宜采用粒粗質(zhì)堅、易于壓實的砂礫、卵石、堆石，盡量減少其中細(xì)粒及泥質(zhì)含量。對過渡區(qū)及滲流入口處宜填筑自動淤填土料。對可能的裂縫沖刷區(qū)宜采用能抗沖刷的反濾料。4采用適宜的施工措施和運行方式壓實含水率對土的變形性能具有一定的影響。壓實含水率高于最優(yōu)含水率的粘性土，壓實后土體的壓縮性較大，而適應(yīng)變形的性能較好，反之亦然。在壩體中、下部宜提高壓實度，減小壓縮性；河槽壩

16、段中、上部的壓實度也宜比兩岸壩段稍高；兩岸壩肩等易開裂區(qū)的防滲體宜填筑柔性較大，適應(yīng)變形能力較強的塑性土。心墻、斜墻上部，或易于開裂的部位，其填筑速率可適當(dāng)放緩，以使下部壩體有比較充分的時間到達(dá)預(yù)期的沉降量。當(dāng)上游壩殼料易于濕陷時，宜邊填筑邊蓄水。設(shè)有豎直心墻的土壩，其心墻、過渡段和壩殼三者上升的高度不宜相差懸殊。斜墻壩的下游壩殼那么宜提前填筑，使沉降早日完成。在施工間歇期要妥善保護壩面，防止干縮、凍溶裂縫的發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)裂縫，應(yīng)及時處理。運行期，特別是初次蓄水時，水位的升降速度不宜過快，以免壩體各部位的變形來不及調(diào)整，互不協(xié)調(diào)，產(chǎn)生高應(yīng)力，同時防止出現(xiàn)水力劈裂。3.裂縫處理1外表裂縫砂土填塞

17、，再以低塑性粘性土封填、夯實。對深度不大的裂縫，挖除，回填含水率稍高于最優(yōu)含水率的土料，分層夯實。2深部裂縫灌漿，用低塑性粘性土或在其中加少量中、細(xì)砂等做灌漿材料自流或加壓灌注，但要防止水力劈裂。3嚴(yán)重的裂縫壩內(nèi)做砼防滲墻。此法效果好，但施工時間長，造價高，在蓄水情況下施工，有一定風(fēng)險，要慎用。2.裂縫的防治措施1改善壩體結(jié)構(gòu)或平面布置將壩軸線布置成略凸向上游的拱形。適當(dāng)放緩壩坡。采用斜心墻，在兩岸或砼建筑物連接處將心墻適當(dāng)加厚。設(shè)足夠厚的反濾層，特別是對易于出現(xiàn)裂縫的部位要適當(dāng)加厚。設(shè)置過渡層。5.8土石壩的壩基處理一、巖基處理巖基處理參見砼壩的有關(guān)內(nèi)容，處理要求應(yīng)考慮土石壩的特點，主要是防

18、滲。二、砂礫石壩基處理在砂礫石地基的主要問題是滲流控制，做好防滲和排水：(1)垂直防滲設(shè)施，包括：粘性土截水槽、砼防滲墻、灌漿帷幕等；(2)上游水平防滲鋪蓋；(3)下游排水設(shè)施，包括：水平排水層、排水溝、減壓井、透水蓋重等。1.粘性土截水槽當(dāng)T20m，采用粘土截水槽防滲。底寬： ，且 3m。砂壤土【J】=3，壤土【J】35，粘土【J】510。開挖邊坡：滿足穩(wěn)定原那么，由地質(zhì)條件而定。2.砼防滲墻當(dāng)T20m，截水槽施工有困難時，采用砼防滲墻。墻厚：根據(jù)【J】和強度確定。按施工條件可在0.61.3m范圍內(nèi)選用。根據(jù)已建工程經(jīng)驗，【J】80100可作為墻厚控制的低限。國內(nèi)、外挖槽澆筑墻身的最大深度均

19、已到達(dá)80m左右。圖540 采用砼防滲墻的土石壩1粘土斜墻與鋪蓋；2砂礫料壩殼；3砼防滲墻；4砂卵石覆蓋層；5外表排水3.灌漿帷幕當(dāng)T更深時，截水槽和砼防滲墻施工困難，可采用灌漿帷幕。土石壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)建議采用可灌比值M評價可灌性。式中D15受灌地層土料的特征粒徑，mm；d85灌漿材料的控制粒徑，mm。根據(jù)反濾原理：M10， 可灌水泥粘土漿； M15， 可灌水泥漿。圖541 采用灌漿帷幕的土石壩帷幕厚度：T【J】確定，水泥粘土漿【J】34?？拙?、排數(shù)由試驗確定。灌漿壓力：邊孔采用低壓，中孔采用較高的壓力。灌漿程序：鉆孔，泥漿固壁，注入填料，插入灌漿管，自下而上灌漿。4.防滲鋪蓋當(dāng)覆蓋層深厚，采用垂

20、直防滲設(shè)施困難時，采用鋪蓋防滲。作用是延長滲徑，降低J，減小Q。材料：粘土或重壤土， 100最好1000倍；長度：L=48H，H作用水頭。超過68倍后，防滲效果增長緩慢；厚度： , 前緣 0.51.0m。5.下游排水減壓設(shè)施圖542排水有水平排水與豎向排水。壩后反濾蓋重由透水材料作成，用以平衡壩基揚壓力。三、細(xì)沙、軟粘土和濕陷性黃土1. 細(xì)沙等易液化土地震時存在液化，對壩的穩(wěn)定性危害很大。挖除置換；當(dāng)挖除困難或很不經(jīng)濟時，對淺層土可振動加密，對深層土以振沖、強夯等方法較為經(jīng)濟和有效。例：官廳水庫對中密程度厚24m的中西沙層采用振沖器加密，孔深6m，孔距2m，Dr由0.53提高到0.85。加蓋重

21、、設(shè)置砂石樁、加強排水等。 2.軟粘土壩基軟弱粘性土抗剪強度低，壓縮性高。挖除置換；當(dāng)厚度較大或分布較廣，難以挖除時，可利用打砂井、插塑料排水帶等加速排水，使大局部沉降在施工期內(nèi)完成，并調(diào)整施工進度，結(jié)合加荷預(yù)壓等措施。 圖543 軟土地基上利用砂井加固的土壩高程：m1粘土斜墻；2壤土壩體；3砂井；4鎮(zhèn)壓層；5淤泥質(zhì)粘土；6中粗砂混少量碎石；7硬可塑粉質(zhì)粘土；8碎石混少量砂3.濕陷性黃土經(jīng)過充分論證和處理后可建低壩。預(yù)先浸水處理，使之濕陷量； 破壞黃土的天然結(jié)構(gòu)，使其密實挖除、翻壓；通過強夯以消除其濕陷性。5.9 土石壩與壩基、岸坡及其他建筑物的連接一、壩體與壩基及岸坡的連接巖質(zhì)壩基與岸坡的外

22、表處理要求參見第八節(jié)。土質(zhì)壩基與岸坡應(yīng)進行清表與壓實。防滲體鄰近巖質(zhì)岸坡0.51.0m范圍內(nèi)，應(yīng)用粘土填筑，并控制其含水率略高于最優(yōu)含水率，以提高其適應(yīng)變形的能力。與防滲體結(jié)合處的岸坡應(yīng)大致平順，不應(yīng)成臺階狀、反坡或突然變坡；當(dāng)岸坡上緩下陡時，凸出部位變坡角不宜陡于20。巖石岸坡不陡于1：0.5；土質(zhì)岸坡不陡于1：1.5。二、壩體與砼建筑物的連接 與砼壩、溢洪道、船閘、涵管等的連接。要求：不產(chǎn)生滲透變形延長滲徑，降低J。 不產(chǎn)生不均勻沉降夯實填土，緊密結(jié)合。 防止水流對上、下游壩坡和坡腳的沖刷1.插入式 主要用于與砼壩的連接。從砼壩與土石壩的連接部位開始，砼壩的斷面逐漸縮小，最后成為剛性心墻插

23、入土石壩心墻內(nèi)。 如：美國的夏斯塔壩，在壩高48m處與土壩連接，斷面逐漸變化，最后形成頂寬1.5m，底寬3.0m的砼心墻伸入河岸地基。 這種連接型式，土石壩的坡腳要向砼壩方向延伸較長，故對中高壩不適于直接與砼溢流壩相連接。從抗震觀點看，土與砼兩種性質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)地震時易于別離，插入局部斷面變化易引起應(yīng)力集中，結(jié)合部位施工不便，開裂后自愈作用小，修復(fù)困難。特別是對于高壩，采用高插入墻，根據(jù)受力條件，每隔一定高度需設(shè)置柔性鉸，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。近年來日本已不再采用。但因結(jié)構(gòu)簡單，對于低壩尚有一定的適用性。2.翼墻式 在結(jié)合部位作成砼擋土墻并向上、下游延伸形成翼墻。標(biāo)準(zhǔn)建議下游側(cè)接觸面與土石壩軸線的水平

24、夾角宜選在8590之間。土石壩與船閘、砼溢流壩、溢洪道等建筑物連接時常采用這種型式。圖546 土壩與砼壩的翼墻式連接a日本御所壩；b日本永源寺壩5.10 土石壩的抗震設(shè)計一、土石壩的地震震害 20世紀(jì)60年代以來，在我國所發(fā)生的十屢次強震中，有數(shù)以百計的土石壩遭受震害。典型實例有唐山地震中的陡河和密云水庫土壩。 陡河水庫：距唐山地震震中20km，位于9度區(qū)，砂壤土均質(zhì)壩，H=22m，L6115m，震后全壩出現(xiàn)100多條寬大的縱、橫向裂縫，壩體發(fā)生大幅度沉降和位移，最大一條縱縫的塌陷寬度達(dá)2.2m，壩頂最大沉降量1.64m，最大水平位移0.66m。在下游壩腳50m范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)噴沙、冒水孔40余處。

25、原因是地基中的中、細(xì)砂，沙壤土發(fā)生振動液化而失穩(wěn)。 密云水庫白河主壩： 距唐山地震震中20km，位于6度區(qū)，粘土斜墻砂礫石壩，H=66m，T=3040m砂礫石，震后上游壩坡砂礫石保護層大規(guī)模坍滑，滑坡范圍長達(dá)960m，坍滑量15萬m3。 【美】1971年圣費爾南多地震中，發(fā)生了38m高的下圣費爾南多水力沖填壩的大規(guī)模坍滑事故，主要是由壩體飽和砂土的液化所引起。所幸地震時水庫水位較低，未出現(xiàn)垮壩事故。震后該壩已不再蓄水，僅作為臨時防洪之用。幾點啟示：(1) 飽和狀態(tài)下的砂土壩殼的抗震穩(wěn)定 斜墻壩的保護層和心墻壩的上游砂土壩殼，如果其級配不良或壓實度差，地震時由于飽和砂土中孔隙水壓力上升，有可能失

26、穩(wěn)而滑坡，應(yīng)檢驗其抗液化的能力。(2) 地基的抗震穩(wěn)定 地基不良可以使土石壩在地震時發(fā)生嚴(yán)重震害，諸如：地基液化，地基中軟弱夾層的沉降和滑動，以及地基中滲水、管涌等都足以對壩造成危害。(3) 地震時壩體的裂縫和變形對壩的平安造成的威脅需要注意二、地震作用下土的動力特性1.土的動應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和阻尼特性 地震時由剪切波產(chǎn)生的地面運動分量是對建筑物振動起最主要作用的因素，由地震引起的土石壩振動主要是剪切振動。在地震波作用下，土的剪切剛度隨應(yīng)變幅度發(fā)生循環(huán)往復(fù)的不規(guī)那么變化，土石壩各部位的應(yīng)力和變形也隨之發(fā)生復(fù)雜的變化。希德Seed等的等價線性化計算模型根本思想：將土看作粘彈性介質(zhì)，以剪切模量G和阻尼

27、比D表示其動態(tài)特性。在地震等循環(huán)荷載作用下，到達(dá)穩(wěn)定階段時，土的剪應(yīng)力和剪應(yīng)變的關(guān)系表現(xiàn)為一封閉曲線，稱為滯回圈。變化循環(huán)荷載的幅度，得到不同大小和傾度的滯回圈。這些滯回圈頂點的連線稱為骨干曲線。骨干曲線上一點與坐標(biāo)原點連線的斜率稱為割線模量，代表通過該點滯回圈的平均斜率，也就是土在該循環(huán)中的“平均模量G圖547。滯回圈的面積表示該循環(huán)中的能量耗散，和土的阻尼特性阻尼比D或阻尼C相關(guān)聯(lián)。G和D都是該循環(huán)中最大剪應(yīng)變幅度的函數(shù)，希德通過試驗得出典型的砂、礫石和粘土的平均G和D曲線如圖548所示。圖547 滯回圈與等價線性模型的彈簧、阻尼參數(shù)圖548 粘土和砂、礫石的G，D關(guān)系 用等價線性化方法分

28、析土石壩地震響應(yīng)的精度根本上能滿足工程上的需要。由于等價線性法只要通過線性分析就可以反映地震作用過程土石材料非線性特性的影響，并且計算簡便，得到了比較廣泛的應(yīng)用。 2.土的動強度 飽和無粘性土和少粘性土的振動液化，是土的動強度中最主要的問題。1964年美國阿拉斯加和日本新潟地震時，砂土地基液化造成建筑物的大量破壞引起了工程界的廣泛重視。 對液化土層的判別，?水利水電工程地質(zhì)勘查標(biāo)準(zhǔn)?GB5028799建議，首先按已有的勘測資料，如：地層年代、顆粒組成、地下水位和剪切波速等進行初判，以排除非液化土層，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗結(jié)果，并參照相對密度Dr飽和無粘性土或含水率W與液性指數(shù)飽和少粘性土進行復(fù)判。

29、對于深度小于15m的飽和砂土或飽和少粘性土，其標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)值：N63.5Ncr時，可能液化 式中 ds標(biāo)準(zhǔn)貫入點深度m，小于5m時取5m；dW地下水位深度m，地面淹沒時取零；c粘粒含量百分率，小于3時取3；Nc當(dāng)ds=3m、dw=2m，c3時，飽和土液化臨界標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)值，按下表采用ds和dw均應(yīng)按工程正常運用情況取值，如貫入試驗時的和與正常運用時不同，那么可按式583將實測的標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)值 修正為 。室內(nèi)試驗常采用動三軸儀，也有的采用動扭剪儀、動直剪儀或振動臺進行試驗。室內(nèi)試驗常和地震反響分析相結(jié)合進行液化判別。室內(nèi)試驗便于研究各種因素對液化的影響，但取得原狀土樣比較困難，利用擾動土樣試驗時

30、，那么需考慮土結(jié)構(gòu)變化對液化的影響。三、土石壩的地震反響分析與抗震穩(wěn)定評價1.擬靜力法?水工建筑物抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?DL50732000規(guī)定，主要采用擬靜力法。沿壩體高度分布的作用于質(zhì)點i的水平向地震慣性力按式1進行計算。式中 水平向地震加速度代表值，按?中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖?GB183062001選用； 地震作用效應(yīng)折減系數(shù)， ； 集中在質(zhì)點i的重力作用標(biāo)準(zhǔn)值，kN； 質(zhì)點i的動力放大系數(shù)， 為壩頂?shù)膭恿Ψ糯笙禂?shù)，設(shè)計烈度為7、8、9度， 分別取為3.0、2.5和2.0。穩(wěn)定計算方法：均質(zhì)壩、厚心墻和厚斜墻壩可采用瑞典圓弧法；1、2級壩及H70m以上高壩還宜同時采用簡化的畢肖普法；夾有薄層軟粘土

31、的地基，以及薄斜墻壩和薄心墻壩，可采用滑楔法。c、值，1、2級壩動力試驗確定，如動力試驗給出的強度高于靜力強度時，那么應(yīng)采用靜力強度指標(biāo)。對設(shè)計烈度為8、9度的H70m以上高壩以及壩基中存在可液化土層時，須補充有限元法對壩體和壩基進行動力分析。 二動力分析和地震變形 考慮到擬靜力法的局限性，我國和國外在進行地震區(qū)高土石壩設(shè)計時都采用動力分析方法。等價線性化方法，以反映地震作用過程中土的動態(tài)模量和阻尼隨應(yīng)變幅值和約束應(yīng)力的變化。根據(jù)動力響應(yīng)的計算結(jié)果，可以和靜力分析一樣，采用極限平衡方法來評價土坡的穩(wěn)定性。地震變形：認(rèn)為土坡在地震作用下的穩(wěn)定性和靜力條件下的穩(wěn)定性具有本質(zhì)上的差異。靜力情況下，作

32、用力保持不變，失穩(wěn)一旦發(fā)生，滑移變形將持續(xù)開展，直至破壞。地震作用情況那么有所不同，地震作用的大小和方向經(jīng)常在發(fā)生變化，土坡即使在某一瞬間發(fā)生失穩(wěn)，滑移變形也只在短時內(nèi)發(fā)生。 只要地震過程中產(chǎn)生的累積變形在一定限度內(nèi)，同時土料的抗剪強度不發(fā)生很大的變化，土坡的平安性將不會受到很大的影響。所以，以地震變形作為土坡平安性的評價標(biāo)準(zhǔn)可能更為合理。為此，需要解決的問題是提出適當(dāng)?shù)牡卣鹱冃蔚挠嬎惴椒ㄒ约白鳛槠桨苍u價標(biāo)準(zhǔn)的變形指標(biāo)。工程上比較常用的地震變形的計算方法目前有紐馬克Newmark提出的滑塊位移法以及希德Seed等提出的應(yīng)變勢方法等，不過這些方法都有一定的局限性，有待進一步完善。關(guān)于平安評價的變

33、形指標(biāo)，目前還缺乏可以被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)。四、土石壩的抗震工程措施1.壩軸線采用直線或微向上游彎曲，防止轉(zhuǎn)折。壩體各局部的剛性不宜變化過大。設(shè)計烈度為8、9度的高烈度地震區(qū)，宜選用堆石壩，按震害經(jīng)驗，堆石壩震害較少。防滲體不宜選用剛性心墻。土質(zhì)心墻或斜墻防滲體與壩殼土料之間宜設(shè)置過渡層或較厚的反濾層。在高烈度區(qū)應(yīng)適當(dāng)加大防滲體厚度，特別是地震時易發(fā)生裂縫的壩體頂部、壩體與河岸或砼建筑物等的連接部位。 2. 選擇抗震性能和抗?jié)B穩(wěn)定性較好且級配良好的土石料筑壩。 要求地震時土料的抗剪強度不發(fā)生顯著變化，并且具有良好 的抗裂和抗沖蝕性能。均勻的中砂、細(xì)砂、粉砂及粉土不宜用作地震區(qū)的筑壩材料。對壩基中的

34、可液化土層應(yīng)采取必要的處理措施。3.設(shè)計烈度為8、9度區(qū)的土石壩應(yīng)適當(dāng)加寬壩頂并放緩上部壩坡。為調(diào)整土質(zhì)心墻、斜墻防滲體與壩殼之間的應(yīng)力，使之平穩(wěn)過渡，防止不連續(xù)變形可能形成的裂縫，宜設(shè)置較厚的過渡層和反濾層。此外，降低壩體內(nèi)浸潤線的位置將有利于提高壩的抗震能力。建于地震區(qū)的1、2級土石壩，不宜在壩下埋設(shè)輸水管，如有必要，那么需采取適當(dāng)?shù)姆雷o措施。適當(dāng)提高壓實標(biāo)準(zhǔn)，要求粘性土的壓實度取規(guī)定值的上限；無粘性土壓實的相對密度，在浸潤線以上不低于0.75，在浸潤線以下根據(jù)設(shè)計烈度大小選用0.750.85；對于砂礫料，當(dāng)大于5mm的粗料含量小于50%時，應(yīng)保證細(xì)料的相對密度滿足上述對無粘性土壓實的要求

35、，并按此提出不同含礫量的壓實干密度作為填筑控制標(biāo)準(zhǔn)。要特別注重壩體與河岸或其他建筑物等的連接部位的壓實質(zhì)量。5.11 堆石壩一、開展的三個階段1初期階段：自19世紀(jì)中至1940。以拋填為主，輔以高壓水槍沖實。密實度差，沉降和水平位移量都較大，施工期的沉降量可達(dá)壩高的5，竣工后沉降量仍有壩高的12，給堆石體的防滲結(jié)構(gòu)造成困難。2過渡階段：1940年至1965年。由于土力學(xué)、土工試驗技術(shù)以及碾壓設(shè)備的進步，采用土質(zhì)防滲體的心墻堆石壩和斜墻堆石壩有了較大的開展。碾壓密實的堆石體的變形顯著降低，而設(shè)計施工良好的土質(zhì)防滲體那么具有較好的適應(yīng)變形的能力。這一時期200300m級高土石壩的建設(shè)促進了高效率重

36、型碾壓機具的開展，特別是大型振動碾的出現(xiàn)及其應(yīng)用于堆石的壓實，使堆石填筑質(zhì)量大大提高，可容許使用過去認(rèn)為質(zhì)量較差的石料填筑壩體。3開展階段： 1965年至今是鋼筋砼面板堆石壩簡稱面板壩的開展階段。面板壩采用振動碾薄層碾壓填筑，堆石體壓縮性小，面板的防滲效果得以保證，加上面板結(jié)構(gòu)在設(shè)計、施工上的改進，使這種壩具有運行性能好，經(jīng)濟效益高等優(yōu)點，許多國家已成為可行性研究中優(yōu)先考慮的壩型。世界上最高的是墨西哥187m高的阿瓜米爾帕壩和我國的天生橋一級壩，高178m。在建的水布埡壩，高233m，居于世界面板壩的前列。二、面板壩優(yōu)勢和特點1結(jié)構(gòu)特點堆石密度大，抗剪強度高，壩坡較陡，不僅節(jié)約了壩的填筑量，而

37、且壩底寬度較小，輸水建筑物和泄水建筑物的長度可相應(yīng)減小，樞紐布置緊湊。 分層填筑和碾壓的施工方法使每層的上半部比下半部的平均粒徑小而細(xì)粒含量高，外表平整，這不僅有利于施工，而且透水性好，因為通過堆石體的滲流在水平方向比垂直方向更容易排出，使堆石體不會被水飽和。壩體處于枯燥狀態(tài)，地震時不存在孔隙水壓力上升和材料強度降低的問題，壩的抗震性能較好。2施工特點根據(jù)壩體各局部的受力情況，堆石體可以分區(qū)，樞紐中修建泄水建筑物時開挖的石料等可以得到充分應(yīng)用，降低造價。墊層和過渡層具有半透水性和反濾作用。施工期可以直接擋水或過水，有利加快施工進度，降低臨時工程費。面板壩的堆石體施工受雨季和嚴(yán)寒等氣候條件的干擾

38、小，可以比較均衡正常地進行施工。3運行和維修特點碾壓堆石體的沉降變形量很小，根據(jù)一些壩的實測結(jié)果推斷，高110m的塞沙那壩，其100年后的壩頂沉降量僅為16cm，為壩高的0.15。砼面板不易出現(xiàn)裂縫，即使出現(xiàn)一些裂縫和滲漏，也比較容易檢查和維修。堆石：泛指通過爆破等方式開采得到的棱角清楚的粗粒料；砂礫石：是指從天然河床開挖的、具有渾圓形狀的砂卵石料，不經(jīng)加工可直接上壩的粗粒土。堆石和砂礫石統(tǒng)稱堆石。工程性質(zhì)包括堆石的巖性、物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等。三、堆石壩料的工程性質(zhì)1巖性工程上常以單軸抗壓強度與風(fēng)化系數(shù)進行分類。飽和無側(cè)限抗壓強度大于或等于30MPa的巖石為硬巖，否那么為軟巖。風(fēng)化程度分級見表

39、5-7。2抗剪強度主要由三局部組成：礦物顆?；瑒拥哪Σ磷枇?；與咬合程度有關(guān)的剪脹阻力；顆粒破碎、重新排列和定向排列所需能量而開展的強度。堆石體的抗剪強度可通過大型直剪儀或三軸儀試驗得到。由于土石壩中堆石料的受力情況不同于三軸儀中試樣的受力情況，致使三軸儀測定的指標(biāo)并不符合壩體實際的應(yīng)力狀態(tài)，因而有的研究者研制了平面應(yīng)變試驗儀。不同的試驗儀器得到的堆石抗剪強度有所相同。此外，采用的強度破壞標(biāo)準(zhǔn)也影響到抗剪強度的測值。3壓實特性國內(nèi)對堆石壓實性能的試驗有：室內(nèi)擊實試驗和現(xiàn)場碾壓試驗。室內(nèi)擊實試驗與細(xì)粒土的擊實試驗類似。4滲透性砼面板堆石壩除下游堆石區(qū)水位以上的壩料外，要求堆石的滲透性從上游向下游逐

40、漸增大，并滿足水力過渡要求。對心墻堆石壩心墻下游的堆石料也有類似要求。面板堆石壩的墊層料具有輔助滲流控制的作用，即一旦面板或接縫漏水，墊層料應(yīng)能限制庫水進入壩體，起第二道防滲線的作用。堆石體的粒徑大，孔隙大，級配不均勻，水平成層，在每個鋪筑層內(nèi)底部粒徑較粗，頂部粒徑較細(xì)，豎向滲流系數(shù)小于水平滲流系數(shù)。這些因素使得堆石體的滲流不符合達(dá)西定律，其滲流速度與滲流比降的關(guān)系是非線性的。維爾金斯Wilkins根據(jù)尺寸為1.97.6cm潔凈均勻碎石的試驗成果，建議計算公式如下：式中、i分別代表孔隙水流的平均流速cm/s與比降；R堆石孔隙的平均水力半徑cm，當(dāng)堆石粒徑為3.4、5.1、15.2、20.3、6

41、1和122cm時，相應(yīng)的R值為0.23、0.61、1.91、2.44、7.90和16.3cm；C綜合性的形狀系數(shù)，派金Parkin根據(jù)粒徑2.525cm堆石的試驗結(jié)果建議對碎石取50.8，對礫石取70.8。二、砼面板堆石壩面板壩包括以下主要組成局部：圖552 砼面板堆石壩a硬巖堆石體主要分區(qū)示意圖；b砂礫石壩體材料主要分區(qū)示意圖；c壩頂構(gòu)造；d面板與趾板和特殊墊層區(qū)的連接。 1堆石體。根據(jù)其受力情況和在壩體中所發(fā)揮的功能，又可劃分為：墊層區(qū)，過渡區(qū)，主堆石區(qū)和次堆石區(qū)。2鋼筋砼面板及其與河床和岸坡相連接的趾板等構(gòu)成的防滲系統(tǒng)。 一壩剖面與堆石體設(shè)計1、壩頂及壩坡壩頂：面板壩普遍在其頂部設(shè)置L形

42、的鋼筋砼防浪墻，墻高46m。防浪墻與面板間要保證良好的止水連接，其底面與壩頂連接處的堆石寬度不宜小于9m，按此設(shè)計，壩頂填筑堆石后的寬度約為5m，可以滿足交通需要。 壩坡：上、下游多采用11.311.4，接近自卸堆石體的休止角3711.33。由于碾壓堆石的內(nèi)摩擦角大于45，所以，采用11.311.4的坡度具有足夠的平安度。如果面板壩局部或全部建在覆蓋層上，或是壩基中存在不利的節(jié)理和軟弱面時，那么需根據(jù)具體情況放緩壩坡。采用軟巖筑壩，或是下游堆石體采用任意料時，也宜放緩壩坡。強震地區(qū)的壩頂構(gòu)造：希德建議在高烈度地震區(qū)按滑移變形量0.30.6m來控制壩坡坡度。由于地震時壩頂附近的振動加速度顯著放大

43、，特別是位于狹窄河谷中的壩其放大倍數(shù)更大，有的研究者建議在高烈度區(qū)將壩上部1/4壩高范圍內(nèi)的壩坡放緩，例如：9度區(qū)內(nèi)上部放緩至11.8，而在下部3/4壩高范圍內(nèi)放緩至11.5，并在壩頂部1/10壩高范圍內(nèi)填筑含粘粒的礫石土，面板下的墊層采用水泥土或碾壓砼圖553。 馬道：上游坡采用均一坡率以利于面板施工，下游坡如無特殊要求，也不設(shè)馬道。高山峽谷區(qū)的堆石壩，下游坡常布置有“之字形的上壩公路，比較經(jīng)濟。圖553 強震區(qū)的壩頂構(gòu)造 圖554 面板壩的沉降和變形高程：ma蓄水前完成總沉降量的百分比；b蓄水引起的變形形態(tài) 2、堆石體材料分區(qū)及填筑標(biāo)準(zhǔn) 面板壩的變形規(guī)律如圖554所示，在水庫蓄水前，壩軸線

44、下游的壩體已完成總沉降量的90以上，而靠近面板的壩體僅完成總沉降量的2570。愈靠近上游坡腳，蓄水后產(chǎn)生的沉降變形愈大，因而對面板工作產(chǎn)生的影響也愈大。1材料分區(qū)硬巖堆石料填筑的壩體分區(qū)：迎水面為砼面板F；然后從上游向下游方向劃分為墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)；在周邊縫下游側(cè)設(shè)置特殊墊層區(qū)；100m以上高壩，還宜在面板上游面底部設(shè)置上游鋪蓋區(qū)及蓋重區(qū)。1區(qū)為上游防滲鋪蓋區(qū)1A用防滲土料碾壓填筑或水下拋填，其作用是覆蓋周邊縫及高程較低處的面板，當(dāng)周邊縫張開或面板出現(xiàn)裂縫時，能自動淤堵恢復(fù)防滲性能，1B為蓋重區(qū)可填充任意料，對1A起保護作用。在多泥沙河流上，可利用天然淤積物來形成1區(qū)。設(shè)置

45、1區(qū)造價增加不多，對加強防滲卻十分有利。但假設(shè)水庫發(fā)生滲漏，設(shè)置1區(qū)后難以查漏，維修不便。故有些壩不設(shè)1區(qū)，運行情況也很好。2區(qū)為墊層區(qū)2A直接位于面板下部，為面板提供均勻而可靠的支撐，同時具有半透水性，從防滲角度出發(fā)可發(fā)揮第二道防線的作用。在周邊縫下游側(cè)設(shè)置特殊墊層區(qū)2B，對周邊縫及其附近面板上鋪設(shè)的堵縫材料及水庫泥沙起反濾作用。3區(qū)為堆石區(qū)3A為過渡區(qū)，3B為主堆石區(qū)，3C遠(yuǎn)離面板，主要起穩(wěn)定壩坡的作用，可用任意料填筑，為下游堆石區(qū)。E為可變動的主堆石區(qū)與下游堆石區(qū)的過渡區(qū)，其擴展角經(jīng)綜合考慮壩料特性及壩高等因素后加以選定。3D為下游護坡，3F為排水區(qū)，各區(qū)壩料的滲透性宜從上游向下游增大，

46、并應(yīng)滿足水力過渡要求。用砂礫石料填筑的壩體分區(qū)與之類似。 2填筑標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)壩的等級、壩高、河谷形狀、地震烈度及料場特性等因素，參考同類工程經(jīng)驗確定。設(shè)計孔隙率或相對密度宜符合下表中的要求，并通過碾壓試驗加以復(fù)核和修正。對重要高壩的填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)作專門討論。3、墊層區(qū)墊層料的粒徑不能過大，而且含有適量的細(xì)料。能將水荷載引起的變形減至最小限度，以改善面板的受力條件，為此，墊層料應(yīng)級配良好，細(xì)料足以填滿粗料間的孔隙，以便壓實到很高的密度，具有較高的變形模量。能發(fā)揮一定的防滲作用，在面板澆筑前可用來臨時擋水度汛，當(dāng)面板或接縫產(chǎn)生滲漏時起限制作用，以維持大壩的防滲穩(wěn)定性，要求含有足夠數(shù)量的5mm以下的細(xì)料，以

47、滿足半透水性的要求。但細(xì)粒含量不宜過高，滲流系數(shù)不宜過小，一般k= 為宜。墊層區(qū)的水平寬度根據(jù)壩高、地形、施工工藝等因素通過經(jīng)濟比較加以確定，采用汽車直接卸料、推土機平料等機械化施工時，不宜小于3m；主堆石區(qū)宜采用硬巖堆石料或砂礫料填筑。但美國高95m的貝雷壩、印度高125m的希拉塔壩和澳大利亞高53m的小帕拉壩主堆石區(qū)采用了軟巖填筑。我國砼面板堆石壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)SL22898規(guī)定，主堆石區(qū)采用軟巖填筑時要作專門論證。采用軟巖堆石料作壩料時，應(yīng)使其壓實后具有較低的壓縮性和一定的抗剪強度，多用于高壩壩軸線下游的枯燥部位，也可用于中低壩的主堆石區(qū)。用作主堆石區(qū)的軟巖堆石料，如其滲透性不能滿足自由排水的

48、要求時，應(yīng)在壩內(nèi)偏上游設(shè)置豎向排水區(qū)并沿底部設(shè)置水平排水區(qū)。當(dāng)采用專門鋪料措施時，寬度可適當(dāng)減小，但相應(yīng)增大過渡區(qū)寬度。砂礫石料壓實后可到達(dá)較高的抗剪強度和較低的壓縮性，也是面板壩的優(yōu)良筑壩材料?，F(xiàn)代面板壩的建壩實踐中，砂礫石料的利用日益增多，我國有百米以上的高面板壩5座，壩體大局部或局部采用砂礫石填筑；還有不少百米以下的面板壩也采用了砂礫石料。但是青海溝后砂礫石面板壩的失事說明：天然砂礫石料變異性大，滲流穩(wěn)定性和抗沖蝕能力較堆石料差，需要采取有效的滲流控制措施。二面板及防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計面板、趾板、趾板地基的灌漿帷幕、周邊縫和面板間的接縫止水等構(gòu)成面板壩的防滲體系，如圖555所示。圖555 面板壩

49、的接縫與止水布置a縫的總體布置；b采用無粘性土填料與柔性填料的周邊縫；c張性與壓性垂直縫。1、趾板趾板是面板的底座，其作用是保證面板與河床及岸坡間的不透水連接，同時也作為壩基帷幕灌漿的蓋板和滑模施工的起始工作面。趾板的截面形狀和布置如圖555b所示，根據(jù)地形條件布置成一系列折線段的組合，其最終定線需在施工過程中完成。趾板的寬度b取決于作用水頭H和基巖性質(zhì)，J=H/b【J】，bH/【J】，且bmin3m。新鮮基巖【J】20；弱風(fēng)化巖【J】1020；強風(fēng)化和破碎基巖【J】510；全風(fēng)化巖【J】35。有的面板壩趾板建在河床沖積層上【J】=23。趾板厚度可小于相連接的面板厚度，但0.3m。趾板下游面作

50、成與面板相垂直，并使面板底面下特殊墊層區(qū)的厚度不小于0.9m。高壩趾板宜按高程分段采用不同的寬度和厚度，底部趾板厚度不小于0.5m。趾板配置雙向溫度筋，配筋率每向0.3%，軟基上0.30.4，單層鋪設(shè)，凈保護層厚度1015cm。趾板應(yīng)用錨桿與基巖相連接，錨桿參數(shù)參照經(jīng)驗選用。趾板建基面附近有緩傾角結(jié)構(gòu)面存在時，錨桿參數(shù)要滿足穩(wěn)定要求，并能抵抗灌漿壓力作用。2、面板分縫：垂直縫的間距取為1218m。兩岸壩肩附近的縫為張性縫，其余局部為壓性縫。張性縫和壓性縫對止水有不同要求。為滿足滑模連續(xù)澆注的要求，不設(shè)水平向伸縮縫面板的厚度應(yīng)使面板承受的水力梯度不超過200。為便于布置鋼筋和止水，面板的最小厚度

51、為0.30m。中低壩可采用0.3m0.4m的等厚面板，高壩面板頂部厚度取為0.3m，然后向下方逐漸增加一個數(shù)值，取為高差的0.2%0.35%。面板砼宜采用525#硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強度等級不低于C25，抗?jié)B等級不低于W8，砼中宜摻粉煤灰或其它優(yōu)質(zhì)摻合料以減少水化熱溫升和收縮變形。面板內(nèi)采用單層雙向配筋，每向配筋率0.30.4，水平向配筋率可低于豎向配筋率。高壩的周邊縫及臨近周邊縫的垂直縫兩側(cè)宜配置抵抗擠壓的構(gòu)造配筋。面板接縫設(shè)計主要是止水結(jié)構(gòu)及布置。周邊縫對面板防滲起關(guān)鍵作用，其中的底部止水銅片為最根本的防滲線，中部PVC聚氯乙烯或橡膠止水片及頂部止水可視情況選用。頂部止水結(jié)構(gòu)，目前

52、尚處于開展階段，可采用柔性填料或無粘性填料粉煤灰、粉細(xì)砂的一種或兩種結(jié)合使用。高度50m以下的壩可以只采用一道底部止水；高度為50m至100m范圍內(nèi)的壩宜設(shè)置底部和頂部兩道止水；100m以上的高壩宜選用底、頂部兩道止水或底、中、頂部三道止水。周邊縫采用瀝青浸漬木板嵌縫，厚度12mm。壓性垂直縫只需設(shè)一道底部止水，縫面涂刷薄層瀝青乳劑或其它防粘結(jié)材料；中低壩的張性垂直縫止水結(jié)構(gòu)與壓性垂直縫相同；高壩張性垂直縫在頂部加設(shè)與周邊縫相同材料的止水圖555c。防浪墻與面板間的水平接縫也宜設(shè)置底、頂部兩道止水。三面板堆石壩的計算1壩坡穩(wěn)定分析砼面板堆石壩當(dāng)存在以下情況之一時，須進行相應(yīng)的壩坡穩(wěn)定分析：壩基

53、有軟弱夾層或壩基砂礫石層中存在細(xì)砂層、粉砂層或粘性土夾層；壩址位于設(shè)計地震烈度8、9度的地區(qū)；施工期堆石壩體過水或堆石壩體用墊層擋水度汛、且水深較高時；壩體用軟巖堆石料填筑；地形條件不利。穩(wěn)定計算時高壩壩料的抗剪強度宜采用三軸壓縮儀測定，中低壩壩料的抗剪強度那么可由工程類比法確定。穩(wěn)定計算公式同前，堆石的凝聚力c0，孔隙水壓力不存在。根據(jù)一些壩的變形統(tǒng)計，面板法向變位和心墻下游堆石體的水平變位與壩高H的平方以及變形模量Erc的比值 存在著良好的線性關(guān)系，因此可用來估計面板在水荷載作用下的撓度 式中 以cm計，H以m計，填筑體在自重作用下的變形模量 以MPa計。2壩體變形分析壩頂沉陷值S與壩高H以及變形模量E有關(guān)，可參照已建壩的觀測值進行估計式中下標(biāo)1和2分別相應(yīng)于已建壩和待建壩的量值。3壩體應(yīng)力應(yīng)變分析壩體應(yīng)力應(yīng)變分析的目的在于預(yù)估壩體的變形分布、面板的應(yīng)力和變形以及周邊縫和垂直縫的張開量和壓縮量等。目前廣泛采用的方法是平面和空間有限元分析，可模擬壩體的施工過程，估算施工期、運行期堆石體和面板的應(yīng)力和變形的大小與分布，周邊縫的變位，材料強度的發(fā)揮程度，判斷壩體的穩(wěn)定性等，為堆石體分區(qū)、斷面優(yōu)化、施工進度安排、運行形態(tài)預(yù)測提供依據(jù)。目前的計算模型還難以對面板壩的變形作定量估計，