2025/7/221第三章

土石壩

2025/7/222主要內(nèi)容概述基本剖面滲流分析穩(wěn)定分析筑壩材料及填筑標準構造設計地基處理面板堆石壩2025/7/223學習要求

掌握土石壩的類型及其構造特點、設計基本原則和方法、滲流和滲透穩(wěn)定分析、壩坡抗滑穩(wěn)定分析以及壩基處理等基本知識。了解鋼筋混凝土面板堆石壩設計理論和方法。學習重點土石壩的滲流及滲透變形計算；抗滑穩(wěn)定分析方法。2025/7/224§1概述一、定義及建設情況二、結構特點及優(yōu)缺點三、工作特點四、地基基本要求五、組成及設計要求六、類型及壩型選擇2025/7/225定義：由土、石料等當?shù)夭牧辖?jīng)拋填、碾壓等方法堆筑成的壩建設情況：歷史最悠久，數(shù)量最多。高土石壩：前蘇聯(lián)的羅貢壩(335m)、努列克壩(300m)。

10036235總計1.4489支墩壩4.41592拱壩11.54180重力壩82.729974土石壩%已建壩數(shù)量壩型一、定義及建設情況2025/7/226世界土石壩按國家或地區(qū)分類統(tǒng)計圖

2025/7/227小浪底水利樞紐基本資料2025/7/228水布埡水利樞紐基本資料2025/7/229水布埡面板堆石壩2025/7/2210結構特點：土石壩是散粒體結構，穩(wěn)定靠土體的抗剪強度來控制；只會出現(xiàn)局部滑動而失穩(wěn)，不會出現(xiàn)整體滑動失穩(wěn)或傾覆失穩(wěn)問題；為維持壩坡穩(wěn)定，坡度大，斷面大，體積大。二、結構特點及優(yōu)缺點2025/7/2211優(yōu)點：就地取材，節(jié)省三材，減少運量，降低造價；適應不同的地形、地質、氣候條件；結構簡單，便于維修、加高和擴建。缺點：壩身一般不能溢流，需另設溢洪道；施工導流不如混凝土壩方便；粘性土料的填筑受氣候條件影響；斷面大，體積大。2025/7/2212

影響我國高土石壩建設的原因壩址河谷狹窄，洪水流量大，施工導流和泄洪布置工程量大；防滲土料的選擇局限于粘性較大的細粒土，施工要求偏嚴，單價較高；缺乏大容量，高效率的施工機械。2025/7/2213高土石壩發(fā)展的機遇：施工機械的發(fā)展，提高了施工質量，加快了進度，降低了造價，促進了高土石壩的發(fā)展；理論、試驗及計算技術發(fā)展提高了大壩分析計算水平，加快了設計進度，保障了大壩設計的安全可靠性；高邊坡、地下工程結構、高速水流消能防沖等土石壩配套工程設計和施工技術的綜合發(fā)展，對加速土石壩的建設和發(fā)展也起了重要促進作用。2025/7/2214工作特點：壩基與壩身是透水的。上下游水位對土石壩邊坡的影響。波浪、冰層能沖刷和破壞壩坡，上下游水位升降對壩坡穩(wěn)定有不利影響。大氣降水與溫度對壩體的影響。大氣降水使壩面土石流失，冬季結冰使土料膨脹，融化時形成孔穴及裂縫，夏季炎熱壩坡干燥出現(xiàn)裂縫壩基及壩身沉降。一般施工質量好的土石壩沉陷量為壩高的0.2～0.4%，1～2m，不均勻沉降要產(chǎn)生裂縫，均勻沉降影響壩高。三、土石壩工作特點2025/7/2215滲透水流的表面——浸潤面浸潤面與垂直面的交線——浸潤線飽和區(qū)：土體受上浮力和滲透水壓力，在荷載作用下可能滑動倒塌 受動水壓力作用，造成下游坡滑動 動水壓力產(chǎn)生滲透變形（物理，化學） 凍融情況下對穩(wěn)定不利 滲漏造成水量損失濕區(qū)：毛細水，處于變化中干區(qū)：干燥，可能出現(xiàn)裂縫影響浸潤線位置的因素：（浸潤線越高越不利）上下游水位防滲設備位置壩體內(nèi)的排水設備位置2025/7/2216巖石地基：具有足夠的強度（一般都能滿足，但對頁巖與粘土巖應做軟基處理）巖石的整體性，避免斷層，不能有大裂隙無造成滑動的軟弱夾層巖石具有足夠的抗水性，巖石浸水后不致溶解和軟化石灰?guī)r、石膏土基：有足夠的地基承載力，尤其對細砂、淤泥、軟粘土均勻性好，壓縮性不能過大，且能均勻變形無造成壩體滑動的軟弱層有足夠的抗水性，不被溶解或軟化部分土體不能因滲透水壓作用被沖刷或浮起四、地基基本要求2025/7/2217土石壩組成土石壩一般有四部分：壩身、防滲體、排水設備和護坡。壩身是土石壩的主體，壩的穩(wěn)定主要靠它維持；防滲體的作用是降低浸潤線，防止?jié)B透破壞和減少滲透水量；排水設備的作用是安全地排除滲透水，增強下游壩坡的穩(wěn)定性；護坡的作用是防止波浪、冰層、溫度變化、雨水和水流等對壩坡的破壞。五、土石壩組成及設計要求2025/7/2218設計基本要求具有足夠的斷面維持壩坡的穩(wěn)定。邊坡穩(wěn)定和壩基穩(wěn)定是土石壩安全的基本保證。施工期、水庫水位降落以及地震作用在壩坡的荷載和土石料的抗剪強度指標都將發(fā)生變化，應分別計算。設置良好的防滲和排水設施以控制滲流。土石壩擋水后，壩體內(nèi)形成滲流，飽和區(qū)土石料承受上浮力，減輕了抵抗滑動的有效重量；浸水后土石料的抗剪強度降低；滲流力可對壩坡形成不良作用；滲流從壩坡、壩基或河岸逸出時可能引起管涌、流土等滲流破壞。設置防滲和排水設施可以控制滲流范圍、改變滲流方向、減小滲流的逸出坡降以增加壩坡、壩基和河岸的抗滑和抗?jié)B穩(wěn)定，還有利于減小壩體和壩基的滲流量。2025/7/2219根據(jù)現(xiàn)場條件選擇好土石料的種類、壩的結構以及各種土石料在壩體內(nèi)的配置，選擇好壩體各部分的填筑壓實標準，達到技術經(jīng)濟合理性；具有足夠的泄洪能力，壩頂在洪水位以上要有足夠的安全超高，以防洪水漫頂，造成大壩失事。適當?shù)臉嬙齑胧?，使壩運用可靠、耐久。在庫水位變化范圍內(nèi)，上游壩面應有堅固的護坡，防止波浪沖擊和淘刷。下游壩坡應能防止雨水的沖刷破壞作用。保護壩內(nèi)粘性土料，防止夏季日曬、冬季凍脹等形成裂縫。對壓縮性大的土料應采取工程措施減少沉降和不均勻沉降，避免裂縫的形成和發(fā)展。2025/7/2220206座土石壩事故原因分析破壞原因占總潰壩的%洪水漫頂30滲透破壞25沿管道滲漏13滑坡15護坡5其它7原因不明52025/7/2221分類：按壩高分：低壩、中壩和高壩。按施工方法分：碾壓式土石壩；沖填式土石壩；水中填土壩和定向爆破堆石壩等。碾壓式土石壩應用最廣。碾壓式土石壩按土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類分為：均質壩、土質防滲體分區(qū)壩（土質心墻壩、土質斜墻壩、多種土質壩）、非土質材料防滲體壩（人工材料心墻壩、人工材料面板壩）六、類型及壩型選擇2025/7/2222低壩多采用均質壩2025/7/22232025/7/22242025/7/22252025/7/22262025/7/22272025/7/2228壩型的選擇：高山峽谷覆蓋層很厚，砼壩不經(jīng)濟，宜修土壩；高山峽谷覆蓋層不厚，但基巖緩傾角裂隙，泥化夾層很多，宜修土壩；寬河谷小流量的壩址修土石壩有利；壩型選擇與筑壩材料有關：黃土