水利工程概论-土石坝.pptx

第三节土石坝;;以礼河毛家村水电站

中国第一土坝;南水水电站

斜墙堆石坝;;被广泛采用的原因：

（1）筑坝材料可以就地取材，可节省大量钢材和水泥，免修公路；

（2）较能适应地基变形，对地基的要求比砼坝要低；

（3）结构简单，工作可靠，便于维修和加高、扩建；

（4）施工技术简单，工序少，便于组织机械化快速施工。;2.土石坝的工作特点;3.土石坝的类型;（1）均质土坝：坝体剖面的全部或绝大部分由一种土料填筑，整个坝体起防渗作用。

优点：材料单一，施工简单；

??缺点：当坝身材料粘性较大时，雨季或冬季施工较困难。;（3）塑性斜墙坝：防渗体置于坝剖面的一侧。

优点：斜墙与坝壳之间的施工干扰相对较小，在调配劳动力和缩短工期方面比心墙坝有利；

缺点：上游坡较缓，粘土量及总工程量较心墙坝大，抗震性及对不均匀沉降的适应性不如心墙坝。;为使土石坝能安全有效地工作，在设计方面的一般要求：

（1）不允许水流漫顶，要求坝体有一定的超高；

（2）满足渗流控制要求，要求布置合理的防渗体；

（3）坝体和坝基必须稳定，要求选择合适的坝坡坡度；

（4）应避免有害裂缝及必须能抵抗其他自然现象的破坏作用，要有一定的护坡和植被破坏；

（5）安全使用前提下，力求经济美观，要求布置合理，有一定的绿化。;二.土石坝的剖面和构造;2.坝顶宽度;4.坝顶构造;一般采用塑性、心墙和斜墙，均由渗透系数较小的粘性土料构成，其尺寸和结构需满足减小渗透量、降低浸润线和控制渗透坡降的要求。

其种类有：粘性土心墙、粘性土斜心墙、粘性土斜墙、沥青混凝土防渗墙。;（2）土质斜墙坝

斜墙顶厚不小于3m，底厚不小于作用水头的1/5；斜墙顶高于校核洪水位，如有防浪墙，则不低于设计洪水位。斜墙顶部和上游坡都必须设有保护层，且有一定的厚度。斜墙与保护层及上下游坝体之间，应根据需要分别设置反滤层或过渡层。;6.排水设施;（2）棱体排水：在下游坝脚处用块石堆成棱体，顶部高程超过下游最高水位，需设反滤层。

特点：可降低浸润线，防止坝坡冻胀和渗透变形，保护下游坝脚不受尾水???刷且有支持坝体增加其稳定的作用，是一种可靠的排水型式，但石料用量大，费用高，检修困难。

适用：较高的土坝及石料较多的地区。;（3）褥垫排水：用块石、砾石平铺在靠下游侧的坝基上，并在其周围布置反滤层而构成的水平排水体，伸入坝体长度≦1/3-1/2坝底宽。

特点：下游无水时，能有效降低浸润线，有助于坝基排水，但对不均匀沉降的适应性较差，当下游水位高于排水设备时，降低浸润线的效果明显降低，我国应用较少，常与其他排水方式结合使用。

适用:下游无水或水位较低的情况.

;（4）管式排水

暗管埋入坝体，管道可以是带孔的陶瓦管、混凝土管或钢筋混凝土管，还可以由碎石堆筑而成。由平行于坝轴线的集水管收集渗水，经有垂直于坝轴线的横向排水管排向下游。

特点：与褥垫式排水类似，效果稍逊，但用料少。

适用：下游无水的土石坝岸坡及台地地段的排水。;7护坡

（1）防止上游坝坡受波浪淘刷、渗流、冰冻等破坏作用；上游护坡：砌石护坡、堆石护坡、沥青砼护坡等；

（2）防止下游面有雨水、风、动物、根部发达的植物以及干裂等破坏。下游护坡：碎石或砾石护坡，还可采用草皮护坡。;8.坝坡排水

为了防止雨水冲刷，在下游坝坡上设置纵向和横向联通的排水沟。

坝坡排水系统分为坝与岸交接的周边排水，平行于坝轴线设于特定高程处的纵向排水，垂直于坝轴线且连接不同高程纵向排水的横向排水。排水沟的常用断面形式通常有梯形断面和矩形断面，一般由浆砌石或预制混凝土块砌成。;9.土石坝的填筑标准

对于土石料来说，填筑压实得越密实，其整体稳定性和强度越好，抗不均匀沉降的性能也越好，但造价高，工期长。因此，结合筑坝材料的性质、区域气候条件和坝体不同部位的具体要求，对坝体各部位的土料进行选择，然后确定土料的填筑标准。

分均质坝、防渗体、坝壳、护坡和排水，不同部位对土石料的要求不一样，填筑标准也不同，要进行合理选择。

;三.土石坝的渗流和稳定分析;2.渗流分析的目的：

（1）确定坝体内浸润线的位置；

（2）确定坝体及坝基的渗流量，以估算水库的渗漏损失；

（3）确定坝体和坝基渗流逸出区的渗透坡降，检查产生渗透变形的可能性；

（4）为坝体稳定分析和布置观测设备提供依据。;3.渗透变形和反滤层

土石坝坝体、坝基和两岸坝肩中的渗流，由于物理或化学作用，导致土体颗粒流失，土壤发生局部破坏，称为渗透变形。

其型式一般有管涌、流土、接触冲刷和接触流失等。;接触冲刷：渗流沿着两种渗透系数不同土层的接触面流动时，沿层面带走细颗粒的现象。;1.稳定分析的目的

稳定分析