土石坝的特点和设计要求 (1).doc

水工建筑物知识点

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土石坝的工作特点和设计要求

土石坝是由散粒体土石料经过填筑而成的挡水建筑物，因此，土石坝与其它坝型相比，在稳定、渗流、冲刷、沉陷等方面具有不同的特点和设计要求。

（1）稳定方面。土石坝的基本剖面形状为梯形或复式梯形。由于填筑坝体的土石料为松散体，抗剪强度低，上下游坝坡平缓，坝体体积和重量都较大，所以不会产生水平整体滑动。土石坝失稳的形式，主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动。坝坡滑动会影响土坝的正常工作，严重的将导致工程失事。

为了保证土石坝在各种工作条件下能保持稳定，应合理设计坝坡和防渗排水设备，施工中还要认真作好地基处理并严格控制施工质量。

（2）渗流方面。土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。渗流不仅使水库损失水量, 还易引起管涌、流土等渗透变形。坝体内渗流的水面线叫做浸润线（下图1）。浸润线以下的土料承受着渗透动水压力，并使土的内磨擦角和粘聚力减小，对坝坡稳定不利。坝体与坝基、两岸以及其它非土质建筑物的结合面，易产生集中渗流，因此设计土石坝时必须采取防渗措施以减少渗漏，保证坝体的渗透稳定性，并做好各种结合面的处理，避免产生集中渗流，以保证工程安全。

图1浸润线

（3）冲刷方面。土石坝为散粒体结构，抗冲能力很低。坝体上下游水的波浪将在水位变化范围内冲刷坝坡；大风引起的波浪可能沿坝坡爬升很高甚至翻过坝顶，造成严重事故；降落在坝面的雨水沿坝坡下流，也将冲刷坝坡；靠近土石坝的泄水建筑物在泄水时激起水面波动，对土石坝坡也有淘刷作用；季节气温变化，也可能使坝坡受到冻结膨胀和干裂的影响。为避免上述不良影响，应采以下工程措施：①在土石坝上下游坝坡设置护坡，坝顶及下游坝面布置排水措施，以免风浪、雨水及气温变化带来有害影响；②坝顶在最高库水位以上要留一定的超高，以防止洪水漫过坝顶造成事故；③布置泄水建筑物时，注意进出口离坝坡要有一定距离，以免泄水时对坝坡产生淘刷。

（4）沉陷方面。由于土石料存在较大的孔隙，且易产生相对的移动，在自重及水压力作用下，会有较大的沉陷。沉陷使坝的高度不足，不均匀沉陷还将导致土石坝裂缝，横缝对坝的防渗极为不利。为防止坝顶低于设计高程和产生裂缝，施工时应严格控制碾压标准并预留沉陷量，使竣工时坝顶高程高于设计高程。对于重要工程，沉陷值应通过沉陷计算确定。对于一般的中小型土石坝，如坝基没有压缩性很大的土层，可按坝高的1%～2%预留沉陷值。

根据土石坝的特点，认真分析研究基本资料，在枢纽布置时，应特别重视并尽量避免或减少土石坝与刚性建筑物的连接。对有条件的坝址，尽量选用开敞式溢洪道，以提高泄洪的超泄能力，使土石坝满足稳定、渗流、变形、冲刷以及不漫顶的要求。

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