《土石壩第二節(jié)》PPT課件.ppt

1、水工建筑物之,土石壩,第一節(jié) 概述,土石壩是利用壩址附近的土石料填筑（碾壓或夯實(shí)）而成的擋水建筑物，亦稱(chēng)當(dāng)?shù)夭牧蠅巍?按照壩身中土料和石料所占比例的不同有土壩、堆石壩和土石混合壩,認(rèn)識(shí)土石壩,一、土石壩的特點(diǎn),1）就地取材，造價(jià)低,2）對(duì)地形、地質(zhì)條件的要求低,3）構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工技術(shù)容易掌握，便于組織機(jī)械化施工,4）運(yùn)用管理方便，維修、加高和擴(kuò)建容易,5）施工導(dǎo)流不如混凝土壩方便,7）壩體填筑工程量大，粘性土料的填筑受氣候條件影響,優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn),6）壩身一般不能溢流，需另設(shè)溢洪道,1）滲流影響,二、土石壩的工作條件和設(shè)計(jì)一般要求,2）沖刷影響,3）沉陷影響,4）其他影響，冰凍、地震等,土石壩一般

2、由壩身、防滲體、排水設(shè)備和護(hù)坡組成。 壩身：是土石壩的主體，壩的穩(wěn)定主要靠它維持； 防滲體：降低浸潤(rùn)線(xiàn)，減少滲透水量； 排水設(shè)備：排除滲透水，增強(qiáng)下游壩坡穩(wěn)定性； 護(hù)坡：防止波浪、冰層、溫度變化、雨水和水流等對(duì)壩坡的破壞,土石壩組成,設(shè)計(jì)的一般要求,1）具有足夠的斷面維持壩坡的穩(wěn)定，土石壩的邊坡和壩基穩(wěn)定是土石壩安全的基本保證,2）設(shè)置防滲和排水措施以控制壩體和壩基滲流,3）擬定合理的施工填筑要求,4）泄洪建筑物要有足夠的泄洪能力,5）壩頂和邊坡要作防護(hù),6）大壩安全監(jiān)測(cè),三、土石壩的類(lèi)型,1）按壩高分類(lèi),2）按施工方法分類(lèi),3）按壩體材料的組合和防滲體的相對(duì)位置分類(lèi),碾壓式土石壩；水力沖填壩

3、；水中填土壩；定向爆破堆石壩,均質(zhì)壩,粘土心墻、粘土斜墻壩、多種土質(zhì)壩,人工材料心墻和斜墻壩,堆石壩,四、土石壩的設(shè)計(jì)步驟,第二節(jié) 土石壩基本剖面及其構(gòu)造,土石壩的基本剖面尺寸有：壩頂高程，壩頂寬度，上下游壩坡及防滲和排水設(shè)備的輪廓尺寸,一、壩頂高程,二、壩頂寬度及構(gòu)造,三、壩坡坡度及構(gòu)造,四、防滲體,五、排水設(shè)備,壩頂高程根據(jù)正常運(yùn)行和非常運(yùn)行時(shí)的靜水位加相應(yīng)的超高h(yuǎn)予以確定,h=ha+e+A,一、壩頂高程,壩頂設(shè)防浪墻時(shí)， h指墻頂在靜水位以上的超高，且正常運(yùn)行情況下，壩頂至少應(yīng)高出靜水位0.5m以上，非常運(yùn)行情況下壩頂不得低于靜水位。 設(shè)計(jì)的壩頂高程是壩沉降穩(wěn)定后的壩頂高程，故施工時(shí)應(yīng)預(yù)

4、留足夠的沉降量。一般施工質(zhì)量良好的土石壩，壩體沉降量約為壩高的0.20.4,說(shuō)明,中小型水庫(kù)，洪水資料不準(zhǔn)確，按上式計(jì)算的超高值偏小，可直接取1.52.0m,地震區(qū)，壩頂高程應(yīng)在正常運(yùn)行情況下的超高上附加地震涌浪高度，一般取0.51.5m,返回,一、壩頂高程,壩頂寬度取決于交通、防汛搶險(xiǎn)、施工、心墻或斜墻頂部及反濾層布置。 高壩，頂寬可選用1015m，對(duì)于中低壩，可選用510m,寒冷地區(qū)，壩頂須有足夠的厚度，保護(hù)防滲體免受凍害,壩頂路面沒(méi)有交通要求時(shí)，用密實(shí)的砂礫石或碎石鋪設(shè)護(hù)面。路面向一側(cè)或兩側(cè)傾斜，坡度23,防浪墻墻高1.3m，砼或漿砌石結(jié)構(gòu)，埋入壩內(nèi)，和壩的防滲體連接,二、壩頂寬度及構(gòu)造

5、,返回,二、壩頂寬度及構(gòu)造,單種土料的上游坡常緩于下游壩坡。 粘土斜墻壩的上游坡比心墻壩緩，而下游坡比心墻壩陡。 碾壓式堆石壩的壩坡比土壩陡。斜墻堆石壩，其下游壩坡可用堆石的自然坡，一般為1:1.31:1.4,上游壩坡則由斜墻的穩(wěn)定而定，一般1:21:3。心墻壩則上下游壩坡均用1:1.51:2。 砂壤土、壤土的均質(zhì)壩坡比砂或砂礫組成的壩坡要緩些。 碾壓式土石壩從上而下逐級(jí)變緩壩坡，相鄰坡率差值為0.250.5。砂或砂礫料壩體可不變坡，但一般也常采用變坡形式,壩坡坡度選擇遵循幾條規(guī)律,土石壩壩坡一般在壩頂附近的壩坡宜陡些，向下逐級(jí)變坡，每級(jí)高度約1520m，相鄰坡率差不宜大于0.250.50。常

6、用的壩坡一般取1:2.01:4.0,三、壩坡坡度及構(gòu)造,土石壩上游坡面要經(jīng)受破浪的淘刷，冰層及漂浮物，順坡水流，庫(kù)水位下降時(shí)滲流和冰凍等破壞作用；下游坡面受雨水，風(fēng)，動(dòng)植物及凍脹和干裂等的破壞作用,上游護(hù)坡型式：拋石、干砌石、漿砌石、現(xiàn)澆或預(yù)制混凝土或鋼筋混凝土、瀝青混凝土或水泥土。范圍：壩頂起護(hù)至最低水位以下2.5m或至壩底。 下游護(hù)坡形式：堆石、卵石或碎石、草皮。范圍：壩頂至排水體或壩底（無(wú)排水體,三、壩坡坡度及構(gòu)造,三、壩坡坡度及構(gòu)造,返回,減少通過(guò)壩體及壩基的滲流及滲漏損失,降低浸潤(rùn)線(xiàn)，減小下游飽和區(qū)，提高壩坡穩(wěn)定性,降低滲透坡降，防止?jié)B透變形,粘土防滲：防滲土料的透水性遠(yuǎn)低于壩體材料

7、,非粘土防滲：砼，瀝青砼，人工材料等,作用,材料,型式,壩體防滲,壩基防滲,均質(zhì)壩以整個(gè)剖面防滲，分區(qū)壩用粘土心墻或者粘土斜墻防滲,垂直防滲和水平防滲,四、防滲體,墻體厚度由土料的J決定,粘土,壤土,J86,J54,底部厚度,頂部厚度滿(mǎn)足機(jī)械施工要求，不小于3m，最小2m。從壩頂至壩底逐漸加厚，兩側(cè)邊坡在1:0.151:0.5之間選擇,墻頂高程在正常運(yùn)用情況下，超高為0.3m0.6m；非常運(yùn)用情況下，不低于最高水位,粘土斜墻位于壩體上游面，墻厚指垂直斜墻上游面的厚度，由滲透坡降確定。構(gòu)造同心墻,返回,壩體防滲,壩基防滲（垂直防滲措施,1.粘土截水槽,當(dāng)壩基砂礫層厚度在10-15m以?xún)?nèi)時(shí)，甚至達(dá)

8、20m時(shí)，可選用粘土截水槽,2.砼防滲墻,用鉆機(jī)或其它設(shè)備在土層中造成圓孔或槽孔，在孔中澆混凝土，最后連成一片，成為整體的混凝土防滲墻，適用于地基透水層較厚的情況,壩基防滲（垂直防滲措施,3.帷幕灌漿,當(dāng)砂卵石層很厚時(shí)，用上述3種處理方法都較困難或不夠經(jīng)濟(jì)，可采用灌漿帷幕防滲,砂卵石地基的可灌性，可根據(jù)地基的滲透系數(shù)，可灌比值M及小于0.1mm顆粒含量等因素來(lái)評(píng)判,地基的可灌性,壩基防滲（垂直防滲措施,D15地基土層中小于此粒徑的土重占總土重的15%， d85是灌漿材料中小于此粒徑的重量占總土重的85,一般認(rèn)為：M10可灌水泥粘土漿；M15時(shí)，可灌水泥漿,灌漿帷幕的厚度T，根據(jù)帷幕最大作用水頭

9、H和允許水力坡降J, 按下式估算,灌漿帷幕的優(yōu)點(diǎn)是灌漿深度大，但對(duì)地基的適應(yīng)性較差，有的地基如粉砂、細(xì)砂地基，不易灌進(jìn)，而透水性太大的地基又往往耗漿量太大,J=34,壩基防滲（垂直防滲措施,4.粘土鋪蓋,鋪蓋長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)地基特性和防滲需要由計(jì)算確定，最長(zhǎng)不超過(guò)6-8倍水頭，若再增大防滲效果不顯著增加。粘土鋪蓋自上游向下游逐漸加厚，其值由允許坡降決定。上游端厚度至少為0.5-1.0m。為了防止不均勻沉降，下游端與斜墻或心墻連接處應(yīng)加厚。鋪蓋上設(shè)保護(hù)層,壩基防滲（水平防滲措施,返回,五、排水設(shè)備,作用：是降低浸潤(rùn)線(xiàn)，防止壩體土壤發(fā)生滲透破壞,排水設(shè)備通常由排水體和反濾層兩部分組成作用,1.排水體,2

10、.反濾層,返回第二節(jié),壩體排水之貼坡排水,用12層堆石或砌石鋪砌在壩體下游邊坡上，排水頂部在浸潤(rùn)線(xiàn)逸出點(diǎn)以上一定距離,貼坡排水是最簡(jiǎn)單的排水設(shè)施，省工省料，便于檢修。它只能保護(hù)下游壩坡不受尾水波浪淘刷，防止?jié)B流逸出段的滲透變形而不能降低浸潤(rùn)線(xiàn)，且防凍性較差，適用于浸潤(rùn)線(xiàn)較低的土石壩,壩體排水之棱體排水,在下游壩腳處用塊石堆成棱體，也叫濾水壩趾。頂面必須高出下游水位一定距離。頂寬不小于1.0m，一般內(nèi)坡為1:1.0-1:1.5，外坡為1:1.5-1:2.0,最常用的一種排水型式，它不僅可以有效地陣低浸潤(rùn)線(xiàn)，保持下游壩腳不受下游水淘刷，而且有支持壩體，增加穩(wěn)定性的作用。這種型式的缺點(diǎn)是石料用量大，

11、費(fèi)用高，與壩體施工有干擾,壩體排水之褥墊排水,伸展到壩體以?xún)?nèi)的一種排水設(shè)備，將塊石平鋪在壩體下游部分的地基上，厚度約為0.4-0.5m，伸入壩體的長(zhǎng)度不超過(guò)1/4-1/3的壩底寬度，并布置成傾向下游0.005-0.01的縱坡,這種排水設(shè)備降低浸潤(rùn)線(xiàn)效果顯著，有助于壩基排水，可加速軟粘土地基的固結(jié)。主要缺點(diǎn)是檢修困難，干擾壩體施工，當(dāng)下游水位高出排水設(shè)備時(shí)，降低浸潤(rùn)線(xiàn)的效果顯著降低。因此，這種排水設(shè)備只適用于下游水位很低而又要求大幅度降低浸潤(rùn)線(xiàn)的情況,在實(shí)際工程中常根據(jù)具體情況采用幾種排水型式組合在一起的綜合式排水,壩體排水之綜合式排水,返回,壩身排水設(shè)備雖然對(duì)壩基也起了一定的排水作用，但對(duì)于單一透水壩基或透水壩基表面有粘性土層的情況，當(dāng)壩基防滲設(shè)施沒(méi)有把它完全截?cái)鄷r(shí)，必須設(shè)置專(zhuān)門(mén)的壩基排水，以減少壩趾附近的滲透壓力，防止?jié)B透破壞和下游沼澤化,壩基排水,返回,土石壩設(shè)置了排水后，壩內(nèi)滲流滲徑縮短，滲透坡降加大，在排水體和地基，排水體和壩體接觸處及下游逸出處易發(fā)生滲透變形。為了保護(hù)壩體土和壩基土，設(shè)置反濾層,作用：濾土排水，防止在滲流出口處發(fā)生滲透破壞,構(gòu)造：反濾層由24層不同粒徑的砂石料組成，粒徑沿滲流方向由細(xì)到粗，層次大體與滲流方向正交,反濾層,反濾原則,反濾層,1 被保護(hù)土料的顆粒不得穿過(guò)反濾層。 2相鄰兩層中，顆粒較小的一層的顆粒不