水利工程土石壩與堤防培訓(xùn)講義

第二章土石壩與堤防第一節(jié)概述第二節(jié)土石壩剖面設(shè)計(jì)第三節(jié)細(xì)部構(gòu)造與壩體材料第四節(jié)滲流分析第五節(jié)土石壩穩(wěn)定分析第六節(jié)土石壩的壩基處理第七節(jié)堤防與河道整治建筑物第一節(jié)概述土石壩是指由土料、石料或土石混合料，采用拋填、碾壓等方法堆筑成的擋水壩。由于筑壩材料主要來自壩址區(qū)，因而也稱為當(dāng)?shù)夭牧蠅?。堤防是沿河岸修建?gòu)筑的護(hù)岸建筑物，大多數(shù)采用土石壩的結(jié)構(gòu)形式，在許多方面土石壩與堤防都存在共性。土石壩歷史悠久，是應(yīng)用最為廣泛和最有發(fā)展前途的一種壩型。一、土石壩的工作特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求（一）穩(wěn)定土石壩失穩(wěn)的型式，主要是壩坡的滑動或壩坡連同部分壩基一起滑動，影響壩體的正常工作，甚至導(dǎo)致工程失事。為確保土石填筑體的穩(wěn)定，土石壩斷面一般設(shè)計(jì)成梯形或復(fù)合梯形，而且邊坡較緩。（二）滲流滲流不僅使水庫損失水量，還會使背水面的土體顆粒流失、變形，引起管涌和流土等滲透破壞。防止?jié)B流破壞的原則是“前堵后排”。（三）沉陷由于土石顆粒之間存在較大的孔隙，在外荷載的作用下，易產(chǎn)生移動、錯(cuò)位，細(xì)顆粒填充部分孔隙，使壩體產(chǎn)生沉降，也使土體逐步密實(shí)、固結(jié)。（四）沖刷土石壩為散粒結(jié)構(gòu)，抗沖能力低，受到波浪、雨水和水流作用，會造成沖刷破壞。（五）其他冬季結(jié)冰、夏季干裂、地震影響、穴居動物影響等。二、土石壩的類型（一）按壩高分類土石壩按其壩高可分為低壩、中壩和高壩。（二）按施工方法分類1、碾壓式土石壩2、水力沖填壩3、定向爆破堆石壩（三）按防滲材料及結(jié)構(gòu)不同1、均質(zhì)壩2、土質(zhì)防滲體分區(qū)壩3、人工防滲材料壩4、過水土石壩（四）按壩體材料所占比例1、土壩2、土石混合壩3、堆石壩第二財(cái)節(jié)爐土石買壩剖腎面設(shè)蝦計(jì)剖面份設(shè)計(jì)咸是土識壩設(shè)醫(yī)計(jì)的防主要低內(nèi)容插，包圖括壩付頂高香程、塞壩頂腔寬度絹、上扮下游岔壩坡篇、防舞滲結(jié)療構(gòu)、吉排水浙結(jié)構(gòu)榨及其街細(xì)部拒構(gòu)造冤。設(shè)計(jì)途步驟紋：計(jì)仆算壩虧頂高拜程，浙根據(jù)疾具體慮要求成和經(jīng)歪驗(yàn)擬款定剖吸面，惱進(jìn)行巾滲流隆計(jì)算迎，最友后進(jìn)凳行壩栗坡穩(wěn)嬌定分許析，極根據(jù)難穩(wěn)定食分析差的結(jié)怕果判蚊斷壩耽剖面理的合跡理性炒。一親般需猜要多嘩次重苗復(fù)以搞上步僻驟，白直至孝得到繡合理愛的剖承面。一、尖壩頂脆高程壩頂宋高程腹按水蒜庫靜究水位砌加上淘防浪誓超高客來確警定，姨規(guī)范較規(guī)定決，按拉下列陪運(yùn)用總條件星計(jì)算衰，取望其大球者。（1）設(shè)保計(jì)洪比水位走加正根常運(yùn)饅用條落件的米壩頂拜超高臥。（2）正微常蓄格水位憂加正德常運(yùn)核用條皺件的帳壩頂介超高星。（3）校啞核洪倦水位謊加非掉常運(yùn)隔用條腦件的柿壩頂屠超高片。（4）正憐常蓄映水位登加非峰常運(yùn)踩用條薯件的企壩頂坑超高頸，再遭加地去震安展全超擁高。壩頂蓄超高搶的計(jì)我算公湯式如蘋下（二惰）壩治頂寬環(huán)度壩頂進(jìn)寬度西主要冷滿足刊運(yùn)行辯、施負(fù)工、免交通臂和人伶防等斗要求炊。（三葵）壩能坡同種勵(lì)土質(zhì)基的壩蝦體，語上游憂坡要竿比下碌游坡貢緩些守。心墻你壩上涼下游諷壩殼兔一般端比均段質(zhì)壩輝陡。爬斜墻改壩的介上游遠(yuǎn)壩坡貴較緩養(yǎng)，而輔下游美壩坡殊和心營墻壩隔相仿室。地基辮條件雄好、區(qū)土料劃碾壓鈴密實(shí)押的，僵壩坡蜻可以據(jù)陡些該，反吐之則撥應(yīng)放鉤緩。用黏蓮性土配料做袋成的怕壩坡牧，常涼沿高疫度分釀成數(shù)遷段，攝從上返而下啊逐漸互放緩珍。砂美土和其堆石飽可采蘿用均伏一坡刮率。第三啞節(jié)宗細(xì)部吐構(gòu)造跨與壩貍體材螞料一、哭防滲植體設(shè)置怪防滲收設(shè)施行的目房誠的是搞減少這通過穴壩體之和壩反基的勿滲漏猜量，勒降低揚(yáng)浸潤塵線，亂以增媽加下榆游壩毛坡的龍穩(wěn)定渴性；摩降低雹滲透逢坡降鈴以防增止?jié)B腔透變彈形。（一絡(luò)）土湯質(zhì)心煌墻（二喂）土崇質(zhì)斜當(dāng)墻（三芬）非眨土料甲防滲喊體1、瀝霞青混礎(chǔ)凝土喊防滲捆體2、鋼孕筋混扔凝土杯防滲杰體二、渴壩體聲排水土石欲壩壩皂身排想水設(shè)哭施的義主要裹作用辭是：折①降品低壩基體浸桐潤線豬，防逼止?jié)B恭流逸掀出處崗的滲狹透變卵形，宴增強(qiáng)紡壩坡辮的穩(wěn)牙定性驢；②侄防止鍬壩坡噴受冰進(jìn)凍破蛾壞；咐③有塞時(shí)也討起降專低孔憂隙水解壓力夏的作腎用。（一鍬）堆必石棱貍體排農(nóng)水（二蕉）貼訪坡排婆水（三漏）褥蕉墊排遺水（四蜻）組省合式倡排水三、波壩頂鄙及護(hù)芬坡（一勝）壩圾頂壩頂杠一般礙采用河碎石墊、單凍層砌陜石、肚瀝青坑或混眼凝土笛路面惹。如毒壩頂敏有公繭路交翅通要順求，怠壩頂松結(jié)構(gòu)質(zhì)應(yīng)滿陶足公駝路交華通路否面的豪有關(guān)熱規(guī)定臺。（二爪）護(hù)啞坡護(hù)坡霞的主榮要作呼用是糞保護(hù)袖壩坡具免受掃波浪碧和降腦雨的糾沖刷仙；防置止壩概體的鉗黏性陸土發(fā)偷生冰洽結(jié)、疫膨脹踩、收流縮現(xiàn)輪象。1、上青游護(hù)毯坡上游拴護(hù)坡倚可采誕用拋極石、豈干砌來石、道漿砌查石、面混凝辣土塊右（板療）或至瀝青汪混凝銜土，祖其中擔(dān)以砌述塊石坡護(hù)坡料最常術(shù)用。2、下濁游護(hù)況坡下游妄護(hù)坡披可采殖用草虎皮、腎碎石戒或塊趁石等餅，其黎中草霜皮護(hù)予坡是干最經(jīng)通濟(jì)的員形式功之一胳。四、腸壩體鹽各部牢分對炊土料渣的要溜求（一炸）均創(chuàng)質(zhì)壩均質(zhì)獸壩的爪土料慣應(yīng)具寶有一問定的府抗?jié)B敞性能下；對情粒徑舞及有趴機(jī)質(zhì)欲含量反也有敵一定旗的要咽求。（二瞇）心葡墻壩呆和斜襯墻壩差的壩染殼壩殼吹土石快料主伯要是陪為了俗保持糕壩體臘的穩(wěn)性定性撤，一勢般要單求有幸較高管的強(qiáng)主度。（三剪）土藝質(zhì)防姨滲體對防紀(jì)滲性格、水純?nèi)茺}拐含量悉及有豆機(jī)質(zhì)啦含量胃有要線求。（四威）排梁水設(shè)師施和漁砌石凈護(hù)坡鎖用石袖料要求搭具有栽較高駁抗壓壓強(qiáng)度支，良毛好的時(shí)抗水圖性、佛抗凍癢性和繭抗風(fēng)郵化性脖的巖懷石。五、難填筑涼標(biāo)準(zhǔn)土石畢料的宅填筑榴標(biāo)準(zhǔn)似是指固土料伸的壓蓄實(shí)程鍵度及舞其適顏宜含蹲水量踏。（一輪）黏筐性土禿的填跑筑標(biāo)哪準(zhǔn)對不愿含礫涉或含掏少量騙礫的削黏性密土料頂?shù)奶顧z筑標(biāo)徒準(zhǔn)應(yīng)汗以壓實(shí)父度和最優(yōu)箱含水棍率作為翠設(shè)計(jì)約控制沾指標(biāo)污。設(shè)未計(jì)干睜密度膠應(yīng)以業(yè)擊實(shí)德最大執(zhí)干密搏度乘謝以壓武實(shí)度妹求得桐。（二極）非饅黏性吸土料蓬的填向筑標(biāo)凡準(zhǔn)它的南壓實(shí)剪程度掃一般棒與含等水量宇關(guān)系榮不大尸，而招與粒筍徑級痕配和賠壓實(shí)恨功能衛(wèi)有密住切關(guān)塵系。從壓密喪程度撈一般柿用相對陸密度來表傭示。堆石近的填些筑標(biāo)薄準(zhǔn)，岸宜以孔隙蒜率為設(shè)恨計(jì)控甘制指滾標(biāo)。第四段節(jié)在滲流寨分析一、敲滲流炭分析選的概旬述（一閑）滲代流分嘆析的罪目的土石城壩的該基本鍬剖面跟確定裕后，捆需要倉通過宵滲流損分析在檢驗(yàn)鐵壩體盒及壩原基的貫安全宋性，江并為表壩坡訓(xùn)穩(wěn)定筆分析燒提供臺依據(jù)立。計(jì)酬算內(nèi)進(jìn)容有蕉：壩序體浸伍潤線磁、滲咳流出毫逸點(diǎn)續(xù)的位狡置、巴滲透電流量喬和各襪點(diǎn)的炎滲透行壓力項(xiàng)或滲哀透坡長降，抗并繪伸制壩鐘體及難壩基修內(nèi)的亂等勢賊線分還布圖喝或流拖網(wǎng)圖轟等。（二昨）計(jì)恢算工樓況一般霸需要票計(jì)算鼓的工承況有身：①橫上游躬正常悶蓄水劫位與可下游窄相應(yīng)曠的最商低水傅位；控②上兆游設(shè)拐計(jì)洪漆水位貸與下繩游相杰應(yīng)的麗水位豎；③扁上游鞭校核偽洪水冊位與獵下游沿相應(yīng)楚的水半位；愿④庫估水位矮降落遇時(shí)上問游壩竹坡穩(wěn)平定最墻不利勵(lì)的情緣瑞況。（三裕）計(jì)涼算方剩法（爸略）二、連滲流憑分析爺?shù)乃W(xué)晃法（息略）三、橡滲流雀分析拔的數(shù)蘿值計(jì)債算法積（略檔）四、高土石膛壩的懇滲流攏變形熔及其寬防治味措施（一掙）滲丸透變供形的執(zhí)型式1、管作涌壩體惱或壩倍基中尺的細(xì)距土壤博顆粒穿被滲第流帶鏟走，旬逐漸符形成長滲流甜通道舞的現(xiàn)跡象稱司為管挖涌或譯機(jī)械蛛管涌饅。管線涌一穗般發(fā)尼生在暢壩的誰下游蓮坡或啞閘壩錢的下虎游地維基面碰滲流貢逸出悠處。沒有陪黏聚鬧力的雖無黏慕性砂稿土、珠礫石押砂土肝中容夢易發(fā)某生管汽涌。2、流避土在滲斷流作殖用下抬，成舞塊的扔土體曬被掀湊起浮渾動的說現(xiàn)象移稱為寸流土熊。主鍋要發(fā)生鎮(zhèn)在黏付性土膊及均鐵勻非男黏性輕土體油的滲曠流出窄口處。3、接給觸沖換刷當(dāng)滲伙流沿強(qiáng)兩種勁不同太土壤桐的接阿觸面清或建魚筑物除與地屢基的棄接觸悔面流騙動時(shí)欣，把熔其中招細(xì)顆項(xiàng)粒帶搶走的頑現(xiàn)象僅稱為動接觸呈沖刷恒。4、接覺觸管只涌和伐接觸貿(mào)流土滲流矮方向?qū)W垂直躲于兩尸種不之同土筒壤的調(diào)接觸秀面時(shí)被，可簡能把查其中血一層配的細(xì)職顆粒攤帶到階另一他層的字粗顆紀(jì)粒中滲去，黎稱為娃接觸譜管涌般。當(dāng)止其中誦一層框?yàn)轲ぞ啃酝磷。牲S于含泉水量會增大私致使?jié)q凝聚那力降蘇低而撫成塊灘移動前，甚妥至形看成剝兵蝕時(shí)老，稱攜為接拐觸流承土。（二把）滲借透變計(jì)形的癥判別滲流姑變形敘的判強(qiáng)別包析括兩宮個(gè)方留面：霧滲透爪類型返與發(fā)哨生條粱件。（三龜）防廁止發(fā)譽(yù)生滲做透變德形的闖措施防止碧滲透折變形詠的工童程措獲施，宇一方池面是嶄降低冤滲流倆坡降尺從而笨減小筍滲流皺速度賠和滲恒流壓振力；浩另一匆方面誓是增鈔強(qiáng)滲雷流逸和出處爐土體靜抵抗載滲透惹變形睡的能唯力。具體洋工程島措施桑有：蹦①在理上游肝側(cè)設(shè)蘭置水遭平與獎(jiǎng)垂直姨防滲捧體，賴延長熔滲徑普，降爛低滲券透坡臣降或綱截阻竿滲流假；②塞在下宵游側(cè)抽設(shè)置辛排水栗溝或額減壓偵井，橋降低描滲流懂出口嚷處的蜓滲流廈壓力逆；③對可邊能發(fā)保生管贏涌的尋地段常，需趨鋪設(shè)冬反濾贏層，注攔截頸可能穗被涌苦流攜開帶的凈細(xì)粒汗；④浩對下播游可膝能發(fā)撫生流忠土的膀地段懷，應(yīng)之加蓋趕重，娃蓋重?fù)芟碌膭疟Ｗo(hù)茄層也示必須剪按反廈濾原號則鋪刑設(shè)。第五敗節(jié)堡土石梯壩穩(wěn)因定分利析一、川概述土石柳壩的擴(kuò)穩(wěn)定獅性主鉤要是津指邊山坡穩(wěn)惑定問條題。肢土石桐壩邊販坡的硬失穩(wěn)休形式拿主要柱有滑卡坡、適塑性通流動浮和液擺化三腦種形問式。梨其中餡滑坡蘆主要盤有以尸下幾賢種形臟式。（一淡）曲今線滑扔動曲線殃滑動宅面是捏一個(gè)防頂部駱稍陡繼而底堵部漸努緩的壁曲面冠，多薄發(fā)生督在黏樹性土羽壩坡朋中。（二撫）直扔線和率折線兄滑動扶面在均蘆質(zhì)的垃非黏桑性土姥邊坡洗中，幫滑動填面一公般為譯直線陳；當(dāng)杏壩體裹的一筐部分好淹沒咬在水量中時(shí)諒，滑變動面盜可能品為折勿線。緩在不段同土避料的墻分界象面，對也可稠能發(fā)柴生直右線或茫折線垃滑動震。（三鎖）復(fù)尤式滑計(jì)動面復(fù)式烤滑動慌面是督同時(shí)炒具有其黏性肥土和暫非黏桌性土栗的土遣壩中妨常出痛現(xiàn)的中滑動揀面型肚式。二、章荷載衛(wèi)及其駛組合輕和穩(wěn)押定安拘全系談數(shù)的隔標(biāo)準(zhǔn)（一肢）荷低載及濤其組查合1、基叫本荷參載（1）自咸重。土壩婚壩體躺自重酒分三農(nóng)種情炕況來驚考慮外，即袋：在郵浸潤腦線以借上的好土體歇，按部濕容體重計(jì)天算；物在浸臣潤線填以下蔬、下模游水顆面線役以上勞的土捎體，歉按飽蛛和容病重計(jì)沿算；某在下鍋游水雀位以堅(jiān)下的鵝土體許，按馳浮容專重計(jì)雨算。（2）滲遇透力恒。是在勝滲流怎場內(nèi)普作用摩于土長體的帆體積哄力。（3）孔濾隙壓灑力。黏性我土在搶外荷扔載的借作用撥下產(chǎn)頸生壓惑縮，蠻由于覆土體乘內(nèi)的囑空氣賽和水熊一時(shí)框來不答及排典出，券外荷纏載便贈由土村粒和僚空隙攪中的備空氣勻與水挽來共乞同承愉擔(dān)。湊其中讓，由籌土粒屢骨架尺承擔(dān)旱的應(yīng)胡力稱紅為有矛效應(yīng)月力，遲它在獄土體撥滑動繭時(shí)能念產(chǎn)生疊摩擦釀力；幅由空惡隙中較的水雕和空屠氣承充擔(dān)的允應(yīng)力師稱為俗孔隙視壓力資，雖它不猾能產(chǎn)女生摩仇擦力拐。2、荷戶載組礙合土石賴壩穩(wěn)閥定分句析的賀荷載干組合限主要翠有正兼常工礎(chǔ)作條刑件和洲非常鐵運(yùn)用針情況走。（1）正俊常工絡(luò)作條慈件?？盛偎e庫上探游水墾位處乒于正場常蓄永水位蠢和設(shè)榴計(jì)洪勁水位砌與死育水位名之間捉的各看種水透位的崖穩(wěn)定汗?jié)B流陣期。川②水傲庫水衰位在筋上述犁范圍雖內(nèi)經(jīng)愈常性畝的正讀常降諒落情舉況?？儮鄢橄趟畋苣茈娡煺镜臒羲畮燹D(zhuǎn)水位更的經(jīng)到常性嘉變化觸和降駝落。（2）非細(xì)常運(yùn)支用情畏況。丈①施衡工期鈔。②型校核柿洪水繡位有勉可能眨形成砍穩(wěn)定升滲流眨的情芬況。洗③水登庫水霜位的汁非常淺降落位。（二庭）土盲石壩饑壩坡鼓穩(wěn)定紛安全察系數(shù)絮標(biāo)準(zhǔn)淡（略狗）三、荒土石陪壩邊準(zhǔn)坡穩(wěn)忘定計(jì)士算（子略）第六壤節(jié)干土石羽壩的的壩基眾處理根據(jù)選土石摘壩地判基條蜓件，規(guī)地基僚處理蔽的目勁的大君體可眨歸納碎為以思下幾壓個(gè)方謎面：翻①枯改善陪地基幫的剪福切特曾性，閑防止挺剪切姨破壞夏，減恨少剪詢切變態(tài)形，姨保證災(zāi)地基茂不發(fā)雞生滑船動；批②改丸善地究基的淺壓縮鏟性能如，減籌少不挪均勻告沉降始，以起限制急壩體掛裂縫綢的發(fā)辭生；也③減脊少地賽基的盲透水拖性，致降低柜揚(yáng)壓宜力和欠地下詠水位萄，使伴地基糧以至橋壩身巖不產(chǎn)尸生滲毅透變行形，嚇并把坐滲流寺流量牽控制栗在允剪許的趴范圍既內(nèi)；欄④改蓮善地搏基的齡動力幣特性竹，防揉止液洽化。一、熱砂礫餅石地太基處稻理砂礫檔石地爺基的前處理揮，主販要是展對地途基的巾防滲薦處理憶，通境常采乒取“半上堵幅下排旱”的中措施朽，“督上堵豆”包宣括水撫平和針鉛直竄防滲寇措施危，“接下排連”主啟要是應(yīng)排水姥減壓就。（一令）垂悅直防飽滲設(shè)此施垂直棚防滲替是解甜決壩啟基滲隨流問洽題效泳果最世好的蒼措施堵。垂蹈直防仔滲的火效果移相當(dāng)象于水浙平防饅滲效趁果的3倍。母因此秀在土滅石壩悲的防甚滲措蠅施中慚，應(yīng)殿優(yōu)先藝選擇欲垂直召防滲衛(wèi)措施梯。垂直茫防滲怠措施外主要漠有：冷黏性也土截賄水槽蜂、混看凝土善防滲覽墻、贊灌漿堆帷幕君、板約樁等解。（二龜）水夕平防影滲設(shè)桶施防滲患鋪蓋逼是由魂黏性辜土做賠成的暑水平佩防滲脈設(shè)施殖，是開斜墻裳、心壁墻或程均質(zhì)傘壩體拆向上孝游延津伸的梯部分渠。當(dāng)蘋采用鼻垂直嫌防滲獸有困跪難或趣不經(jīng)叉濟(jì)時(shí)毯，可擔(dān)考慮坡采用污鋪蓋唐防滲驗(yàn)。（三爛）排婆水減蓋壓措房誠施常用釣的排征水減昌壓設(shè)球施有杠排水送溝和巾排水簡減壓非井。二、島細(xì)砂鋸、軟巧黏土度和濕夫陷性百黃土貫地基神處理第七焦節(jié)妥堤防叮與河林道整聚治建捆筑物一、潮堤防甘工程堤防買是沿樓河流具、湖批泊、捐海洋詢的岸矮邊或踩蓄滯告洪區(qū)士、水首庫庫命區(qū)的惠周邊頃修筑御的擋濱水建兩筑物補(bǔ)，其思作用理是抵妄擋河登道洪好水、把海潮摩，保遍護(hù)兩雕岸或周海岸庸不受億洪水傅（海得潮）赴威脅狗。同離時(shí)，分堤防太也影嶼響岸牲區(qū)雨啦洪的燙排泄舟，因籠此，扔必須蘋設(shè)置霞穿堤沙排水串建筑柿物——水閘尖和泵習(xí)站。（一宰）堤氣防的詳類型夜和作辯用（1）堤斃防按宿其所勉在位韻置不剖同，念可分騙為湖執(zhí)堤、懷河堤屢、海南堤、攪圍堤叛和水辛庫中趣堤防勇五種悶。（2）河嘆堤按長其所畝在位提置和論重要泛性，燒又分搖為干舌堤、揭支堤獸和民迷堤。（3）在層黃河抓上，港河堤弟常分弟為遙廈堤、寒縷堤琴、格議堤、脊越堤烘和月差堤五鄭種。（二嚇）堤輩線布褲置及您堤型愧選擇1、堤袖線布期置2、堤東型選夕擇二、盞河道尾整治汪工程河流描無論賢在自裁然狀楚態(tài)下勺或在耳人類輔活動捎影響搞下，多由于