土石壩心墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析

土石壩心墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性分析

1主要水庫防護(hù)臺1.1心墻頂部高、壩殼設(shè)計土壤心墻位于土石壩水庫截面的中心，相對較高，有利于連接心臟墻和水庫的浪墻。同時，心墻后面的水庫外殼也可以提前建造，水庫外殼可以充分沉降，避免或減少水庫地殼和心墻之間的變形不協(xié)調(diào)造成的裂縫。輕壤土的容許滲透坡降為3~4,壤土為4~6,粘土為6~8。心墻頂部的水平寬度不宜小于3米,心墻底部厚度不宜小于作用水頭的1/4。心墻的兩側(cè)坡度一般在1:0.15~1:0.3之間,有些兩側(cè)坡度可達(dá)1:0.4~1:0.5。在正常運(yùn)用情況下,心墻頂部的高程應(yīng)不低于上游設(shè)計水位0.3~0.6米;在非常運(yùn)用情況下,心墻頂部的高程應(yīng)不低于非常運(yùn)用情況下的靜水位;對設(shè)有可靠的防浪墻的土壩,心墻頂部的高程也應(yīng)不低于正常運(yùn)用情況下的靜水位。心墻頂部與壩頂之間應(yīng)設(shè)置保護(hù)層,以防止凍結(jié)、干燥等因素的影響,并按結(jié)構(gòu)要求不小于1米,一般為1.5~2.5米。心墻與壩殼之間應(yīng)設(shè)置過渡層。過渡層的要求可以比反濾層的要求低,一般采用級配較好的、抗風(fēng)化的細(xì)粒石料和砂礫石料。過渡層除取一定的反濾作用外,主要還是為了避免防滲體與壩殼兩種剛度相差較大的土料之間剛度的突然變化,使應(yīng)力傳遞均勻,防止防滲體產(chǎn)生裂縫,或控制裂縫的發(fā)展。1.2斜墻頂部高程和過渡層土質(zhì)斜墻位于土石壩壩體上游面。它是土石壩中常見的又一種防滲結(jié)構(gòu)。填筑材料與土質(zhì)心墻材料相近。斜墻的厚度應(yīng)根據(jù)土壤的容許滲透坡降和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性兩方面來確定,有時也需考慮控制下游浸潤線的要求,以及滲透流量的要求。斜墻頂部的水平寬度不宜小于3米;斜墻底部的厚度應(yīng)不小于作用水頭的1/5。在正常運(yùn)用情況下,斜墻頂部的高程應(yīng)不低于上游設(shè)計水位0.6~0.8米;在非常運(yùn)用情況下,斜墻頂部的高程應(yīng)不低于非常運(yùn)用情況下的靜水位;對設(shè)有可靠的防浪墻的土壩,斜墻頂部的高程也應(yīng)不低于正常運(yùn)用情況下的靜水位。斜墻頂部與壩頂之間應(yīng)設(shè)置保護(hù)層,以防止凍結(jié)、干燥等因素的影響,并按結(jié)構(gòu)要求不小于1米,一般為1.5~2.5米。斜墻及過渡層的兩側(cè)坡度主要取決于土壩穩(wěn)定計算的結(jié)果,一般外坡應(yīng)為1:2.0~1:2.5,內(nèi)坡為1:1.5~1:2.0。斜墻與壩殼之間應(yīng)設(shè)置過渡層。過渡層的作用、構(gòu)造要求等與心墻與壩體間的過渡層類似,但由于斜墻在受力后更容易變形,因此斜墻后的過渡層的要求應(yīng)適當(dāng)高一些,且常設(shè)置為兩層。斜墻與保護(hù)層之間的過渡層可適當(dāng)簡單,當(dāng)保護(hù)層的材料比較合適時,可只設(shè)一層,有時甚至可以不設(shè)保護(hù)層。1.3非土壤材料的滲透體非土料防滲體,也稱人工材料防滲體。主要包括瀝青混凝土或鋼筋混凝土做成的防滲體。1.3.1瀝青混凝土心墻和斜墻性,滲透系數(shù)很小,約為1×10-7~1×10-10厘米/秒,防滲和適應(yīng)變形的能力均較好;產(chǎn)生裂縫時,有一定的自行愈合的功能;施工受氣候的影響小,是一種合適的防滲材料。瀝青混凝土可以作成心墻,也可以作成斜墻。瀝青混凝土心墻不受氣候和日照的影響,可減少瀝青的老化速度,對抗震也有利,但檢修困難。瀝青混凝土心墻底部厚度一般為壩高的1/40~1/60,且不少于0.4米;頂部厚度不少于0.3米。心墻兩側(cè)應(yīng)設(shè)置過渡層。瀝青混凝土斜墻鋪筑在厚1~3cm的、由碎石或礫石作成的墊層和3~4cm厚的瀝青碎石基墊上,以調(diào)節(jié)壩體變形。瀝青混凝土斜墻一般厚20cm,分層鋪填碾壓,每層厚3~6cm。瀝青混凝土斜墻上游側(cè)坡度不應(yīng)陡于1:1.6~1:1.7。1.3.2鋼筋混凝土面板鋼筋混凝土心墻底部厚度一般為壩高的1/20~1/40,頂部厚度不少于0.3米,心墻兩側(cè)應(yīng)設(shè)置過渡層。鋼筋混凝土面板一般不用于以砂礫石為壩殼材料的土石壩,因?yàn)橥潦瘔螇蚊娉两荡?而且不均勻,面板容易產(chǎn)生裂縫。鋼筋混凝土面板主要用于堆石壩中。2水庫和護(hù)坡的作用2.1邊坡石、桿墻壩頂一般采用碎石、單層砌石、瀝青或混凝土路面。如壩頂有公路交通要求,壩頂結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足公路交通路面的有關(guān)規(guī)定。壩頂上游常設(shè)防浪墻,防浪墻應(yīng)堅固、不透水。一般采用漿砌石或鋼筋混凝土筑成,強(qiáng)底應(yīng)與壩體中的防滲體緊密連接。壩頂下游一般設(shè)路邊石或欄桿。壩頂面應(yīng)向兩側(cè)或一側(cè)傾斜,形成2%~3%的坡度,以便排除雨水。2.2上游護(hù)坡的控制護(hù)坡的主要目的是保護(hù)壩坡免受波浪和降雨的沖刷;防止壩體的粘性土發(fā)生冰結(jié)、膨脹、收縮現(xiàn)象。對壩表面為土、砂、砂礫石等材料的土石壩,其上、下游均應(yīng)設(shè)置專門的護(hù)坡。對堆石壩,可采用堆石材料中的粗顆粒料或超徑石做護(hù)坡。上游護(hù)坡主要有:堆石(拋石)、干砌石、漿砌石、預(yù)制或現(xiàn)澆的混凝土或鋼筋混凝土板(或塊)、瀝青混凝土等。下游護(hù)坡主要有:干砌石、草皮、鋼筋混凝土框格填石等。上游面護(hù)坡的覆蓋范圍上部自壩頂起(如設(shè)防浪墻時,應(yīng)與防浪墻連接),下部至死水位以下。死水位以下的距離,對1、2、3級壩,不宜小于2.50米;對于4、5級壩,不宜小于1.50米。當(dāng)上游最低水位不確定時,上游護(hù)坡應(yīng)護(hù)至壩腳。干砌石、漿砌石、碎石或礫石護(hù)坡的厚度,一般為0.3米;石、堆石護(hù)坡底部,應(yīng)按