土石壩的剖面與構造.ppt

1、第二節(jié) 土石壩的剖面與構造,8/13/2020,一、土石壩的剖面,一、土石壩設計內(nèi)容、步驟,1.剖面設計包括：,壩頂高程、壩頂寬度、壩體坡度以及防滲體和排水設備等。,2.設計步驟：,壩型比選； 擬定壩的各部分尺寸； 進行滲透、穩(wěn)定、沉陷計算； 細部構造設計，地基處理設計； 計算V，取最優(yōu)方案。,8/13/2020,8/13/2020,一、壩頂高程,壩頂靜水位+d（壩頂超高）:,按四種條件計算，取最大值： 壩頂設計+ d正常； 壩頂正常+ d正常； 壩頂校核+ d非常； 壩頂正常+ d非常+A地震。,設防浪墻時，為對防浪的要求，正常條件下壩頂應高出靜水位0.5m，非常條件下壩頂靜水位。 超高d的

2、計算 d=R+e+A（1） 式中 R 波浪爬高，m； e 風浪壅高，m； A 安全加高，m， 根據(jù)壩的級別采用。,8/13/2020,8/13/2020,R和e的計算可按土石壩規(guī)范推薦的公式計算。 對中、小型，R+e可按壩前水庫吹程D作近似估計，見下表。對于非常光滑的壩坡面，波浪爬高宜增大50%。,竣工時的壩頂高程應預留足夠的沉降量。根據(jù)工程經(jīng)驗，預留沉降量為1%H。 地震涌浪高A地震0.51.5m,8/13/2020,8/13/2020,二、壩頂寬度,規(guī)范規(guī)定： 高壩b=1015m； 中、低壩b=510m。,三、壩坡,壩坡與壩型、壩高、筑壩材料、壩基性質以及施工方法有關， 一般參照工程實踐類

3、比擬定，然后核算、修改確定。在滿足 穩(wěn)定的前提下，盡可能陡以節(jié)約工程量。,8/13/2020,（1）上游壩坡比下游緩上游壩坡長期處于飽和狀態(tài)，水庫水位也可能快速下降。 （2）斜墻壩的上游壩坡較心墻壩為緩土質防滲體斜墻壩上游壩坡的穩(wěn)定受斜墻土料特性控制，下游壩坡相反。 （3）變坡與不變坡粘性土料的穩(wěn)定壩坡上部陡，下部緩，每隔1030m，逐段放緩，相鄰坡率差值取0.25或0.5；,原則：,8/13/2020,砂土和堆石的穩(wěn)定壩坡為一平面，可采用均一坡率； 在高烈度地震區(qū)可采用上緩下陡的壩坡。 （4）均質壩放緩下游壩坡透水性大，為維持滲流穩(wěn)定。 （5）壩基和壩體土料沿壩軸線分布不一致時，分段采用不同

4、坡率，設過渡區(qū)，壩坡緩慢變化。,8/13/2020,中、低均質壩，平均為1：3。 土質心墻壩，下游為堆石1：1.51：2.5，采用土料1：2.01：3.0；上游采用堆石1：1.71：2.7，采用土料1：2.51：3.5。 斜墻壩下游可略陡；上游可略緩，石質放緩0.2，土質放緩0.5。 面板堆石壩，上游1：1.41：1.7；下游1：1.31：1.4，卵礫石1：1.51：1.6，H110m時，適當放緩。,2.壩坡初選,8/13/2020,馬道：設在變坡處攔截雨水，防止沖刷壩面，交通、檢修、觀測，增加穩(wěn)定。上游除觀測需要外，趨向不設馬道，下游壩坡也不設或少設。在壩坡上設置斜馬道效果良好，對壩面交通極

5、為有利，設Z字形上壩公路，避免岸坡開挖道路。寬度按用途確定，b1.5m。,8/13/2020,二、土石壩的構造土石壩的構造主要包括壩頂、護坡、防滲體和排水設施等四個部分。,一、防滲體 按防滲體材料可分為： 土質防滲體：粘性土心墻和斜墻等； 非土質材料防滲體：瀝青混凝土、鋼筋混凝土心墻、斜墻、面板和復合土工膜等。 1土質防滲體 實踐證明：土質防滲體的斷面及厚度取決于防滲體土料的允許比降，在設計中通常采用滲流平均允許比降J作為控制條件；,8/13/2020,允許比降,最大作用水頭H與允許比降的比值：T=H/J。 工程中：理論計算的防滲體斷面可能太薄，其對抗震抗裂不利。 為此，根據(jù)實際工程經(jīng)驗提出的

6、允許比降： 心墻不宜大于4.0，斜墻不宜大于5.0 據(jù)此求出土質防滲體底部的厚度。 土質防滲體頂部最小厚度宜取3.0m。 心(斜)墻頂部、上游墻面應設保護層，其厚度不得小于1.0m。 土質防滲體與壩殼的上、下游接觸面，如不能滿足反濾要求，均須設置反濾層。,8/13/2020,土質防滲體壩,（a）粘土心墻壩； （b）粘土斜墻壩,8/13/2020,2非土質材料防滲體,（1）瀝青混凝土防滲體 瀝青混凝土具有: 塑性和柔性好；防滲性能較好。滲透系數(shù)約10-710-10cm/s；厚度通常取40125cm。對于中低壩，其底部厚度可采用壩高的1/401/60，頂部但不應小于30cm。 瀝青混凝土斜墻壩：

7、瀝青混凝土斜墻做成雙層式，即在兩層瀝青混凝土防滲層之間夾一層由貧瀝青混凝土鋪成的排水層，其作用是排除滲過首層防滲層的滲水。 近年來許多工程都傾向于采用簡單的單層式瀝青混凝土斜墻。,8/13/2020,瀝青混凝土面板構造,1-瀝青砂膠；2-瀝青砂漿；3-瀝青混凝土（分3層澆筑）；4-排水層； 5-瀝青混凝土（分2層澆筑）；6-整平層；7-瀝青砂漿；8-碎石墊層； 9-混凝土截水墻；10-瀝青砂漿；11-滑動層,第七節(jié) 土石壩的構造,8/13/2020,（2）鋼筋混凝土面板,第七節(jié) 土石壩的構造,鋼筋混凝土防滲體： 在堆石壩中應用，少量土壩有采用。防滲體的型式，以面板或心墻防滲體的。 如廣東飛來峽

8、水庫的副壩就是用鋼筋混凝土做成心墻防滲體的土壩。 3、復合土工膜 利用土工膜作壩體防滲體材料： 可以降低工程造價，而且施工方便快速，不受氣候影響。 多或少對2級以下的低壩，可采用土工膜代替粘土、混凝土等，作為壩體的防滲體材料。,8/13/2020,二、壩頂、護坡,（一）壩頂 壩頂可采用碎石、單層砌石、瀝青或混凝土護面，IVV級的土石壩也可用草皮護面。當壩 頂有交通要求時，壩頂護面應滿足公路路面的有 關規(guī)定。 為排除降雨積水，壩頂護面可向下游側放坡， 坡度在2%3%之間，并做好向下游的排水系統(tǒng)。 壩頂上游側宜布置防浪墻，墻頂應高于壩頂1.001.20m，墻底必須與防滲體緊密結合。 防浪墻應做成堅

9、固不透水的結構。,第七節(jié) 土石壩的構造,8/13/2020,壩頂及防浪墻構造圖,8/13/2020,二、護坡,設置護坡的目的： 是為了保護上游壩坡免受波浪淘刷； 順坡雨水水流沖刷、凍脹干裂； 冰層和漂浮物等的危害作用； 還有防止無粘性土料被大風吹散，蛇、鼠和土棲白蟻等動物在壩坡中營洞造穴等危害。 因此，壩坡表面為土、砂礫石等土石料填筑時應設置專門的護坡。,8/13/2020,1上游護坡,上游壩面要有足夠抗沖能力。已建造的土石壩，多采用 1）堆石； 2）干砌石； 3）漿砌石護坡； 4）混凝土護坡。,8/13/2020,干砌石護坡,1-干砌石；2-墊層；3-壩體,第七節(jié) 土石壩的構造,8/13/2

10、020,2下游壩坡,下游壩坡工作條件相對上游壩坡好些，一般宜簡化設置。下游護坡型式一般有： 1）草皮護坡； 2）單層干砌石護坡； 3）卵石或碎石護坡； 4）混凝土框格填石護坡； 5）其他型式。,8/13/2020,3壩面排水,除了干砌石或堆石護坡之外，下游壩坡均須設置壩面排水，排水應包括壩頂、壩坡、壩頭及壩下游等部位的集水、截水和排水措施。同時，壩坡與岸坡連接處也應設排水溝，其集水面積應包括岸坡積水面積在內(nèi)。 壩面排水系統(tǒng)的布置（圖5-27）、排水溝的尺寸和底坡應由計算確定。排水系統(tǒng)應縱橫貫通，有馬道時，縱向排水溝宜設在馬道內(nèi)側，豎向排水溝可每隔50100m設一條。排水溝的橫斷面可用混凝土澆筑或漿砌石砌筑，一般斷面尺寸應不小于深0.2m，寬0.3m。,8/13/2020,壩面排水系統(tǒng)的布置,圖5-27 （單位：m ） 1-壩頂；2-馬道；3-縱向排水溝；4-橫向排水溝；5-岸坡排水溝；6-草皮護坡；7-漿砌石排水溝,8/13/2020,三、壩體排水和反濾層,對滲入壩體內(nèi)的水量。應設置排水設施，將滲水快速，有計劃地排出壩外，以達到降低壩體浸潤線和孔隙壓力，防止?jié)B流逸出區(qū)域產(chǎn)生滲透變形，保證壩坡穩(wěn)定。 壩體排水應滿足如下三點要求： 排水體能自動地向壩外排出全部滲水； 排水體應便于觀測和檢修； 排水體應按反濾要求設計。 常用的排水設