河海大學(xué)水利水工建筑物復(fù)試-土石壩

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上土 石 壩一、 土石壩得以廣泛應(yīng)用和發(fā)展的主要原因（優(yōu)點(diǎn)）是：(1)可以就地、就近取材、節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運(yùn)輸量。(2)能適應(yīng)各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。 (3)大容量、多功能、高效率施工機(jī)械的發(fā)展，提高了土石壩故施工質(zhì)量，加快了進(jìn)度，降低了造價(jià)，促進(jìn)了高土石壩建設(shè)的發(fā)展。 (4)由于巖土力學(xué)理論、試驗(yàn)手段和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，提高了大壩分析計(jì)算的水平，加快了設(shè)計(jì)進(jìn)度，進(jìn)一步保障了大壩設(shè)計(jì)的安全可靠性。 缺點(diǎn)：（1）壩體不能泄流，需另開(kāi)溢洪道 （2）施工導(dǎo)流不便，增加了工程造價(jià) （3）壩體斷面大，涂料填筑質(zhì)量易受氣候影響，給施工帶來(lái)不便，甚至延長(zhǎng)

2、工期，增加造價(jià)二、土石壩的類型 按照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類，碾壓式土石壩可分為以下幾種主要類型： (1)均質(zhì)壩。壩體主要由一種土料組成同時(shí)起防滲和穩(wěn)定作用。 (2)土質(zhì)心墻壩。由相對(duì)不透水或弱透水土料構(gòu)成中央防滲體而以透水土石料組成壩殼 (3)土質(zhì)斜去墻壩。由相對(duì)不透水或弱透水土料構(gòu)成上游防滲體，而以透水土石科作為下游支撐體 (4)多種土質(zhì)壩。壩體由多種土料構(gòu)成，以細(xì)粒土料建成中央或靠近上游的防滲體壩體其它部位則由各種粗粒土料構(gòu)成 (5)人工材料心墻壩。中央防滲體由瀝青混授土或混凝土、鋼筋混凝土構(gòu)成，壩殼由透水或半透水土石料組成滲流分析的水力學(xué)方法和流網(wǎng)法 (一)水力學(xué)方法水

3、力學(xué)方法可用來(lái)近似確定浸潤(rùn)線的位置，計(jì)算滲流流量、平均流速和坡降。(二)流網(wǎng)法 流網(wǎng)法是一種圖解法。四、土壩的滲流變形及其防護(hù) (一)滲流變形形式(1) 管涌。指壩體和壩基土體中部分顆粒被滲流水帶走的現(xiàn)象。 (2) 流土。指在滲流作用下，粘性土及均勻無(wú)粘性土體被浮動(dòng)的現(xiàn)象。 (3) 接觸沖刷。指細(xì)粒土(砂土或粘土)與粗粒土交界面上，細(xì)粒土被滲流水沖動(dòng)發(fā)生破壞的現(xiàn)象。此時(shí)滲流方向與交界面平行。 土石壩的防滲設(shè)計(jì)在于選擇好筑壩土料以及壩的防滲結(jié)構(gòu)形式、過(guò)渡區(qū)和排水反濾等，以防止?jié)B流變形對(duì)壩的危害。防滲體用以控制滲流，減小逐出坡降和滲流量。過(guò)渡區(qū)用以實(shí)現(xiàn)心墻或斜墻等防滲體與壩殼土料的可靠連接，并防止

4、滲流變形。反濾則是實(shí)現(xiàn)壩體、壩基與排水的連接，防止管涌與流土。(二)滲流變形的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn) (1)管涌。取決于土的顆粒組成和滲流坡降。(2)流土。土石壩的穩(wěn)定分析一、概述作為穩(wěn)定分析基礎(chǔ)的土的強(qiáng)度與破壞理論，目前獲得比較廣泛應(yīng)用的是摩爾一庫(kù)倫理論，摩爾認(rèn)為，土體主要發(fā)生剪切破壞，破壞面上法向應(yīng)力和剪應(yīng)力之間存在一定的函數(shù)關(guān)系土的抗剪強(qiáng)度有兩種計(jì)算方法：總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法。三、穩(wěn)定分析方法 (一)簡(jiǎn)單條分法瑞典圓弧法瑞典圓弧法假定土坡失穩(wěn)破壞可簡(jiǎn)化為一平面應(yīng)變問(wèn)題，破壞滑動(dòng)面為一圓弧形面，將面上作用力相對(duì)于圓心形成的阻滑力矩與滑動(dòng)力矩的比值定義為土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。計(jì)算時(shí)將可能滑動(dòng)面以上的土體劃分

5、成若干鉛直土條，略去土條間相互作用力的影響(二)簡(jiǎn)化的畢肖普(Bishop)法 簡(jiǎn)單條分法不滿足每一土條力的平衡條件，一般使計(jì)算出的安全系數(shù)偏低，為使問(wèn)題可解，畢肖普假設(shè)可略去土條間的切向力xi，故稱簡(jiǎn)化的畢肖普法(三)折線滑動(dòng)面與復(fù)式滑動(dòng)面的穩(wěn)定分析無(wú)粘性土的壩坡：心墻壩的上、下游壩坡、斜墻壩的下游壩坡、斜墻的上游保護(hù)層以及保護(hù)層連同斜墻的滑動(dòng)，常形成折線形的滑動(dòng)面。四、提高土石壩抗滑穩(wěn)定性的工程措施1、壩腳加壓重或放緩壩坡2、加強(qiáng)防滲導(dǎo)滲措施3、加固地基三、反濾料、過(guò)渡料及排水材料 應(yīng)采用質(zhì)地致密堅(jiān)硬，具有高度抗水性相抗風(fēng)化能力的材料，風(fēng)化料一般不能用作反濾料。宜盡用天然砂礫料篩選。沒(méi)有天

6、然砂礫料時(shí)宜選用抗水性和抗風(fēng)化性能力強(qiáng)的母巖材料土石壩的構(gòu)造一、防滲體 (一)土質(zhì)防滲體防滲體：是指這部分土體比壩殼其他部分更不透水，它的作用是控制壩體內(nèi)浸潤(rùn)線的位置并保持滲流穩(wěn)定。防滲體的主要結(jié)構(gòu)形式為心墻和斜墻。心墻和斜墻的厚度，決定于土料的容許坡降。防滲體頂部在靜水位以上,心墻、斜墻與壩殼和截水槽與壩基透水層之間以及下游滲流逸出處，都必須設(shè)置反濾層。 (二)瀝青混凝土防滲墻 瀝青混凝土具有較好的塑性和柔性，滲透系數(shù)約為10-7一10-10cm/s，所以防摻和適應(yīng)變形的能力均較好產(chǎn)生裂縫時(shí)，有一定的自行愈合的功能，而且施工受氣候的影響也小，故適于用作土石壩的防滲體材料。瀝青混凝土防滲體可作

7、成斜墻或心墻。二、壩頂和護(hù)坡 (一)壩頂 壩頂可采用碎石、單層砌石、瀝青或混凝土路面。 (二)護(hù)坡 上游護(hù)坡的常用形式為砌石或堆石 土石壩下游壩面除排水棱體外需全部護(hù)砌。為避免雨水漫流沖刷壩坡坡面三、壩體排水和反濾層土石壩滲流控制的基本原則是防、排結(jié)合，排水和反濾是其重要的組成部分。排水的作用是：控制和引導(dǎo)滲流，降低浸潤(rùn)線，加速孔隙水壓力消散，以增強(qiáng)壩的穩(wěn)定保護(hù)下游壩坡兔遭凍脹破壞。反濾層作用：濾土排水，保護(hù)滲流出口，防止壩體和壩基發(fā)生管涌、流土等不利滲透變形。 (一)壩體排水(1)棱體排水。又稱濾水壩趾，它是在下游壩腳處用塊石堆成的棱體1）、注意：棱體與壩體以及土質(zhì)地基之間均應(yīng)設(shè)反濾層。在棱

8、體上游坡腳處應(yīng)盡量避免出現(xiàn)銳角。2）、特點(diǎn)：可降低浸潤(rùn)線，壩坡凍脹和滲透變形，防止保護(hù)下游壩腳不受尾水淘刷支持壩體和增加壩體穩(wěn)定石料用量大，費(fèi)用高，檢修困難。3）、適用：較高的土壩及石料較多的地區(qū)。(2)貼坡排水。又稱表面排水，1）、形式：用一二層堆石或砌石加反濾層直接鋪設(shè)在下游壩坡表面不伸入壩體的排水設(shè)施2）、優(yōu)缺點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，用料節(jié)省，施工方便，易于檢修。但不能降低浸潤(rùn)線，且易固冰凍而失效。（3）褥墊排水：1)用塊石、礫石平鋪在靠下游側(cè)的壩基上2）特點(diǎn)：下游無(wú)水時(shí)，能有效降低浸潤(rùn)線，有助于壩基排水，但對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性較差，當(dāng)下游水位高于排水設(shè)備時(shí)，降低浸潤(rùn)線的效果明顯降低，我國(guó)應(yīng)用較少

9、。（4）混合式排水：將上述幾種排水混合使用。四. 裂縫處理 1)對(duì)表面裂縫，先用砂土填塞，再以低塑性粘性土封填、夯實(shí)。對(duì)深度不大的裂縫，也可將裂縫部位的土體挖除。 2)對(duì)深部裂縫，可進(jìn)行程漿處理。3)對(duì)嚴(yán)重的裂縫，可在壩內(nèi)做混凝土防滲墻(參見(jiàn)本章第八節(jié))。土石壩的壩基處理處理的主要要求是：控制滲流，減小滲流坡降，避免管涌等有害的滲流變形，控制滲流量；一、巖基處理當(dāng)巖基上的覆蓋層較薄時(shí)，只需將防滲體座落在巖基上形成截水槽 防滲體與基巖的接觸面要求結(jié)合緊密，一般設(shè)。 帳幕灌漿，用以提高其不透水性、強(qiáng)度和完整性，減小慘流坡降，減少滲漏損失。 對(duì)斷層破碎帶等不良地質(zhì)構(gòu)造。處理方法可采用水泥或化學(xué)材料灌

10、漿、混凝土塞、混凝土防滲墻，或加寬心墻，加設(shè)防滲鋪蓋，作好排水反濾等用以阻截滲流，防止管涌和溶蝕。二、砂礫石壩基處理1、砂礫石地基特點(diǎn)：承載力一般也是足夠的；而且壓縮性不大。在砂礫石地基上建壩的主要問(wèn)題是進(jìn)行滲流控制，解決方法是做好防滲和排水，2、主要措施：1）粘土截水墻；深度由透水層決定寬度由滲流坡降決定當(dāng)壩基砂礫石層不太深厚時(shí)，截水槽是最為常用而又穩(wěn)妥可靠的防滲設(shè)施。2) 砼防滲墻；深厚砂礫石地基采用混凝土防滲墻是比較有效和經(jīng)濟(jì)的防慘設(shè)施3）帷幕灌漿； 4）防滲鋪蓋 用粘性土料修筑鋪蓋與壩身防滲體相連接，并向上游延伸至要求的長(zhǎng)度，也是土石壩常用的防滲設(shè)施。鋪蓋的作用是延長(zhǎng)滲徑（不能完全截?cái)酀B流），從而使壩基滲漏損失和滲流坡降減小至容許范圍以內(nèi)。5）下游排水減壓設(shè)施6）蓋重反壓三、細(xì)砂、軟粘土和濕陷性黃土壩基處理1、細(xì)砂等易液化土壩基砂土層薄時(shí)：挖除在易液化土層的人工加密措施中，對(duì)淺層土進(jìn)行表面振動(dòng)加密砂土層較厚：對(duì)深層土則以振沖、強(qiáng)夯等方法較為經(jīng)濟(jì)和有效。用上下游截水墻或板樁封閉砂井：在壩址處降低滲透壓力2、軟粘上壩基必須做時(shí)可