河海大學(xué)水利水工建筑物復(fù)試

本文格式為Word版，下載可任意編輯——河海大學(xué)水利水工建筑物復(fù)試土石壩

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，給施工帶來不便，甚至延長(zhǎng)工期，

增加造價(jià)

二、土石壩的類型

依照土料在壩身內(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

水力學(xué)方法可用來近似確定浸潤(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?jié)B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

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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。宜盡用自然砂礫料篩選。沒有自然砂礫料時(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，都必需設(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：

①控制和引導(dǎo)滲流，降低浸潤(rùn)線，加速孔隙水壓力消散，以加強(qiáng)壩的穩(wěn)定②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。在棱體上游坡腳處應(yīng)盡量避免出現(xiàn)銳角。

2）、特點(diǎn)：①可降低浸潤(rùn)線，②壩坡凍脹和滲透變形，③防止保護(hù)下游壩腳不受尾水淘刷④支持壩體和增加壩體穩(wěn)定⑤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，施工便利，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。（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

①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②防滲體與基巖的接觸面要求結(jié)合緊湊，一般設(shè)。

③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。④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；①深度由透水層決定②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⑴砂土層薄時(shí)：①挖除

②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

⑵砂土層較厚：

①對(duì)深層土則以振沖、強(qiáng)夯等方法較為經(jīng)濟(jì)和有效。②用上下游截水墻或板樁封閉③砂井：在壩址處降低滲透壓力2、軟粘上壩基

必需做時(shí)可采用以下措施

①對(duì)埋藏淺的軟粘