土石壩概述和基本剖面

土石壩

第一節(jié)概述

一、概念：利用當(dāng)?shù)赝潦牧咸钪傻膿跛畨?，又稱當(dāng)?shù)夭牧蠅?。歷史悠久，發(fā)展很快，國(guó)內(nèi)、外廣泛采用。精品課件精品課件精品課件碧口水電站

碧口水電站建在甘肅文縣白龍江。多年平均流量275秒立米，設(shè)計(jì)洪水流量7630秒立米。總庫(kù)容為521億立米，設(shè)計(jì)灌溉面積0.89萬(wàn)畝，裝機(jī)容量30.0萬(wàn)千瓦。主壩壩型為壤土心墻土石壩。最大壩高101米，壩頂長(zhǎng)度297米。主要泄洪方式溢洪道和隧洞。精品課件官?gòu)d水庫(kù)主壩壩型為粘土心墻土壩，最大壩高5米，壩頂長(zhǎng)度299米，壩基巖石為灰?guī)r，壩體工程量228萬(wàn)立米，主要泄洪方式為岸邊溢洪道。官?gòu)d水庫(kù)建在河北懷來(lái)永定河，多年平均流量44.6秒立米，設(shè)計(jì)洪水流量11450秒立米，總庫(kù)容21.9億立米，設(shè)計(jì)灌溉面積150萬(wàn)畝，裝機(jī)容量3.0萬(wàn)千瓦。精品課件密云水庫(kù)

密云水庫(kù)建北京密云潮白河。多年平均流量50秒立米,設(shè)計(jì)洪水流量16500秒立米,總庫(kù)容43.75億立米,設(shè)計(jì)灌溉面積400萬(wàn)畝,裝機(jī)容量8.8萬(wàn)千瓦。主壩壩型為粘土斜墻土壩,最大壩高66米(白河主壩),壩頂長(zhǎng)度960米(白河主壩)。主要泄洪方式為岸邊溢洪道,大壩特點(diǎn)是壩基混凝土墻和灌漿防滲。精品課件岳城水庫(kù)

岳城水庫(kù)建設(shè)地點(diǎn)在河北磁縣，所在河流為漳河，多年平均流量62.2秒立米，設(shè)計(jì)洪水流量19300秒立米，總庫(kù)容10.9億立米，設(shè)計(jì)灌溉面積200萬(wàn)畝，裝機(jī)容量1.7萬(wàn)千瓦。主壩壩型為均質(zhì)土壩，最大壩高53米，壩頂長(zhǎng)度3570米，主要泄洪方式岸邊溢洪道。精品課件精品課件水布埡精品課件南水水電站

南水水電站建在廣東乳源的南水，多年平均流量33.4秒立米，設(shè)計(jì)洪水流量4190秒立米，總庫(kù)容12.18億立米，裝機(jī)容量7.5萬(wàn)千瓦。主壩壩型為粘土斜墻堆石壩，最大壩高81.3米，壩頂長(zhǎng)度215米，主要泄洪方式為隧洞，大壩特點(diǎn)是定向爆破筑壩。精品課件主壩壩型粘土心墻土石壩，最大壩高62米，壩頂長(zhǎng)度591米(主壩)，壩基巖石為砂礫巖，壩體工程量為386萬(wàn)立米。主要泄洪方式岸邊溢洪道。柘林水庫(kù)柘林水庫(kù)建在江西永修，所在河流為修水，多年平均流量256秒立米，設(shè)計(jì)洪水流量18250秒立米，總庫(kù)容71.7億立米，設(shè)計(jì)灌溉面積45萬(wàn)畝，裝機(jī)容量18.0萬(wàn)千瓦。精品課件二、土石壩廣泛應(yīng)用的原因：（1）可以就地取材，可節(jié)省大量鋼材和水泥，免修公路；（2）較能適應(yīng)地基變形，對(duì)地基的要求比砼壩要低；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，便于維修和加高、擴(kuò)建；（4）施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工序少，便于組織機(jī)械化快速施工。優(yōu)點(diǎn)：

壩頂不能過(guò)流，必須另開(kāi)溢洪道，施工導(dǎo)流不如砼壩便利，對(duì)防滲要求高，因?yàn)槠拭娲?，所以填筑量大而且施工容易受季?jié)影響。不足之處：精品課件三、土石壩的工作特點(diǎn)（1）穩(wěn)定方面：不會(huì)沿壩基面整體滑動(dòng)，失穩(wěn)形式主要是壩坡滑動(dòng)或連同部分地基一起滑動(dòng)；（2）滲流方面：壩體為散粒體結(jié)構(gòu)，在上下游水位差作用下經(jīng)壩體和地基向下游滲透，產(chǎn)生滲透壓力和滲透變形，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致壩體失事；（3）沖刷方面：顆粒間粘結(jié)力小，因此土石壩抗沖能力較低；（4）沉降方面：顆粒間存在孔隙，受力后產(chǎn)生沉陷，分為均勻沉降和非均勻沉降；（5）其他方面：冰凍、地震、動(dòng)物筑窩等.精品課件四、土石壩的設(shè)計(jì)要求（1）不允許水流漫頂，要求壩體有一定的超高；（2）滿足滲流要求；（3）壩體和壩基必須穩(wěn)定；（4）應(yīng)避免有害裂縫及必須能抵抗其他自然現(xiàn)象的破壞作用；（5）安全使用前提下，力求經(jīng)濟(jì)美觀。精品課件五、土石壩的類型（1）碾壓式；（2）水力沖填式；（3）水中填土式；（4）定向爆破。1、按施工方法分類：精品課件2、按材料在壩體內(nèi)的配置和防滲體的位置分類（1）均質(zhì)土壩：壩體剖面的全部或絕大部分由一種土料填筑。

優(yōu)點(diǎn)：材料單一，施工簡(jiǎn)單；

缺點(diǎn)：當(dāng)壩身材料粘性較大時(shí)，雨季或冬季施工較困難（2）塑性心墻壩：用透水性較好的砂或砂礫石做壩殼，以防滲性較好的粘性土作為防滲體設(shè)在壩的剖面中心位置，心墻材料可用粘土也可用瀝青混凝土和鋼筋混凝土；優(yōu)點(diǎn)：坡陡，壩剖面較（1）小，工程量少，心墻占總方量比重不大，因此施工受季節(jié)影響相對(duì)較?。?/p>

缺點(diǎn)：要求心墻與壩殼大體同時(shí)填筑，干擾大,一旦建成，難修補(bǔ)；精品課件（3）塑性斜墻壩：防滲體置于壩剖面的一側(cè)。優(yōu)點(diǎn)：斜墻與壩殼之間的施工干擾相對(duì)較小，在調(diào)配勞動(dòng)力和縮短工期方面比心墻壩有利；缺點(diǎn)：上游坡較緩，粘土量及總工程量較心墻壩大，抗震性及對(duì)不均勻沉降的適應(yīng)性不如心墻壩。（4）多種土質(zhì)壩：壩址附近有多種土料用來(lái)填筑的壩。（5）土石混合壩：如壩址附近砂、砂礫不足，而石料較多，上述的多種土質(zhì)壩的一些部位可用石料代替砂料。精品課件圖6-1

碾壓式土石壩類型精品課件圖6-1

碾壓式土石壩類型精品課件壩頂高程＝水庫(kù)靜水位加相應(yīng)的超高，取下列中的最大值設(shè)計(jì)洪水位+正常運(yùn)用條件的壩頂超高正常蓄水位+正常運(yùn)用條件的壩頂超高校核洪水位+非常運(yùn)用條件的壩頂超高正常蓄水位+非常運(yùn)用條件的壩頂超高，再加地震安全加高壩頂高程是指沉陷穩(wěn)定后的，竣工時(shí)的壩頂高程預(yù)留足夠的沉陷超高。壩頂設(shè)防浪墻時(shí)，d為靜水位到墻頂?shù)母卟?。正常情況壩頂應(yīng)高出靜水位0.5m以上，非常情況不低于靜水位。第二節(jié)土石壩的剖面和構(gòu)造一、壩頂高程精品課件1、壩頂超高

其中，hB—爬高，a—安全加高，e—壩前水位因風(fēng)浪引起的壅高。精品課件當(dāng)壩頂上游側(cè)設(shè)有防浪墻時(shí)，壩頂超高可改為對(duì)防浪墻頂?shù)囊?。但此時(shí)在正常運(yùn)用條件下，壩頂應(yīng)高出靜水位0.5m，在非常運(yùn)用條件下壩頂應(yīng)不低于靜水位。壩頂應(yīng)預(yù)留竣工后沉降超高。精品課件取決于交通需要、構(gòu)造要求和施工條件。無(wú)特殊要求時(shí)，壩頂最小寬度：對(duì)于高壩（>70m）可選用10～15m；對(duì)中低壩可選用5～10m。2、壩頂壩頂蓋面材料應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)夭牧锨闆r及壩頂用途確定。宜采用密實(shí)的砂礫石、碎石、單層砌石或?yàn)r青混凝土等柔性材料。精品課件壩頂面可向上下游側(cè)或下游側(cè)放坡。坡度宜根據(jù)降雨強(qiáng)度在2％～3％之間選擇，并應(yīng)做好向下游的排水系統(tǒng)。壩頂上游側(cè)宜設(shè)防浪墻，墻頂應(yīng)高于壩頂1.0～1.2m。防浪墻必須與防滲體緊密結(jié)合，防浪墻應(yīng)堅(jiān)固不透水，其結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)根據(jù)穩(wěn)定強(qiáng)度計(jì)算確定，并應(yīng)設(shè)置伸縮縫做好止水。精品課件3、壩面坡度

取決于壩高、筑壩材料性質(zhì)、運(yùn)用情況、地基條件、施工方法及壩型等因素。(1)均質(zhì)壩的上下游坡度比心墻壩的壩坡緩；(2)粘土斜墻壩的上游坡比心墻的壩坡緩，而下游壩坡可比心墻壩陡些；(3)土料相同時(shí)上游坡緩于下游坡；(4)粘土均質(zhì)壩的壩坡與壩高有關(guān)，壩高越大壩坡越緩；(5)碾壓式堆石壩的壩坡比土壩陡。精品課件土石壩的內(nèi)部構(gòu)造包括：防滲體、排水設(shè)備、反濾層和護(hù)坡。1、防滲體：一般采用塑性、心墻和斜墻，均由滲透系數(shù)較小的粘性土料構(gòu)成，其尺寸和結(jié)構(gòu)需滿足減小滲透量、降低浸潤(rùn)線和控制滲透坡降的要求。其種類有：粘性土心墻（圖6-3）、粘性土斜墻（圖6-4，6-5）、粘性土斜心墻（圖6-6）、瀝青混凝土防滲墻(圖6-7)二、壩的內(nèi)部構(gòu)造精品課件土質(zhì)防滲體斷面應(yīng)滿足滲透比降、下游浸潤(rùn)線和滲透流量的要求。應(yīng)自上而下逐漸加厚，頂部的水平寬度不宜小于3.0m。底部厚度斜墻不宜小于水頭的1/5，心墻不宜小于水頭的1/4。土質(zhì)防滲體頂部在正常蓄水位或設(shè)計(jì)洪水位以上的超高。非常運(yùn)用條件下防滲體頂部不應(yīng)低于非常運(yùn)用條件的靜水位。精品課件圖6-3

粘土心墻壩(突出心墻)精品課件精品課件精品課件精品課件精品課件2、排水設(shè)備主要作用：降低壩體浸潤(rùn)線，有利于下游壩坡穩(wěn)定并防止土壩可能出現(xiàn)的滲透破壞。型式：貼坡排水、棱體排水、褥墊排水、混合排水精品課件（1）貼坡排水（圖6-8）：又稱表層排水。設(shè)置在下游壩坡底部，由1~3層堆石或砌石構(gòu)成，在石塊與壩坡之間應(yīng)設(shè)反濾層；特點(diǎn)：形式簡(jiǎn)單，省料且易于檢修，可防止?jié)B透破壞。因未伸入壩體。但不能降低浸潤(rùn)線，且防凍性較差。適用：中小型且下游無(wú)水的均質(zhì)壩及防滲體浸潤(rùn)線較低的中等高度的土壩。圖6-8

貼坡排水精品課件（2）棱體排水（圖6-9）：在下游壩腳處用塊石堆成棱體，需設(shè)反濾層。特點(diǎn)：可降低浸潤(rùn)線，防止壩坡凍脹和滲透變形，保護(hù)下游壩腳不受尾水淘刷且有支持壩體增加其穩(wěn)定的作用，是一種可靠的排水型式。但石料用量大，費(fèi)用高，檢修困難。適用：較高的土壩及石料較多的地區(qū)。精品課件（3）褥墊排水（圖6-10）：用塊石、礫石平鋪在靠下游側(cè)的壩基上，并在其周圍布置反濾層而構(gòu)成的水平排水體，伸入壩體長(zhǎng)度1/3~1/4壩底寬。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。適用:下游無(wú)水或水位較低的情況.精品課件（4）混合式排水（圖6-11）：將上述幾種排水混合使用。精品課件*反濾層（圖6-12）:設(shè)在滲透坡降較大,流速較高,土壤易于變形的滲流出口處或進(jìn)入排水處.作用:濾土、排水。防止土體在滲流作用下發(fā)生滲透變形.組成:二至三層粒徑不同的砂、石料鋪筑而成，層面與滲流方向盡量垂直，小粒徑→大粒徑。圖6-12

反濾層精品課件壩的反濾層必須符合下列要求：1、使被保護(hù)土不發(fā)生滲透變形2、滲透性大于被保護(hù)土能通暢地排出滲透水流3、不致被細(xì)粒土淤塞失效反濾層每層的厚度應(yīng)根據(jù)材料的級(jí)配、料源、用途、施工方法等綜合確定。人工施工時(shí)，水平反濾層的最小厚度可采用0.3m；垂直或傾斜反濾層的最小厚度可采用0.5m。采用機(jī)械施工時(shí)最小厚度應(yīng)根據(jù)施工方法確定。精品課件3、護(hù)坡：占總體造價(jià)的10%