浅谈土石坝若干问题

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1、浅谈土石坝设计若干问题张胜东（兵团勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830002）摘要：首先对土石坝的垄本情况做了介绍，依据土石坝破坏资料的统计分析，大多数屈于勘测设计方面的原因，结合勘测设计实践经验，针对土石坝勘测设计方面存在的问题，然后从土石坝的结构设计、土料选取及其发展趋势等方面进行分析，指出问题所在，并捉出相应的改进措施。关键词：土石坝；设计；土料选取；措適1土石坝的基本情况土石坝是用土、砂、砂砾、石料等当地材料分层碾压而成的拦河坝。在国内外拦河坝中，土石坝数量首屈一指。据不完全统计，全世界坝高超高15m的土石坝有29000多座，我国各种坝高拦河坝共冇86000多座，其中土石

2、坝占90%以上。土石坝得到广泛发展的理由：①可就地取材，节省水泥、钢材、木材等；②随着土力学理论发展和土石坝工程经验的积累，防渗土料已山粘土壤土等传统细料扩展到黄土、坡残积土、砾石土等，随着人功率振动碾的问世，坝壳石料的采用也由新鲜坚驶直至软岩，以及基坑挖出石渣，均可用振动碾压密实，可避免早期面板堆石坝由于用抛填法填筑堆石料，蓄水后在水压作用下堆石沉降，使面板破裂，产生漏水事故；③对坝基要求相対低，无论承载力或抗剪强度都比对混凝土坝要求低，可修在土基、砂砾其至深厚砂砾基上，而混凝土坝难以做到；④近年人型土方机械出现，使修建碾压式土石坝，从开挖、运输到碾压都能采用人规模机械化施工

3、，加快施匸进度，缩短建设工期，提高经济效益;⑤在一燉情况下，尤其在覆盖层较深时，土石坝造价往往低于混凝土坝。目前，在美国等发达国家，已建土石坝儿乎是絵坝的100倍。在我国，现有大坝&7万多座，其中90%以上也是土石坝。根据对以往土石坝破坏资料的统计分析,属于勘测设计方而原因的在国内外均占40%以上。因此，就十•石坝设计方而的有关问题展开探讨和交流无疑是有益的。2结构设计根据国内外部分已建和在建土石坝的设计、运行悄况以及沟后面板坝失事等教训，对土石坝结构设计提出以卜儿点看法：2.1简化坝体结构2.1.1面板坝对这种坝型的设计，国内与国外在结构上差别很大。国外一般仅增设砾卵石排水层

4、，而国内在面板与坝体砂砾Z间，除排水层外，还设置了热层、过渡层、反滤层等，达4〜5层之多。而且，有的还在下游坝脚设置反滤排水坝址。这些面板坝的设计町能是没有完全恰当分析青海沟后而板坝失事的原因，而是将坝体作为类似心墙坝的渗流场设计的结果。实际上而板坝下游出现渗漏同心墙坝的渗漏相比，其重要性人不相同。不应忽视面板冇效截断渗流的防渗作用，而使得坝体断面过分复杂。坝体结构合理的分区，应在面板下设置垫层区与倾向上游的坝体排水区，但垫层与排水层、排水层与砂砾石坝体之间，均不需再设反滤层，下游也不必另设滤水坝址。2.1.2心墙坝过去在粘土心墙的上游侧，通常也设置反滤层（或称过渡带），其层数

5、和每层材料的级配均与下游反滤层相同，其日的是防止心墙土料颗粒在库水位降落时向上游移动，进入上游坝壳的沙石空隙中。而在实际运行中，当库水位降落时，自心墙内渗入的水量很小，而且粘土料经过压实后有一定的强度,在单纯的重力作用下，粘土颗粒一般没有向上游移动的趋势°同时,向上游侧渗水的渗透梯度一般均小于1，而且渗流速度很小，不致于使心墙土粘粒大量移动。为了简化上游反滤，首先减小其厚度,进而将其简化为由粒径小于150mm的碎石料组成的过渡带,其颗粒纽成不需要符合任何反滤料的纽成原则。实践证明,对于用粘粒含量大于30%,教性指数人于6的粘性土料填筑的心墙，采用碎石料过渡带是足够的。当心墙十•

6、料为非赠性粉质砂或塑性指数小于6的低塑性的粘质粉土时,在渗水和重力的共同作用下，心墙上游而的土颗粒有可能随着库水位迅速消落而移动并进入过渡帯的大空隙中。因此,当坝前水位经常波动，如抽水蓄能电站的蓄水池或心墙较薄R上游面很陡时，则应设置一个合格的反滤带，具颗粒组成则要求符合反滤料的主要指标。2.2优化防浪墙设计近年來，许多设讣者设计出来的防浪墙底部均高于正常蓄水位，甚至高于设计洪水位。显然这乂可能强调了沟后坝坝顶防浪墙设计的某些教训。应慎重指出，该坝防浪墙止水结构的设计与施工，根木不能起到良好的防渗效果。坝顶防浪墙应按挡水原则设计，早期较低的坝，墙高-•般不超1.2m。但随着坝高

7、不断增尢目前墙高一般可采用4〜6m（最高可达7〜8m）。结构型式可采用上游高、下游低的“双墙”或“U”型墙，以达到最大可能减少坝体工程量，节约投资的目的°此时，防浪墙与而板的所有连接缝及止水,M按周边缝的原则进行设计与施工。周边缝在国内已冇很成熟的设计经验,从英扌当水防渗的效果来看，不应怀疑防浪与面板连接缝的安全性。2.3改进土石坝与碗建筑物接触处的处理过去设计耍求殓建筑物要伸入到土石坝一定深度，以增长渗径。基于这种考虑，在土石坝内埋设的磴输水洞，普遍要求沿洞外壁设置足够宽度的多道防渗截水环