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1、水库土石坝设计关键技术探究【摘要】在现代施工技术中,土石坝和堆石坝是较经济的,劳动消耗量较小,运行上也较为安全可靠。本文介绍了水库土石坝的基本特征，分析研究了水库土石坝设计关键技术。【关键词】水库土石坝设计关键技术中图分类号：TV62文献标识码：A文章编号：土石坝最早是单独的土坝和石坝在逐渐演变过程中发挥各自优势后才形成的。由于土坝坝料的颗粒细、渗透性小、土质软、需要断面大，石坝的颗粒粗、透水性强、强度高、需要断面小，若将两者混合，就能发挥各自优势，于是产生了当代土石坝。一般当石料占坝料的50％以上，称为堆石坝，其它由不同比例土石混合组成的均称为
2、土石坝。土石坝以其发展快、应用广等特点成为了世界坝工建设中一种重要的坝型。土石坝大多就地取材,因此成本低、适应性强,在此基础上又有较好的抗震性,寿命较长,所以在我国广泛应用。我国水库应用广泛,土石坝就地取材、造价低廉,又有较好的抗震性,使用寿命较长,不拘泥于地质条件。在我国土石坝水库的比例大于95%。一、水库土石坝的基本特征土石坝是用土、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,8土石坝数量最多。据不完全统计,全世界坝高超过15m的土石坝有29000多座,我国各种高拦河坝共有86000多座,其中土石坝占90%以上。土石坝得到
3、广泛发展的原因：可就地取材,节省水泥、钢材、木材等；随着土力学理论发展和土石坝工程经验的积累,防渗土料已由粘土壤土等传统细料扩展到黄土、坡残积土、砾石土等,随着大功率振动碾的问世,坝壳石料的采用也由新鲜坚硬直至软岩,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；对坝基要求相对低,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、砂砾甚至深厚砂砾基上,而混凝土坝难以做到；近年大型土方机械出现,使修建碾压式土石坝,从开挖、运输到碾压都能采用大规模机械化施工,
4、加快施工进度,缩短建设工期,提高经济效益；在一般情况下,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,已建土石坝数量几乎是砼坝的100倍。在我国,现有大坝8.7万多座,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,属于勘测设计方面原因的在国内外均占40%以上。因此,就土石坝设计方面的有关问题展开探讨和交流无疑是有益的。二、水库土石坝设计关键技术土石坝的设计重点在于预防险情、除险加固。81、复核洪汛数据我国水库土石坝建设不规范，常出现洪汛预测不准的情况，因此要在设计与计算的过程中，注重复核洪汛数据。（1）要
5、重视实际监测。对于修建土石坝水库地区的水文资料应当充分利用，不仅要利用已有的历史水文资料，还要重视实际监测，其内容包括洪水汛期、年降水量、暴雨量等洪汛数据。（2）要注重数据合理。在得到资料后，在设计计算过程中，要根据获得的基本资料和相关计算方法得出相关参数。这些相关参数都应进行进一步的分析与检查，保证其合理。对于补充的洪汛资料，需要分析和论证，保证其有重现期，和本地实际得出的洪汛信息的调查相比较，检查合理性。（3）要进行数据复核。要保证资料的复核与数据的复核。尤其是洪汛资料和流域特征等对最终数据影响比较大的内容，要格外注意，保证不发生系统性的错误
6、，也要保证错误的及时改正。（4）要挑选相适应的标准。在保证洪汛数据合理、准确后，就要比照数据与建筑物级别，挑选相适应的抗洪标准。这个过程要严格按照国家指标进行，对其质量、用材等进行进一步确认，要校准洪水、洪峰流量与洪量，作为设计水库特征的依据。8（5）要适当考虑当地环境。除了参考数据以外，还要适当考虑当地环境。水库地理特征明显、水域十分重要的地区，或者一旦土石坝溃坝将会对下游地区造成巨大影响的，为了确保该地区的安全，应该考虑按照可能最大洪水（PMF）的级别作为洪水标准，如果预定设计在2-4级建筑物的标准，可适当提高1-2级。2、提高抗震性地震灾害
7、是造成土石坝溃坝的一大原因，且造成的结果通常十分严重。因此抗震性也是土石坝设计的重要内容。（1）应当复核地质条件。要实际监测当地的地质环境，取得地质资料。其内容包括地震带、断层交汇带、密集缝隙区等地质环境，并且要考虑河床自身的条件，如河床土质、是否缓倾、土层质量、是否架空、地基是否沉降等内容，另外由于土石坝大多就地取材，要考虑到当地土石质量，如是否有水溶性岩石等。（2）要重视分析。在得到上述材料后，应当对土石坝的抗震性进行静动力分析，主要方法如拟静力法，考虑到条块水平地震惯性、设计烈度、动态分布系数等；也可以利用动力法，考虑震前坝体初始状态，通过
8、非线性应力的应变关系来得出结论。此外要考虑到土石坝地震的永久变形和残余变形。（3）要核准数据。8在根据上述材料得出相关数据后，要严格按照
