土石坝的剖面与构造

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1、第二节土石坝的剖面与构造一、土石坝的剖面一、土石坝设计内容、步骤1.剖面设计包括：坝顶高程、坝顶宽度、坝体坡度以及防渗体和排水设备等。2.设计步骤：●坝型比选；●拟定坝的各部分尺寸；●进行渗透、稳定、沉陷计算；●细部构造设计，地基处理设计；●计算V，取最优方案。R坝顶超高计算图一、坝顶高程▽坝顶＝▽静水位+d（坝顶超高）:●按四种条件计算，取最大值：①▽坝顶＝▽设计+d正常；②▽坝顶＝▽正常+d正常；③▽坝顶＝▽校核+d非常；④▽坝顶＝▽正常+d非常+△A地震。●设防浪墙时，为对▽防浪的要求，正常条件下▽坝顶应高出静水位0.5m，非常条件下▽坝顶

2、≮▽静水位。●超高d的计算d=R+e+A（1）式中R——波浪爬高，m；e——风浪壅高，m；A——安全加高，m，根据坝的级别采用。坝的级别1234、5正常运行1.501.000.700.50非常运行（a）山区，丘陵区0.700.500.400.30非常运行（b）平原，滨海区1.000.700.500.30●R和e的计算可按土石坝规范推荐的公式计算。对中、小型，R+e可按坝前水库吹程D作近似估计，见下表。对于非常光滑的坝坡面，波浪爬高宜增大50%。●竣工时的坝顶高程应预留足够的沉降量。根据工程经验，预留沉降量为1%H。●地震涌浪高△A地震＝0.5～1.5m水

3、库吹程D（km）正常波浪爬高R+e（m）最小波浪爬高R+e（m）<1.61.20.91.61.51.24.01.81.58.02.41.816.03.02.1二、坝顶宽度规范规定：高坝b=10～15m；中、低坝b=5～10m。三、坝坡坝坡与坝型、坝高、筑坝材料、坝基性质以及施工方法有关，一般参照工程实践类比拟定，然后核算、修改确定。在满足稳定的前提下，尽可能陡以节约工程量。（1）上游坝坡比下游缓——上游坝坡长期处于饱和状态，水库水位也可能快速下降。（2）斜墙坝的上游坝坡较心墙坝为缓——土质防渗体斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性控制，下游坝坡相反。（

4、3）变坡与不变坡——粘性土料的稳定坝坡上部陡，下部缓，每隔10～30m，逐段放缓，相邻坡率差值取0.25或0.5；原则：砂土和堆石的稳定坝坡为一平面，可采用均一坡率；在高烈度地震区可采用上缓下陡的坝坡。（4）均质坝放缓下游坝坡——透水性大，为维持渗流稳定。（5）坝基和坝体土料沿坝轴线分布不一致时，分段采用不同坡率，设过渡区，坝坡缓慢变化。●中、低均质坝，平均为1：3。●土质心墙坝，下游为堆石1：1.5～1：2.5，采用土料1：2.0～1：3.0；上游采用堆石1：1.7～1：2.7，采用土料1：2.5～1：3.5。●斜墙坝下游可略陡；上游可略缓，石质放缓0

5、.2，土质放缓0.5。●面板堆石坝，上游1：1.4～1：1.7；下游1：1.3～1：1.4，卵砾石1：1.5～1：1.6，H＞110m时，适当放缓。2.坝坡初选马道：设在变坡处—拦截雨水，防止冲刷坝面，交通、检修、观测，增加稳定。上游除观测需要外，趋向不设马道，下游坝坡也不设或少设。在坝坡上设置斜马道效果良好，对坝面交通极为有利，设Z字形上坝公路，避免岸坡开挖道路。宽度按用途确定，b≮1.5m。二、土石坝的构造土石坝的构造主要包括坝顶、护坡、防渗体和排水设施等四个部分。一、防渗体按防渗体材料可分为：土质防渗体：粘性土心墙和斜墙等；非土质材料防渗体：沥青混

6、凝土、钢筋混凝土心墙、斜墙、面板和复合土工膜等。1．土质防渗体实践证明：土质防渗体的断面及厚度取决于防渗体土料的允许比降，在设计中通常采用渗流平均允许比降[J]作为控制条件；允许比降最大作用水头H与允许比降的比值：T=H/[J]。工程中：理论计算的防渗体断面可能太薄，其对抗震抗裂不利。为此，根据实际工程经验提出的允许比降：心墙不宜大于4.0，斜墙不宜大于5.0据此求出土质防渗体底部的厚度。土质防渗体顶部最小厚度宜取3.0m。心(斜)墙顶部、上游墙面应设保护层，其厚度不得小于1.0m。土质防渗体与坝壳的上、下游接触面，如不能满足反滤要求，均须设置反滤层。土

7、质防渗体坝（a）粘土心墙坝；（b）粘土斜墙坝2．非土质材料防渗体（1）沥青混凝土防渗体沥青混凝土具有:塑性和柔性好；防渗性能较好。渗透系数约10-7～10-10cm/s；厚度通常取40～125cm。对于中低坝，其底部厚度可采用坝高的1/40～1/60，顶部但不应小于30cm。沥青混凝土斜墙坝：沥青混凝土斜墙做成双层式，即在两层沥青混凝土防渗层之间夹一层由贫沥青混凝土铺成的排水层，其作用是排除渗过首层防渗层的渗水。近年来许多工程都倾向于采用简单的单层式沥青混凝土斜墙。沥青混凝土面板构造1-沥青砂胶；2-沥青砂浆；3-沥青混凝土（分3层浇筑）；4-排水层；5

8、-沥青混凝土（分2层浇筑）；6-整平层；7-沥青砂浆；8-碎石垫层；9-混凝土截