高职高专水工建筑物教案土石坝.doc

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1、教学内容板书或旁注第四章土石坝§4-1土石坝的特点和类型一、土石坝的特点和设计要求分析土石坝的四大问题（1）稳定方面。土石坝不会产生水平整体滑动。土石坝失稳的形式，主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动。（2）渗流方面。土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。渗流不仅使水库损失水量,还易引起管涌、流土等渗透变形。坝体内渗流的水面线叫做浸润线。浸润线以下的土料承受着渗透动水压力，并使土的内磨擦角和粘结力减小，对坝坡稳定不利。（3）冲刷方面。土石坝为散粒体结构，抗冲能力很低；l工程措施：①在土石坝上下游坝坡设置护坡，坝顶及下游坝面布置排水措施，以免风浪、雨水及气温变化带来

2、有害影响；②坝顶在最高库水位以上要留一定的超高，以防止洪水漫过坝顶造成事故；③布置泄水建筑物时，注意进出口离坝坡要有一定距离，以免泄水时对坝坡产生淘刷。（4）沉陷方面。由于土石料存在较大的孔隙，且易产生相对的移动，在自重及水压力作用下，会有较大的沉陷。为防止坝顶低于设计高程和产生裂缝，施工时应严格控制碾压标准并预留沉陷量，使竣工时坝顶高程高于设计高程。可按坝高的（1～2）％预留沉陷值。二、土石坝的类型（一）按坝高分类土石坝按坝高可分为：高度在30m以下的为低坝，高度在30~70m之间的为中坝，高度超过70m的为高坝。土石坝的坝高均从清基后的地面算起。（二）按施工方法分类（1）碾

3、压式土石坝。（2）水力冲填坝。（3）水坠坝。（4）水中填土坝或水中倒土坝。（5）土中灌水坝。第页（6）定向爆破堆石坝。（三）按坝体材料的组合和防渗体的相对位置分类1．土坝（1）均质坝：（2）粘土心墙坝和粘土斜墙坝：（3）人工材料心墙和斜墙坝：（4）多种土质坝：2．土石混合坝上述多种土质坝中，粗粒土改用砂砾石料筑成的坝，或用土石混合在一起的材料筑成的坝，称为土石混合坝。3．堆石坝除防渗体外，坝体的绝大部分或全部由石料堆筑起来的称为堆石坝第页教学内容板书或旁注§4-2土石坝的剖面与构造一、坝顶高程l坝顶高程根据正常运用和非常运用的静水位加相应的超高Y予以确定。l计算情况：①设计洪水

4、位+正常运用情况的坝顶超高；②校核洪水位+非常运用情况的坝顶超高；最大值为坝顶高程③正常高水位+非常运用情况的坝顶超高+地震安全加高l坝顶设防浪墙时，超高值Y是指静水位与墙顶的高差。l计算的坝顶高程是指坝体沉降稳定后的数值。lY按下式计算。Y=R+e+A(4-2)式中R——波浪在坝坡上的最大爬高，m;e——最大风壅水面高度，即风壅水面超出原库水位高度的最大值，m;Hm——坝前水域平均水深，m;K——综合摩阻系数，其值变化在（1.5～5.0）之间，计算时一般取K=3.6;——风向与水域中线（或坝轴线的法线）的夹角，度；v0、D——第页计算风速和风区长度，见第二章；A——安全加高，

5、m;根据坝的等级和运用情况，按表4-1确定。l波浪爬高:波浪沿建筑物坡面爬升的垂直高度（由风壅水面算起）称为波浪爬高，波浪爬高R的计算，土石坝设计规范推荐采用蒲田试验站公式，其具体计算方法如下：（1）计算波浪的平均爬高：当坝坡系数m=1.5～5.0时，平均爬高计算公式：式中——斜坡的糙率渗透性系数——经验系数，由计算风速v0(m/s)、水域平均水深（m）和重力加速度g组成的无维量；m—单坡的坡度系数，若单坡坡角为，则m=ctg；、——平均波高和波长，m;薄田试验站的波高和波长计算：1）平均波高hm用式计算：2）平均波长Lm由平均周期Tm和平均水深Hm按下述理论公式计算：平均周期

6、Tm=4.438当0.5时，称为深水波，其波长与周期有关：当<0.5时，称为浅水波，其波长与周期和水深有关：第页（2）计算设计爬高值R：不同累计频率的爬高与的比，可根据爬高统计分布表确定。当风向与坝轴的法线成一夹角时，波浪爬高应乘以折减系数,其值由表确定。二、坝顶宽度坝顶宽度应根据运行、施工、构造、交通和人防等方面的要求综合研究后确定。坝顶宽度应按照交通规定选定。当无特殊要求时，高坝的坝顶最小宽度可选用10～15m，中低坝可选用5～10m。坝顶宽度必须考虑心墙或斜墙顶部及反滤层布置的需要。在寒冷地区，坝顶还须有足够的厚度以保护粘性土料防渗体免受冻害。三、坝坡（1）上游坝坡常比下

7、游坝坡为缓，但堆石坝上、下游坝坡坡率的差别要比砂土料为小。（2）土质防渗体斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性的控制，斜墙的上游坝坡一较心墙坝为缓。而心墙坝，特别是厚心墙坝的下游坝坡，因其稳定性受心墙土料特性的影响，一般较斜墙坝为缓。（3）粘性土料的稳定坝坡为一曲面，上部坡陡，下部坡缓，所以用粘性土料做成的坝坡，常沿高度分成数段，每段10～30m,从上而下逐渐放缓，相邻坡率差值取0.25或0.5。砂土和堆石的稳定坝坡为一平面，可采用均一坡率。由于地震荷载一般沿坝高呈非均匀分布，所以，砂土和石料