河海大学水工建筑物土石坝

1、第六章第六章 土土 石石 坝坝教学安排：1、课内学时：8学时2、课外试验一次：时间待定3、习题二道：渗流计算一道 稳定计算一道l第一节 概述l土石坝故名思义，是由土料和石料堆筑而成的坝。因此，又称之为当地材料坝。既是一种最古老的坝型，也是现代世界各国普遍采用的一种坝型。l古老性如黄河大堤，安徽省寿县的安丰塘等都是建于春秋时代(公元前722公元前481年)或更早时期就已建成。l普遍性据1972年统计，全国共建成高于15米的土石坝12000余座，占所有各类坝型的95。目前世界上两座最高的坝均为土石坝 塔吉克共和国努列克坝：罗贡坝：300m325m国内：陕西石头河坝：105m l一、土石坝的特点l(

2、一) 主要优点：l 1、就地取材。节省水泥、钢材、木材，并已积累相当丰富筑坝经验。l 2、适应地基的变形能力强。对地形、地质条件的要求在所有坝型中是最 低的。l 3、施工方法灵活性大。由于构造简单，既适应于简单人工堆筑又适宜于高度机械化施工，不仅大大提高了施工速度，施工质量也容易保证。l 4、运用管理方便，工作可靠，便于维修扩建。并具有一定的抗震性。l(二) 主要缺点：l 1、坝顶不能溢流，常需在河岸另开溢洪道或其他泄水建筑物，(如隧洞、坝下涵管)。l 2、施工导流不便。l 3、坝体断面大，土料填筑质量易受气候影响。l(三) 根据坝身材料，土石坝分为：l 1、土坝；l2、堆石坝；l3、土石混合

3、坝。l它们的工作条件，结构型式，施工方法等虽不完全相同，但它们之间并没有明显的区别，本章重点介绍土坝。对于堆石坝和土石混合坝，仅作一般介绍。l二、土坝的工作特点及基本要求l土坝构成：由颗粒松散的土料构筑而成。 l由于土粒间联结力较低，在渗流、冲刷、沉降、冰冻、地震等因素的作用和影响下，表现出其相应的工作特点，所以，土坝设计时主要解决以下问题：l(1)稳定： 形剖面。典型断面：缓坡度的梯施工质量控制等；坝坡，做好地基处理，合理设计因展开，如合理选材，主要措施：针对失稳原事；作，严重者导致工程失失稳后果：影响正常工度小，坝坡过陡；失稳原因：土体抗剪强分地基；坝坡滑动，坝坡连同部；断面大面的失稳不可

4、能发生整体沿坝基失稳方式： b )( al(2)渗流： 水。渗流量：过大时影响蓄起土坝失事；引发生渗透变形，严重者渗透坡降：坡降过大，定不利。力，存在渗透力，对稳，内摩擦角，粘结浮托力，减小有效重力饱和区存在坝体内的自由水面。图浸润面控制因素：；易形成集中渗流两岸，有关结合面坝基主要途径：坝身差；后，上、下游形成水头产生的原因：土坝挡水 1)3()(,l主要措施：围绕上述控制因素展开。如可靠的防渗排水(上防下排)l(3)冲刷： 坝面排水：如排水沟。增强凝聚力，草皮等浆砌，干砌护坡：如块石护坡顶；坝顶超高，不使风浪漫措施：甚至塌坡；冲刷后果：破坏坝面，水作用下形成冲刷粘结力小，易在风浪雨产生原因

5、：土体颗粒间)( )( (2) (1)l(4)沉降： 造，正确选择施工控制合理设计剖面和细部构予留沉降；解决措施：全；引起裂缝，威胁大坝安匀沉降过大不足，影响运行，不均后果：沉降过大，坝高基压缩变形；作用下，引起坝体及坝自重及水压力易产生相对移动，坝体产生原因：粒间空隙，(2) (1) l(5) 抗冰冻： l1o主要发生于严寒地区，对于粘性土，必须采取保护措施，设计中常以无粘性料作为保护层，其厚度应满足规范要求。l2o浸润面以上要求定的干区保护厚度。l(冰冻引起水体急剧膨胀，水4左右体积最小)l(6) 地震： 水库蓄水诱发地震自然地震 b a为什么会诱发地震？渗漏水流进入紊流状态，发生脉动，例

6、如自来水管放水发生振动。危害： 易引起液化破坏。对于中、细砂，粉砂，增加坝坡坍塌可能性 b al土坝的失事主要原因1、 漫顶：30； 2、坝坡坍塌：25； 3、地基渗漏：25； 4、坝下涵管出事：13； 5、其他：7；l三、土坝类型l按施工方法分类： 水力冲填坝水中填筑土坝碾压式土坝碾压式土坝 坝型。应用情况：最多的一种化石碴等；填料：土、砂卵石、风实；施工方法：机械分层压l水中填土坝 条件：水源充足。质粘壤土等。砂砾及砾一定渗透性易崩解，易脱水固结，填料：黄土类水固结；机理：靠自重压料，排；逐层填筑填土灌水形成水池；在分格内；修筑围堰将填土面分格施工方法： )()( c b)( a水力充填坝

7、 充足的水和电力。有位置合适的料场；要求条件：，粗粒形成坝壳。细粒在中部形成防渗体结成密实的坝体。后分层填筑，经脱水固到围埂围成的坝面形成源泉，经沟渠自流击土料坝顶高的土场，以水冲施工方法：机械抽水至 b a l，坝型存在的缺点：坝坡过缓，工程量大，固结慢，强度低，若施工速度 过快，易滑坡。l本章将主要介绍碾压式土坝应的面板坝和心墙坝。，亦构成可组成的防渗面板或心墙工材料青砼，钢筋砼或其他人人工防渗材料坝：如沥斜墙坝：心墙坝：分区坝作用。整个坝体起防渗填筑而成，其特点是：砂壤等壤土土料一种透水性较弱的粘性均质坝：坝体基本上由 ) (l第二节 土坝的剖面尺寸与构造l一、坝顶和坝坡l 1、坝顶高程

8、：坝顶高程常指设计高程。为了保证库水不溢过或溅过坝顶，坝顶高程必须在正常和非正常运用的静水位以上，且有足够的超高。l 超高值h按式(61)确定：(见图62)l hhbea (61)l式中：hb波浪爬高(m)；l le最大风壅高度(m)；la安全加高(m)，取决于大坝级别和运用情况见表61l风浪壅高e计算：ghcos22duke (62)式中 :k综合摩阻系数 一般为0.036 u水面以上10m处的风速 m/sd吹程 (km)h 坝前水域的平均水深(m)风向与水域中线与坝轴线的法向线间的夹角。l波浪爬高hb计算l 定定 义义：波浪爬高是指由静水面起沿建筑物坡面爬升的垂直高度，影响因素，波高、波长

9、、坝面坡度、糙率、风速等。l分析方法分析方法：随机统计特征值方法。(碾压式土石坝设计规范中规定，波浪爬高按不规则波法计算，把波浪及其爬高按不规则波法计算，把波浪及其爬高看成是大小不等的随机系列并服从一定的统计分布规律，根据爬高的分布确定各统计特征值之间的关系)l平均爬高计算(莆田公式)2)(12llublhznkkh (63)式中：k取决于护面材料坝坡糙率渗透系数 0.650.50.80.750.90.850.9 1.0抛填两层块石：砌石护面：草皮护面：砼板护面：沥青砼护面：lk经验系数(见表62)。n坝坡系数 设计过程中，往往是先初步拟定 nctg 为坝坡与水平面的夹角l安全加高a 取决于坝

10、的级别，运用情况，查表61l 地震区安全超高：坝顶沉陷地震区安全超高：坝顶沉陷+涌浪高度涌浪高度l坝顶高程确定：l顶设hb设e设a,正常l顶校hb校e校a,非常l二者取最大值l2、坝顶构造 (图614) (自学为主)l坝顶宽度 15m10 10m5 高坝中、低坝主要的满足条件： 施工、交通、防汛抢险等； 心墙、斜墙的布置坝顶结构 倾斜，坡度足交通部门要求，顶面有通车交通要求：应满。以下的坝可用草皮护面防雨水冲刷。层砌石护面，密的砂砾石，碎石，单无通车交通要求：用紧iv 23，以排雨水。 l上游无防浪墙，应设栏杆。如设防浪墙，上游无防浪墙，应设栏杆。如设防浪墙，防浪墙高度常为防浪墙高度常为1.3

11、m1.3m，多用浆砌石或砼，多用浆砌石或砼建造。基础牢固埋入坝内，和坝的防渗建造。基础牢固埋入坝内，和坝的防渗体体( (如心墙或斜墙如心墙或斜墙) )紧密连接。下游侧常紧密连接。下游侧常设拦杆或路肩石。设拦杆或路肩石。l心墙、斜墙顶部有一定的保护厚度。心墙、斜墙顶部有一定的保护厚度。 l3 3、坝坡、坝坡l 确定坝坡所要考虑的因素：坝型、坝高、确定坝坡所要考虑的因素：坝型、坝高、筑坝材料、地质条件、地震等；筑坝材料、地质条件、地震等；l 方法：初步拟定方法：初步拟定稳定验算稳定验算逐步修正逐步修正安全经济坝坡；安全经济坝坡； l 主要原则：主要原则：l1 10 0 上游坡稍缓上游坡稍缓水下水下

12、c c、低，下游坡略陡低，下游坡略陡多为水上，多为水上，c c、值略高些；值略高些；l2 20 0 心墙坝坝坡比均质坝坝坡陡，砂、砾心墙坝坝坡比均质坝坝坡陡，砂、砾壤壤土土抗剪强度指标；抗剪强度指标；l3 30 0 坝高坝高101030m30m，设马道坡度上陡，下缓，设马道坡度上陡，下缓，坡比差小于坡比差小于0.50.5，马道宽，马道宽1.51.52.0m;2.0m;l表64列出经验参考值 l4、护坡l作用 等。下游有水部位风浪冰冻，干裂、穴居动物钻洞下游护坡：防雨水冲刷刷，漂浮物、冰冻等；上游护坡：防止风浪淘 范围：最低水位以下2.5m。l护坡种类：l10砌石护坡 )2m2m(. 0.25m

13、)0.15(块石时，水泥砂浆或砼浆砌适用场合：浪高算；强弱程度，需按规范计小，取决于风浪作用的，块石大碎石或砾石作垫层厚材料：块石构筑方法：人工铺砌；20 砼及钢筋砼板护坡 )(0.25m0.150.5m0.3m3.0m3.0m1.5m1.5m(2) 10m10m5m5m(1)较少用料。应用场合：当地缺乏石土垫层构造：板下铺设非冻胀，钢筋砼板厚度：砼板予制安装：就地浇筑：施工方法：l30 草皮护坡：先铺0.10.2m厚的腐殖土，上面种草或移植草皮。适用于均质坝， 不用于砂壳坝。l二、防渗设施二、防渗设施l主要目的：主要目的： 减少通过坝体和坝基的渗漏量；减少通过坝体和坝基的渗漏量；l 降低浸润

14、线，增加下游坝坡的降低浸润线，增加下游坝坡的稳定性；稳定性；l 降低渗透坡降，防止渗透变形。降低渗透坡降，防止渗透变形。l主要部位：主要部位：坝体；坝体；坝基；坝基；坝身与坝基接坝身与坝基接触部；触部；坝身与岸坡及其他建筑物连坝身与岸坡及其他建筑物连l接处。；接处。；l( (一一) )坝体防渗坝体防渗l 坝体防渗形式的选择是同坝型选择同时进坝体防渗形式的选择是同坝型选择同时进行的。除均质坝因坝体土料透水性较小行的。除均质坝因坝体土料透水性较小( (一般一般k10-4cm/s)k 最高静水位；最高静水位；l上游保护层：上游保护层：1.0m1.0m；l下游侧：垫层下游侧：垫层( (按反滤原则设计按

15、反滤原则设计) )；l上游坡度：满足保护层，斜墙稳定上游坡度：满足保护层，斜墙稳定( (计算确计算确定定) )l下游坡度：一般不陡于下游坡度：一般不陡于1:2(1:2(坝体为砂砾石坝体为砂砾石) )l粘土心墙、斜墙坝优缺点比较：l对于斜墙坝 裂缝，抗震性能较差。沉降较敏感，容易产生大，对坝体防渗体及坝体工程量较缺点：上游坝坡较缓，上升速度快；墙限制，可先行施工，优点：坝体施工不受斜 心墙坝 复没有斜墙方便。整个坝体施工，心墙修理影响施工，心墙下的地基处缺点：冬季、雨季不易工程量较斜墙坝稍小；斜墙坝，很敏感，抗震性能优于优点：对坝体沉降不是 l（3）斜心墙l（4）铺盖及其他防渗体l(二)坝基防渗

16、l 1、坝基为透水性较大的岩基l 主要工程措施： 。浆，选用于高坝深基础后帷幕灌灌浆，防止岩面冒浆，防渗帷幕灌浆：先固结适用于浅基础构筑砼截水墙。；开挖截水槽，回填粘土置换法： l 2 2、坝基为砂及砂卵石透水地基、坝基为砂及砂卵石透水地基l (1)(1)截水槽：属于均质坝体、斜墙或心墙向截水槽：属于均质坝体、斜墙或心墙向透水坝基中的延伸部分透水坝基中的延伸部分( (见图见图6 65)5)l 实施：平行于坝轴线方向开挖直达不透水实施：平行于坝轴线方向开挖直达不透水层的梯形槽，然后回填弱透性土料，分层压实，层的梯形槽，然后回填弱透性土料，分层压实，与坝体防渗体边成整体。与坝体防渗体边成整体。l

17、适用场合：深度适用场合：深度101010时，以较细颗粒部分作为时，以较细颗粒部分作为被保护土，被保护土，( (以累积含量为以累积含量为3030的细颗粒作为的细颗粒作为被保护土被保护土) )，重新点绘颗粒曲线，在新的，重新点绘颗粒曲线，在新的( (修正修正后后) )颗粒曲线基础，依以上步骤进行，当反滤颗粒曲线基础，依以上步骤进行，当反滤料第一层的砂砾料料第一层的砂砾料5 58 8时，选用时，选用5mm5mm以下以下的细粒部分的的细粒部分的d15d15作为计算粒径，且大于作为计算粒径，且大于5mm5mm的的砾石含量砾石含量6060。l 特小颗粒： 含量碎石：砾石：砂土：50.5mm0.15mm0.

18、1mm(2)对粘性土料保护的反滤层(自学) 粘性土的抗冲蚀能力 )( )( 极强的分散性分散性粘土：很弱冲积土：较强稳定团粒结构南方红土：极强l反滤料选用考虑因素 粒可粗些。非分散性土：反滤料颗料颗粒较细些；砂壤土：反滤分散性粘土，粘性小的土性被保护土的抗渗强度； (2)(1)反滤层厚度： 3.0m.(3)50cm30cm(2)(1)机械化施工：。垂直，倾斜：水平：一般情况；工程重要性、施工条件取决材料级配、层位、l(3) 新型反滤材料：土工合成材料l 种类：有纺、无纺；l 优点：施工简便，缩短工期，易控制质量，造价低；l 选用：根据被保护土的有关特性，通过渗流模型实验选用确保作为反滤材料的土

19、工织物与被保护土的匹配性。即满足反滤层的要求。l第四节第四节 土坝的稳定计算土坝的稳定计算l稳稳 定：定：由于土坝的体积和重量较大，且由于土坝的体积和重量较大，且坝身是散粒体的土料，因此，不会因水平荷截坝身是散粒体的土料，因此，不会因水平荷截而产生整体的水平滑动；而产生整体的水平滑动；l 失稳形式：由于坝坡陡，坝体或坝基失稳形式：由于坝坡陡，坝体或坝基的抗剪能力不足而产生的坝坡滑动或坝坡连同的抗剪能力不足而产生的坝坡滑动或坝坡连同坝基一起滑动的剪切破坏。坝基一起滑动的剪切破坏。l稳定计算目的：验算土坝在各种工作条件下，稳定计算目的：验算土坝在各种工作条件下，坝坡是否安全经济。坝坡是否安全经济。

20、l可能工作条件：可能工作条件：l1 1、施工期、施工期( (包括竣工时包括竣工时) )的上、下游坝坡；的上、下游坝坡；l2 2、稳定渗流期的下游坝坡；、稳定渗流期的下游坝坡；l3 3、水库水位降落期的上游坝坡。、水库水位降落期的上游坝坡。l正常工作条件：正常工作条件：l1 1、水库水位处于正常高水位、水库水位处于正常高水位( (或设计洪水位或设计洪水位) )与死水与死水位之间的各种水位下的稳定渗流期；位之间的各种水位下的稳定渗流期；l2 2、水库水位在上述范围内的经常性的正常降落；、水库水位在上述范围内的经常性的正常降落；l3 3、抽水蓄能电站的水库水位的经常性变化和降落。、抽水蓄能电站的水库

21、水位的经常性变化和降落。l非常工作条件：非常工作条件：l1 1、施工期；、施工期；l2 2、校核洪水位下有可能形成稳定渗流的情况；、校核洪水位下有可能形成稳定渗流的情况；l 3 3、水库水位的非常降落，如自校核洪水位降、水库水位的非常降落，如自校核洪水位降落至死不位以下，大流量快速空等落至死不位以下，大流量快速空等l 4 4、正常工作条件遇地震。、正常工作条件遇地震。l一、土石坝滑动面的形状一、土石坝滑动面的形状l滑动面的可能形状：滑动面的可能形状：l粘性土，均质土坡：顶部陡，底部渐缓近于粘性土，均质土坡：顶部陡，底部渐缓近于圆弧圆弧( (圆弧圆弧) )；l 非粘性土坝：近于直线或折线，顶陡底

22、缏非粘性土坝：近于直线或折线，顶陡底缏( (折线折线) )；l 斜墙坝：主要是沿斜墙与坝体接触面或斜斜墙坝：主要是沿斜墙与坝体接触面或斜墙上部保护层与斜境接触面之间的折线墙上部保护层与斜境接触面之间的折线( (复合复合滑裂面滑裂面) )。l二、作用力与安全系数l作用力：1、坝体自重；l2、渗透压力；l3、孔隙水压力；l4、地震荷载。l（二）荷载组合l三、土石料抗剪强度指标l四、稳定分析方法四、稳定分析方法l（一）、圆弧滑动法：（一）、圆弧滑动法：( (自学为主自学为主) )l注意的问题：注意的问题：l1 10 0 毕肖普法是一种近于精细的方法，考虑了毕肖普法是一种近于精细的方法，考虑了条间力的

23、传递作用，其计算结果条间力的传递作用，其计算结果( (即所得安全即所得安全系数系数) )比瑞典法约高出比瑞典法约高出1010；l2 20 0 在规范允许安全系数在规范允许安全系数( (稳定稳定) )的取值方面，的取值方面，瑞典法可直接采用规范规定值，而毕肖普法计瑞典法可直接采用规范规定值，而毕肖普法计算，需将规范允许值提高算，需将规范允许值提高1010。对于。对于级坝，级坝，最小安全系数不应小于最小安全系数不应小于1.51.5。l（二）、折线滑动法l1、无粘性土坡l2、斜墙坝及其保护层的计算l注意点：1)、斜墙下游侧与坝体无粘性料接触面上强度指标的取用问题； l 2）、斜墙滑动的形式l（三）复

24、合滑动面l注意要点：注意要点：l 1 1、以上过程，仅算出指定滑动面的稳定安、以上过程，仅算出指定滑动面的稳定安全系数，并不是该坝坡的最小值安全系数。因全系数，并不是该坝坡的最小值安全系数。因此，还必须假定不同的滑动面此，还必须假定不同的滑动面( (一般是变动一般是变动d d点点和和f f点的位置点的位置) )，直到找出最小安全系数，直到找出最小安全系数k kcmincmin对对应的滑动面为止。应的滑动面为止。l 2 2、bfbf线上线上e e点的位置。取决于滑裂面点的位置。取决于滑裂面(bf(bf面面) )上的法向应力的大小。上的法向应力的大小。l c c临界压应力临界压应力l ( (注：直

25、线段滑面注：直线段滑面bfbf，仅是一种抽象概化，仅是一种抽象概化) )l1 10 0 当法向应力小于当法向应力小于cc时，坝体上时，坝体上( (砂性土砂性土) )的的抗剪强度小于斜墙抗剪强度，此时，抗剪强度小于斜墙抗剪强度，此时，l 滑动面出现在坝体土中；滑动面出现在坝体土中；l2 20 0 当法向应力大于当法向应力大于cc时，斜墙土的抗剪强度时，斜墙土的抗剪强度比坝体土比坝体土( (砂性土砂性土) )的小，此时，滑动面出现在的小，此时，滑动面出现在斜墙土中；斜墙土中； cn滑裂面位于斜墙土中。时，滑裂面位于坝体土中；时，斜墙土坝体土斜墙土，坝体土cl根据临界点的定义，有，即ccccsctg

26、ctgs即可得到ctgscctgcl临界点(e点)的位置确定l 此时滑裂面上，结构应力近似取为2ecoseg其中：ge为单宽竖向土条重量，即ccsshheg粘土容重；砂土容重；cs l故此，由 ce便可定出e点的位置 根据以上分析，在稳定分析中a) e点以上，be段，c，坝体土b) e点以下，ef段：c，斜墙土3 3、关于允许安全系数的取值、关于允许安全系数的取值 条间力水平传递，对应于瑞典法，直接采条间力水平传递，对应于瑞典法，直接采用规范数值，条间力平行于坝坡，相似于毕肖用规范数值，条间力平行于坝坡，相似于毕肖普法，在规范数值基础上，提高普法，在规范数值基础上，提高1010，对于，对于级坝

27、正常运用条件，安全系数应不小于级坝正常运用条件，安全系数应不小于1.51.5。l五、提高土石坝抗滑稳定性的工程措施五、提高土石坝抗滑稳定性的工程措施l1 1、坝脚压重或坝坡放缓；、坝脚压重或坝坡放缓；l2 2、加强防渗排水措施；、加强防渗排水措施；l3 3、地基加固。、地基加固。l第五节第五节 土料选择与填土标准的确定土料选择与填土标准的确定l一、对筑坝土料的要求一、对筑坝土料的要求l 坝址附近大都储藏着几种土料，一般来说，坝址附近大都储藏着几种土料，一般来说，只要不含有大量有机质和可溶性的土都可用来只要不含有大量有机质和可溶性的土都可用来筑坝，但不同的坝型及坝身，不同的部位对土筑坝，但不同的

28、坝型及坝身，不同的部位对土料的要求有所不同。料的要求有所不同。l(1)有机质及水溶盐含量 。否则，只可用于干燥区和沉降强度以及造成集中渗漏以免分解，溶滤后降低防渗体：有水溶盐均质坝：有23 5(2)可塑性 以便于碾压密实坝壳或均质坝：防渗体：108i1210ippl(3)不透水性(弱) scmscm/10k/10k5-4防渗体：均质坝：(4)颗粒级配 以内，等要求。厚度的控制在碾压层大，且卵石最大粒径宜土料：砂砾含量不宜过动液化，浸水后强度低，易振的均匀细砂，孔隙较大级配好干容重大强度高砂砾料：1/21/3 531./5/d10602301060dddcdcl曲率系数；cc不均匀系数。l(二)

29、对材料的要求：抗风化，抗冻，抗压强度(50mpa)l(三)对反滤料的要求：l 村料：砾石，卵石和砂l 要求：有机质水溶盐(同土料)，抗风化，抗水性，粒径。l二、土料的填筑标准二、土料的填筑标准l 坝体填土需要经过碾压，使其达到一定的坝体填土需要经过碾压，使其达到一定的密实度，才能使填土有足够的抗剪强度和较小密实度，才能使填土有足够的抗剪强度和较小的压缩性，以保证土坝坝坡的稳定性，使沉降的压缩性，以保证土坝坝坡的稳定性，使沉降量在允许的范围内，并满足渗流控制要求。量在允许的范围内，并满足渗流控制要求。l土料填筑标准的确定是土坝设计中重要的一环，土料填筑标准的确定是土坝设计中重要的一环，它对施工的

30、难易程度，工期长短及整个土坝的它对施工的难易程度，工期长短及整个土坝的造价均有很大的影响，应根据工程实际情况，造价均有很大的影响，应根据工程实际情况，如料场的土料性质，气候条件及施工条件等来如料场的土料性质，气候条件及施工条件等来确定。确定。 l(1)粘性土的压实标准：干容重及相应的含水量l规范设计填筑干容重按压实度确定maxdsdds设计填筑干容重。含水量过低，不够润滑，碾压困难；含水量过高，孔隙压力过高，影响碾压效果。dmax标准击实功能下的平均最大干容重； l压实度。0.960.93 viii0.990.96 ii级坝级坝，i初步设计时，粘性土的干容重按下式计算/111ddsasgg教材

31、其中 lp+bipl d设计填筑干容重； 水的容重l g土颗粒的相对密度(比重)l 填筑时的含水量l 经验系数 0.97 0.96 0.95 轻亚粘土亚粘土粘土p塑限 ip塑限指数b稠度系数， 低坝0.10.2 高坝 0.10.1l 我国中小型土坝：粘性土 231716.7kn/m6 .153dl (2)非粘性土的压实标准l 非粘性土压实的目的 减少沉降，防止液化度增强抗剪强度，抗压强控制指标：孔隙比， 相对密度或干容重 l10 相对密度 (611) minmaxmaxreeeed emax，emin砂土的最大，最小孔隙比； e砂土的设计孔隙比要求：一般 dr0.70.75地震度： 浸润线以下

32、浸润线以上 0.850.75 0.7l20 干容重l a) 砂土maxmaxminmaxd1drdrdddd (612)dminmax，d砂土的最大，最小干容重 l b) 砂砾料aggdd1d (613)式中：g大于5mm的粗颗粒的相对紧密度(比重) d小于5mm的细颗粒控制干容重 p 大于5mm的砾石含量，以小数计 a干容重降低值 或类似工程定的增加而增大，实验确值随,pa 30p0a 30pl第六节第六节 土石坝的裂缝及其控制土石坝的裂缝及其控制l土石坝裂缝的危害：土石坝裂缝的危害：l影响运行，效益发挥，须维修；影响运行，效益发挥，须维修；l渗流冲刷，水力劈裂，产生时引起失事。渗流冲刷，水

33、力劈裂，产生时引起失事。l一、土石坝裂缝的类型及其成因一、土石坝裂缝的类型及其成因 l( (一一) )干缩和冻融裂缝干缩和冻融裂缝均属表面裂缝表层裂缝内部约束收缩温降冻结含水量裂缝；拉应力收缩水分失去(3)(2)(1)l( (二二) )变形裂缝变形裂缝l 1 1、纵向裂缝、纵向裂缝l走向：平行于坝轴线；走向：平行于坝轴线；l部位：坝顶，坝坡及内部；部位：坝顶，坝坡及内部；l心墙坝：心墙坝：l斜墙坝：折断，剪裂斜墙坝：折断，剪裂( (图图645b)645b)；l压缩性大的软粘土地基压缩性大的软粘土地基(645c);(645c);l 2 2、横向裂缝：、横向裂缝：l 走向：垂直于坝轴线，不均匀沉陷

34、引起，走向：垂直于坝轴线，不均匀沉陷引起，图图646646；l 成因：地基深浅，刚柔不一；成因：地基深浅，刚柔不一；l 危害极大。危害极大。l 3、水平裂缝：l 如心墙坝：心墙沉降，固结慢，受坝壳约束引起。图647(a)l(三)滑坡裂缝l 孔隙压力增大，使得小于零，土体受拉所致，退水后可闭合。多产生于水库初次蓄水。l第七节第七节 堆石坝与土石混合坝堆石坝与土石混合坝l一、堆石坝一、堆石坝l 1 1、堆石坝的定义：一般认为，石料占坝体、堆石坝的定义：一般认为，石料占坝体5050以上以上的坝，可看作为堆石坝。的坝，可看作为堆石坝。l2 2、主要特点：、主要特点：l剖面小，工程量少，其造价有时比土坝

35、还低，尤其剖面小，工程量少，其造价有时比土坝还低，尤其是对于石多土少的石质山区，则更为经济；是对于石多土少的石质山区，则更为经济；l施工受气候的影响小，可缩短工期；施工受气候的影响小，可缩短工期；l施工期间，在一定条件下，坝身可以过水，从而在施工期间，在一定条件下，坝身可以过水，从而在一定程度上缓解了土石坝施工导流的困难；一定程度上缓解了土石坝施工导流的困难；l抗震性能比土坝好。抗震性能比土坝好。l( (一一) )主要构造主要构造l坝顶和坝坡坝顶和坝坡l坝顶：多采用高防浪墙坝顶：多采用高防浪墙(3(35m5m高高) )。这是因为，。这是因为，经过碾压的堆石体沉降不大，并且沉降稳定较经过碾压的堆

36、石体沉降不大，并且沉降稳定较快，不会因坝体的不均匀沉降使其产生裂缝；快，不会因坝体的不均匀沉降使其产生裂缝；使用高防浪墙可节约堆石方量。使用高防浪墙可节约堆石方量。l坝坡：主要取决于石料性质，坝高，防渗设施坝坡：主要取决于石料性质，坝高，防渗设施的形式，施工方法，地质条件等因素，一般比的形式，施工方法，地质条件等因素，一般比土坝陡。土坝陡。l2、防渗体l粘土心墙和粘土斜墙 l 注意点：反滤层(过渡层作用)： 沉降造成水平裂缝生不均匀防止堆石与心墙之间产防止渗透破坏； 与坝基的接触 对于斜墙，上游面应有足够的堆石盖重。l(2)(2)沥青砼心墙和沥青砼斜墙沥青砼心墙和沥青砼斜墙l 主要特点：具较好

37、的防渗性，耐久性，对主要特点：具较好的防渗性，耐久性，对变形的适应性变形的适应性l注意点：注意点：l心墙上、下游商团过渡区，以免心墙中的沥心墙上、下游商团过渡区，以免心墙中的沥青在水压力作用下被挤出；青在水压力作用下被挤出； l对于斜墙，注意透过斜墙渗水的排出。对于斜墙，注意透过斜墙渗水的排出。l(3) (3) 钢筋砼面板钢筋砼面板l 关键的问题是处理好分和止水。面板后面的关键的问题是处理好分和止水。面板后面的垫层，处理好面板的接触，避免悬空垫层，处理好面板的接触，避免悬空l 3 3、防渗体与基础和岸坡的连接、防渗体与基础和岸坡的连接l 粘土心墙、斜墙粘土心墙、斜墙 土坝；土坝；l 沥青心墙沥青心墙 砼齿墙砼齿墙l 防渗面板防渗面板 砼、钢筋砼齿墙砼、钢筋砼齿墙( (趾板、底座趾板、底座) )l( (二二) )堆石坝的稳定分析堆石坝的稳定分析l 1 1、