土石坝的构造PPT学习教案

1、会计学1土石坝的构造土石坝的构造第五节第五节 土料选择与填土标准确定土料选择与填土标准确定一、筑坝材料选择一、筑坝材料选择第1页/共61页第2页/共61页对冲积粘土、膨胀土，开挖、冻土和分散性粘土不宜对冲积粘土、膨胀土，开挖、冻土和分散性粘土不宜作为防渗体的填筑土料。作为防渗体的填筑土料。红粘土、湿陷性黄土、砾石土可用于防渗体。红粘土、湿陷性黄土、砾石土可用于防渗体。（2 2）坝壳土石料的要求）坝壳土石料的要求p坝壳土石料应满足排水性能好、抗剪强度高、易压坝壳土石料应满足排水性能好、抗剪强度高、易压实和抗震稳定性良好的要求。实和抗震稳定性良好的要求。p 料场开采和坝区开挖的砂、砾石、卵石、石料

2、和风料场开采和坝区开挖的砂、砾石、卵石、石料和风化料及砾石均可作为坝壳的填筑材料。化料及砾石均可作为坝壳的填筑材料。p 均匀中细砂只能用于中、低坝坝壳浸润线以上的干均匀中细砂只能用于中、低坝坝壳浸润线以上的干燥区，高坝和地震区不宜采用这种土料。燥区，高坝和地震区不宜采用这种土料。p 下游坝壳应采用透水性能良好的土石料填筑。下游坝壳应采用透水性能良好的土石料填筑。对软化系数低，不能压碎成砾石土的风化石料和软岩对软化系数低，不能压碎成砾石土的风化石料和软岩宜在坝壳的干燥区填筑宜在坝壳的干燥区填筑。第3页/共61页第4页/共61页二、土料填筑标准的确定二、土料填筑标准的确定第5页/共61页第6页/共

3、61页minmaxmaxDreeee第7页/共61页5.7 5.7 土石坝的构造土石坝的构造一、防渗体一、防渗体 心墙和斜墙。 确定防渗体的原则: J【J】及施工条件。 （1）粘土心墙 由于 【J】4 底厚： H 0.15 顶厚： 3m。 心墙坡比： 1：1：， 肥心墙可达：1：1：第8页/共61页第9页/共61页 墙顶高程：墙顶高程： 墙顶墙顶正常正常+ +（）（）m m 墙顶墙顶设计设计+ +（）（）m m 且且 墙顶墙顶校核校核 墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且 1m。 （2）粘土斜墙）粘土斜墙 底厚：底厚： （垂直于斜墙下游坡）（

4、垂直于斜墙下游坡） 【J】5 顶厚：顶厚： 斜墙坡比：斜墙坡比： 内坡不陡于内坡不陡于1：2； 外坡不陡于外坡不陡于1：；：； 墙顶高程：墙顶高程： 墙顶墙顶正常正常+ +（）（）m m 墙顶墙顶设计设计+ +（）（）m m 且且 墙顶墙顶校核校核 墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且 1m。常用常用23m。第10页/共61页第11页/共61页2.沥青砼防渗墙沥青砼防渗墙 沥青砼具有较好的塑性和柔性，沥青砼具有较好的塑性和柔性，k=1071010 cm/s，防渗和适应变形的能力均较好，裂，防渗和适应变形的能力均较好，裂缝时，有一定的自愈功能，

5、且施工受气候的影响也缝时，有一定的自愈功能，且施工受气候的影响也小，适用作土石坝的防渗材料。小，适用作土石坝的防渗材料。【奥地利奥地利】欧申力克沥青砼斜墙堆石坝，欧申力克沥青砼斜墙堆石坝，H=106m；【石砭峪石砭峪】沥青砼斜墙定向爆破堆石坝，沥青砼斜墙定向爆破堆石坝，H=85m。 第12页/共61页 （1）沥青砼斜墙）沥青砼斜墙 早期的斜墙做成双层，在两层沥青砼防渗层之间夹早期的斜墙做成双层，在两层沥青砼防渗层之间夹一层排水层，排除透过防渗层的渗水。但实践表明效果一层排水层，排除透过防渗层的渗水。但实践表明效果并不明显。近年来倾向于不设排水层。斜墙铺设在垫层并不明显。近年来倾向于不设排水层。

6、斜墙铺设在垫层上，垫层一般为厚上，垫层一般为厚13m的碎石，上铺的碎石，上铺34cm厚的沥厚的沥青碎石层作为斜墙的基垫。斜墙防渗层厚青碎石层作为斜墙的基垫。斜墙防渗层厚20cm左右，左右，分层铺压，每一层厚分层铺压，每一层厚36cm。在迎水面涂一层沥青马。在迎水面涂一层沥青马蹄脂保护层。按施工要求，斜墙的上游坝坡不应陡于蹄脂保护层。按施工要求，斜墙的上游坝坡不应陡于1：1：。第13页/共61页第14页/共61页图图531 沥青砼斜墙和心墙坝（高程：沥青砼斜墙和心墙坝（高程：m，尺寸：，尺寸：cm）（a）斜墙坝；（）斜墙坝；（b）心墙坝）心墙坝第15页/共61页 （2）沥青混凝土心墙）沥青混凝土

7、心墙 沥青混凝土心墙可做成竖直的或倾斜的。沥青混凝土心墙可做成竖直的或倾斜的。 顶厚：顶厚： c=3050cm 底厚：底厚： 中低坝中低坝 （H坝高）坝高） 且且 40cm。 高坝高坝 且且 40cm （H为坝高）为坝高） 。 过渡层：设在心墙两侧。过渡层：设在心墙两侧。4060BH第16页/共61页二、坝顶和护坡二、坝顶和护坡1.1.坝顶坝顶防浪墙：墙顶高于坝顶。用浆砌石或钢筋混凝土筑成防浪墙：墙顶高于坝顶。用浆砌石或钢筋混凝土筑成，墙底应和坝体中的防渗体紧密连接。，墙底应和坝体中的防渗体紧密连接。坝顶面：向两侧或一侧倾斜，作成坝顶面：向两侧或一侧倾斜，作成2 23 3的坡度。的坡度。坝顶照

8、明：常设。坝顶照明：常设。第17页/共61页坝顶构造（单位：坝顶构造（单位：cm）第18页/共61页第19页/共61页1 1上上 游游 护护 坡坡2 2下下 游游 护护 坡坡第20页/共61页第21页/共61页0. 30 .20. 2123( a )(b)1.00.50 .51.50.5123第22页/共61页第23页/共61页土石坝浆砌石护坡第24页/共61页1 5 2 02 01 51 5 2 01 5 02 5 02 01 53231544第25页/共61页土石坝混凝土板护坡矩形板第26页/共61页第27页/共61页第28页/共61页第29页/共61页第30页/共61页土石坝下游卵石或碎

9、石护坡土石坝下游卵石或碎石护坡第31页/共61页土石坝下游草皮护坡第32页/共61页土石坝下游草皮护坡第33页/共61页土石坝下游干砌石护坡第34页/共61页第35页/共61页三、坝体排水和反滤层三、坝体排水和反滤层第36页/共61页第37页/共61页第38页/共61页第39页/共61页第40页/共61页第41页/共61页第42页/共61页 2.2.反滤层及过渡层反滤层及过渡层反滤的作用：反滤的作用：滤土排水，防止在渗流逸出处遭受管涌、流滤土排水，防止在渗流逸出处遭受管涌、流土等渗流变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。土等渗流变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。位置：位置：土质防渗体与

10、坝壳或坝基透水层之间，土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间， 坝壳与坝基的透水部位均应尽量满足反滤原则。坝壳与坝基的透水部位均应尽量满足反滤原则。过渡层：过渡层：主要对其两侧土料的变形起协调作用。主要对其两侧土料的变形起协调作用。 反滤层可起过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤反滤层可起过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤的要求。的要求。 在分区坝的防渗体与坝壳之间，根据需要与土料情况可以在分区坝的防渗体与坝壳之间，根据需要与土料情况可以只设置反滤层，也可同时设置反滤层和过渡层。只设置反滤层，也可同时设置反滤层和过渡层。第43页/共61页1:1.751:2.251:1.51:2122331

11、:0.33泥 山 土 心 墙 堆 石 坝 （ 美 国 ）1 心 墙 ； 2 反 滤 层 ； 3 堆 石第44页/共61页第45页/共61页 反滤层的类型反滤层的类型 型反滤，反滤层位于被保护土的下部型反滤，反滤层位于被保护土的下部，渗流方向主要由上向下，如：斜墙后的反，渗流方向主要由上向下，如：斜墙后的反滤层。滤层。型反滤要承受被保护土层的自重和型反滤要承受被保护土层的自重和渗流压力的双重作用，其防止渗流变形的条渗流压力的双重作用，其防止渗流变形的条件更为不利。件更为不利。 第46页/共61页 型反滤，反滤层位于被保护土的上部，渗流型反滤，反滤层位于被保护土的上部，渗流方向主要由下向上，如方向

12、主要由下向上，如: :位于地基渗流逸出处的反滤位于地基渗流逸出处的反滤层。层。 渗流方向水平而反滤层成垂直向的，属过渡型渗流方向水平而反滤层成垂直向的，属过渡型，如：心墙、减压井、竖式排水等的反滤层，如：心墙、减压井、竖式排水等的反滤层。 第47页/共61页第48页/共61页SL274-2001SL274-2001规定：规定：当被保护土为无粘性土，且不均匀系数当被保护土为无粘性土，且不均匀系数C Cu u=58=58时，第一时，第一层反滤料的级配，按太沙基准则选用层反滤料的级配，按太沙基准则选用（1 1）（2 2）式中式中D D1515反滤料的特征粒径；反滤料的特征粒径；d d8585、d d

13、1515分别为被保护土的控制粒径和特征粒径。分别为被保护土的控制粒径和特征粒径。第49页/共61页 选择第二层反滤料时采用以上相同的准则，只是以第一层选择第二层反滤料时采用以上相同的准则，只是以第一层反滤料作为被保护土，其余类推。反滤料作为被保护土，其余类推。当被保护土为粘性土时，当被保护土为粘性土时，SL274-2001SL274-2001推荐采用谢拉德推荐采用谢拉德19891989年年提出的方法。提出的方法。详细内容可参见规范附录。详细内容可参见规范附录。 现代土石坝的反滤层大多只用一层，有时两层，较少用现代土石坝的反滤层大多只用一层，有时两层，较少用三层，如：前苏联的萨尔桑格、热瓦理斯克

14、，我国台湾的石三层，如：前苏联的萨尔桑格、热瓦理斯克，我国台湾的石门，以及日本的御母衣等坝，均采用一层反滤直接向坝壳过门，以及日本的御母衣等坝，均采用一层反滤直接向坝壳过渡。罗贡、努列克、奥罗维尔、石头河等高坝，设两层反滤渡。罗贡、努列克、奥罗维尔、石头河等高坝，设两层反滤。第50页/共61页过渡层：过渡层： 可避免刚度相差较大的两侧土料之间产生急剧变化的变可避免刚度相差较大的两侧土料之间产生急剧变化的变形和应力。故在砼面板堆石坝的垫层和堆石之间，沥青砼心形和应力。故在砼面板堆石坝的垫层和堆石之间，沥青砼心墙和坝壳之间均应设置过渡层。墙和坝壳之间均应设置过渡层。 土质防渗体分区坝，除坝壳料为堆

15、石外，一般不设，即土质防渗体分区坝，除坝壳料为堆石外，一般不设，即使为堆石，若反滤层有一定厚度，也可不设置。使为堆石，若反滤层有一定厚度，也可不设置。第51页/共61页四、新材料四、新材料土工合成材料土工合成材料 国家技术监督局与建设部发布了国家技术监督局与建设部发布了土工合成材料应用技术土工合成材料应用技术规范规范（GB50290GB502909898）。）。1.1.土工膜土工膜 土工膜：土工膜：k k 。早期用于渠道防渗，早期用于渠道防渗，2020世纪世纪6060年代后用于土石坝。年代后用于土石坝。土工膜铺设在上游面，在其上、下部分别设置上垫层和下垫层土工膜铺设在上游面，在其上、下部分别设

16、置上垫层和下垫层，再在表面加防护层。，再在表面加防护层。第52页/共61页第53页/共61页第54页/共61页第55页/共61页第56页/共61页老化和使用寿命：大量室内和现场试验表明薄膜埋设于土石坝内，与温度、紫外线、大气等老化因素基本隔绝，加上抗老化剂的应用，可以认为，老化并不严重。前苏联在有关规程中规定：聚乙稀薄膜可用于使用年限不超过50年的建筑。从实验室加速老化试验的结果推算，埋在坝内的聚乙稀薄膜可使用100年。欧美国家也有类似经验。第57页/共61页2.2.土工织物土工织物土工织物为用聚酯（土工织物为用聚酯（PESPES）、聚酰胺（）、聚酰胺（PAPA）、聚丙烯（）、聚丙烯（PPPP）、聚）、聚乙烯（乙烯（PEPE）和聚乙烯醇（）和聚乙烯醇（PVAPVA）等高分子聚合物纤维制造的透水）等高分子聚合物纤维制造的透水性织物。性织物。按加工工艺的不同，可区分为织造土工织物和非织造（无纺）土按加工工艺的不同，可区分为织造土工织物和非织造（无纺）土工织物两