土石坝土料选择与填土标准确定讲义

第六节土料选择与填土标准确定一、筑坝材料选择二、土料填筑标准的确定

坝址附近各种天然土石料和枢纽建筑物开挖料的性质、种类、储量、运距等因素。

1．筑坝土石料选择的原则选择筑坝土石料应遵循下列原则：（1）具有（或经加工后具有）与其使用目的相适应的工程特性和长期稳定性；（2）就地、就近取材，减少弃料，少占或农田，并优先考虑利用枢纽建筑物开挖弃料；（3）便于开采、运输和压实。第五节土料选择与填土标准确定一、筑坝材料选择2．坝体不同部位对土石料的要求

土石坝材料的选用范围越来越广泛。风化料、软岩、砾石土均用于筑坝。（1）防渗体对土料的要求:

防渗土料用粘性土，

1)渗透系数要求：均质坝应不大于1×10-4cm/s，心墙和斜墙应不大于1×10-5cm/s；

2)水溶盐含量：均质坝、心墙坝应不大于3%；

3)有机质含量（按质量计）：均质坝应不大于5%，心墙和斜墙应不大于2%；

4)具有较好的塑性和稳定性；

5)浸水与失水时体积变化较小。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。红粘土、湿陷性黄土、砾石土可用于防渗体。（2）坝壳土石料的要求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。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。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。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宜在坝壳的干燥区填筑。

（3）反滤层、过渡层和排水体的要求：

1）质地致密、抗水性和抗风化性能满足工程运用的技术要求；

2）具有符合使用要求的级配和透水性；

3）反滤料和排水体料中粒径小于0.0075mm的颗粒含量应不超过5%。反滤料可利用天然或经过筛选的砂砾石料，也可采用块石、砾石轧制，或采用天然和轧制的混合料。III—V级低坝经论证可采用土工布作为反滤料。

土料的填筑标准：较高密实度、均匀性、强度和较小的压缩性，在满足渗流条件和坝坡稳定要求下，取得经济合理的坝体剖面。确定填筑标准时，应考虑下列因素：①坝高、坝型、坝的级别和坝的不同部位；②坝体填料特性：土石料的压实特性、参数③坝基土的强度和压缩性；④当地气候、设计地震烈度和其他影响；⑤采用的压实机具、施工难易程度；⑥不同填筑标准对造价的影响。二、土料填筑标准的确定

1．粘性土的填筑标准我国《碾压式土石坝设计规范》（SL274—2001）对粘性土的填筑标准作出如下规定粘性土的填筑标准以压实度和最优含水率作为控制指标:设计干容重应以击实最大干容重乘以压实度确定:γd=Pγmax对于I、II级坝和高坝的压实度P应取98%～100%，III—V级坝和中、低坝应取0.95～0.98，V级坝和低坝取小值，设计地震烈度为8～9度时取最大值。对混凝土防渗墙顶部的高塑性土、湿陷性黄土，需根据工程实际情况确定合适的压实度.2．砂舌和砾寸石的密填筑笼标准对砂饲、砂已砾石烧等，抱通过住击实梢可提候高其捡抗剪岭强度弃和减登小压须缩性秀、防伯止液采化。试验清表明跟：砂公砾的骗压实血与级魂配和洗压实挠功有圾关；博填筑疯标准园应以杆相对衰密度肆为设狭计控倚制指再标。对于杏砂料嚷，相收对密伐度不瓣应低豪于0.斧7，反辱滤料仓宜为0.豪7，砂巨砾石滔不应突低于0.水75。对于毁砂砾痕石，棕根据锄室内冬结果听整理常出级征配～激干容燥重～富相对幼密度渴关系献，以鱼便现拍场挖另坑取艰样检路查。对于四堆石然料，响宜用斥孔隙询率为拍设计岭控制密指标湾，孔社隙率跑宜取0.任2%～28炊%。5.音7土石淋坝的教构造一、婶防渗汉体1.灯土质耻防渗模体心墙绕和斜知墙。确定解防渗付体的兴原则:披J≤【J】及施罚工条锤件。（1）粘荡土心心墙由于【J】＝4底厚觉：0.负3~0.覆5H0.内15毒~0.跌2H顶厚刺：≮3m。心墙葵坡比厚：1：0.崖15～1：0.激3，肥心射墙可别达：1：0.发4～1：0.窗5墙顶需高程芝：▽墙顶＝▽正常+（0.剥3～0.蜻6）m▽墙顶＝▽设计+（0.根3～0.申6）m且右▽墙顶≮▽校核墙顶看保护贝层厚收度：抱不小艰于当摸地冻后土或迫干燥前深度坡；且演≮1m。（2）粘荡土斜醉墙底厚尿：（垂顾直于接斜墙匀下游型坡）【J】＝5顶厚艘：斜墙离坡比高：士内亭坡不昆陡于1：2；沈外菌坡不垄陡于1：2.督5；墙顶堆高程饭：▽墙顶＝▽正常+（0.研6～0.包8）m▽墙顶＝▽设计+（0.混6～0.兵8）m且纪▽墙顶≮▽校核墙顶碗保护宅层厚怒度：堂不小励于当需地冻侵土或均干燥爸深度拔；且懒≮1m。常用2～3m。2.沥青愉砼防司渗墙沥青讯砼具积有较得好的朱塑性暂和柔庆性，k=轮10–7~1恒0–汁10级c功m/邮s，防径渗和丛适应区变形跳的能净力均翅较好渠，裂磁缝时乓，有馋一定借的自枯愈功产能，呜且施滴工受慢气候持的影各响也繁小，得适用王作土盐石坝艇的防右渗材集料。【奥地扭利】欧申养力克桂沥青括砼斜渠墙堆达石坝祸，H=责10趋6m；【石砭刘峪】沥青面砼斜剃墙定贵向爆桂破堆素石坝丘，H=短85规m。（1）沥晨青砼乐斜墙早期锤的斜登墙做控成双躲层，组在两榜层沥牌青砼诊防渗紧层之丑间夹偷一层吴排水行层，别排除何透过姓防渗烦层的科渗水猜。但真实践革表明刃效果手并不惰明显娇。近干年来匪倾向绢于不摩设排顾水层解。斜批墙铺拥设在湾垫层刻上，垂垫层亦一般扩为厚1～3m的碎描石，征上铺3～4c括m厚的江沥青押碎石枕层作需为斜商墙的货基垫欲。斜鬼墙防敢渗层伸厚20彼cm左右此，分仆层铺谨压，缸每一院层厚3～6c杀m。在撑迎水沙面涂甲一层冲沥青桐马蹄积脂保荡护层雄。按怪施工完要求关，斜孩墙的忽上游析坝坡搁不应炊陡于1：1.验6～1：1.宴7。图5–31沥青川砼斜遥墙和缴心墙栗坝（寒高程萝：m，尺斗寸：cm）（a）斜扎墙坝带；（b）心钓墙坝（2）沥游青混粉凝土咬心墙沥青艰混凝趣土心该墙可扇做成环竖直逼的或疗倾斜捐的。顶厚牺：δc=3势0～50闸cm底厚沉：中低始坝某（H－坝义高）葱且违≮40梨cm。高坝且≮40咐cm（H为坝悲高）。过渡串层：蔑设在铁心墙秃两侧量。二、须坝顶额和护摸坡1.坝顶防浪重墙：朋墙顶伐高于捧坝顶1.剂00暂~1醋.2副0m。用固浆砌枣石或咸钢筋初混凝擦土筑缘瑞成，右墙底梢应和合坝体际中的跨防渗群体紧不密连倒接。坝顶封面：梢向两珠侧或遍一侧浸倾斜克，作看成2％～3％的瓶坡度艇。坝顶葛照明悟：常石设。坝顶尤构造请（单朽位：cm）3护坡占总纽奉体造钻价的10狼%左右设置居护坡忙的目坊的：是为盏了保禁护上涝游坝继坡免率受波容浪淘过刷；筋顺坡大雨水招水流灶冲刷最、冻纲胀干郑裂；叔冰层孙和漂淡浮物矩等的串危害补作用鼓；还约有防福止无竭粘性诸土料床被大担风吹遍散，老蛇、娱鼠和蚕土栖郑白蚁敲等动以物在描坝坡煮中营残洞造闯穴等团危害定。因此担，坝答坡表惜面为兆土、堆砂砾丙石等乞土石能料填鼠筑时展应设传置专纲门的禽护坡栽。1．上饥游帽护断坡2．下挠游赏护砌坡上游绣护坡上游执坝面咸要有始足够丹抗冲悼能力辰。已巾建造佩的土乖石坝努，多雨采用哄堆石疫、干誉砌石社和浆需砌石逝护坡锣和混雹凝土值护坡厨。（1）干穴砌石笑护坡脊：根据蓬波浪营大小抽可做呜成单科层或逝双层奇，单储层厚毙度约戒为0.猾3～0.缩慧5m，如浊图所菠示；程双层踩干砌绢石护析坡厚膛度约0.页4～0.敲6m，图穷（b）。当护碑坡与斧坝体驰土料首之间仍不满齐足反葵滤要齐求时间，护础坡底巴面需涂设碎据石或只砾石绩垫层脊，防域止库膛水位匹降落史和波确浪对绣坝坡著的淘圾刷。刊垫层勺厚度除一般婚为0.无15～0.社25陵m，并斩满足凉反滤纺要求西和不搜冻要马求。干砌宫石护区坡（君单位往：m）1-干砌恰石；2-垫层境；3-坝体（2）浆柳砌石捆护坡超：浆砌皇石是透在块臂石之烦间充搂填砂脂浆或震细石我混凝管土。适用剂于波锯浪高辨、压乌力大坛、容欧易被汗冲坏嘱的情遮况。浆砌筑石护歪坡稳客定性气较好需，其括厚度抓可比柔干砌佳石护坡酌午情减萄小。（3）混垮凝土司护坡钥：混凝捞土护踪蝶坡有泽现浇锄和预立制两些种形姜式，晌如图停所示茫。采板用方烫形5m未×5念m～20世m×辅20陡m厚度责为15～20显cm的现快浇板积块、冷六角垮形预茧制块竞；其他拼如沥斤青混糊凝土津护坡词和水幻玉泥土网护坡雨，可夫参考茧有关骄文献浮论述袋。如碧赶口、纹刘家滔峡黄迁山副晋坝、沉陆浑考等工弊程，互使用拴效果盲都较折好，让在石继料缺芬乏的雪地区安可考卖虑采微用。土石央坝浆突砌石虾护坡图甲混盼凝土洗板护略坡矩桐形板集；(b寸)六角秩形板1-矩形感混凝夏土板加；2-六角称形混敲凝土乐板；3-碎石误或砾英石；4-木板词柱；5-结合仰缝土石旧坝混研凝土财板护咱坡矩虑形板土石里坝混罩凝土鼓板护闯坡六妈角形忆板下游柱坝坡下游啊坝坡蛮工作恰条件条相对志上游这坝坡文好些姐，一沃般宜延简化贺设置哥。下固游护周坡型佩式一漂般有戒草皮戏护坡戚、单膊层干窑砌石稀护坡宜、卵棍石或告碎石坊护坡尽和混敌凝土奶框格笔填石劝护坡侧等。（1）草必皮护芝坡是均摸质坝愈常见末的护悠坡形齿式，闹国内忌应用抚较普仍遍，启如果瓣坝面价排水论布置裁合理觉，护伍坡效雹果良铺好，队而且怎可以斤美化扶环境扁。草民皮护程坡的纯草苗密宜采籍用爬分地草旋或矮纤草，题以减左少日延常维馅护工岸作。设若坝似坡为楚无粘客性土评时，宅则可扑在草港皮下镰铺一扰层20～30垦c另m厚的巧腐植遭土，榜以利灭于草帆的生尿长。（2）干横砌石酱护坡国内奸使用托较多膊，一遣般采挠用单扣层干袖砌形恳式、然厚度0.黎2～0.涉3m，通场常在蜘石料怨丰富疮且砌顿石费扇用便秆宜的霸地区劳可以馒考虑缴采用逢。（3）卵慨石或颈碎石挑护坡适用铁于由研砂或尤砾石叮填筑绞的下阶游坝择坡，逗卵石亲或碎滑石的配粒径崖应为5～10驴cm，厚嘉度40严cm。（4）钢絮筋混智凝土副框格弄填石纠护坡适用熟坝坡齐较陡忍、仅据仅采言用卵项石或稻碎石狡护坡怀不稳灶定且寨不适母宜采衰用草葛皮护栏坡的拒情况屯。框茂格尺堂寸一榜般为4～5m刚×4～5m，框辟条宽0.档2m，厚0.贱3m，在乘框格衬中填盘卵石讯或碎扇石。对干歼砌石蒜、浆天砌石虾、卵羊石或卸碎石捏、沥剧青混灯凝土脆以及涨钢筋暗混凝论土护期坡，休护坡佩的下传部都蓝应设浓置碎遗石或荣砂、讽砂砾幕石垫让层。垫层蔽厚度家约为15～30衰cm。冰芹冻地谈区，倡垫层馆厚度质还应拖满足滔坝坡骂不冻娱要求冷。土石她坝下敲游卵浴石或委碎石其护坡土石皂坝下访游草但皮护梳坡土石哨坝下血游草顽皮护瓦坡土石屿坝下株游干赛砌石辰护坡2、排先水设下备主要老作用测：控制崖和引纹导渗乱流，秋降低在浸润蚀线，校加速骄孔隙是水压理力消驴散，兽以增驶加稳漆定性遥，保爹护下耽游坝摄坡免备遭冻恭胀破遮坏。反滤繁的作银用：闸保护隆渗流沸出口穴，防锦止坝谨体坝盘基发洁生管医涌、碎流土料等渗摇透变基形。型式黄：贴坡跪排水棱体岩排水褥垫尽排水综合姥排水三、隙坝体银排水争和反辽滤层1）贴劲坡排楚水：又懂称表珠层排观水。男设置守在下现游坝蓬坡底色部筛，由1~2层堆配石或岗砌石雹构成洽，在箱石块坑与坝两坡之顿间应乱设反早滤层博；特泉点：形京式简元单，询省料纹且易丢于检众修，辜可防其止渗领透破蒙坏。坊因未极伸入摘坝体呜，但熟不能券降低搏浸润锅线，串且防络冻性个较差末。适用妄场合：中小袜型且犹下游脾无水决的怕均质少坝及稍防渗遥体浸咏润线服较低努的中各等高捧度的痕土坝缠。2）棱剥体排盘水：又称删为滤税水坝杆址，郊在下达游坝汁脚处概用块通石堆通成棱畏体，滨需设森反滤则层。特怎点：可赖降低舰浸润劫线，法防止证坝坡据冻胀械和渗库透变鱼形，城保护略下游葡坝脚困不受导尾水钓淘刷妇且有难支持宫坝体案增加五其稳喝定的辽作用分，还族可与消坝基劫排水灶相连裤接，哈是一永种可建靠的涝排水幸型式橡，但批石料番用量链大，规费用忌高，惕检修吃困难柴。适用求场合：较高拆的土储坝及阀石料纪较多荒的地帝区。3）褥伪垫排者水用块圈石、针砾石向平铺叹在靠亚下游垃侧的怠坝基罩上，奖并在牵其周汽围布瘦置反项滤层蛙而构蝴成的姐水平蔑排水葱体，毒伸入拥坝体勿长度

1/汽2~1/壶3坝底虑宽。特详点：下演游无渣水时吼，能暗有效闲降低疫浸润酸线，杜有助痰于坝疗基排此水，份但对叫不均伯匀沉生降的蹦适应破性较臂差，秤当下喊游水浓位高竞于排给水设无备时熔，降嘴低浸魄润线霜的效常果明交显降祝低，建我国程应用协较少蚕。适用场合:下游珠无水师或水提位较市低的障情况.4）混降合式盗排水将上急述几较种排淘水混只合使睬用。2.反滤渠层及芒过渡纤层反滤爪的作得用：滤土卵排水仔，防认止在侍渗流设逸出着处遭鲁受管欠涌、絮流土湖等渗检流变园形的粉破坏各以及通不同师土层若界面编处的臂接触瓣冲刷驱。位置盐：①土脂质防福渗体郑与坝逝壳或甚坝基遍透水搜层之柳间，②坝顿壳与大坝基选的透衔水部融位均固应尽嘉量满随足反蛇滤原旺则。过渡助层：主要冶对其廊两侧坟土料宴的变粥形起析协调欠作用蹲。反滤哗层可旅起过皆渡层播的作码用，些而过室渡层序却不马一定俊能满屠足反训滤的笼要求谱。在分责区坝寻的防孤渗体并与坝雄壳之量间，心根据细需要帆与土据料情淡况可债以只阔设置碎反滤位层，查也可行同时挠设置溉反滤率层和抗过渡握层。⑴反滤汇层的洪类型Ⅰ型反羽滤，乞反滤痛层位坡于被锣保护甩土的帖下部正，渗晴流方筝向主森要由占上向厦下，猴如：够斜墙休后的振反滤趴层。Ⅰ型反觉滤要破承受躁被保突护土千层的友自重吗和渗唉流压险力的尊双重场作用墙，其敲防止色渗流薄变形屈的条扑件更公为不肃利。Ⅱ型反乐滤，杯反滤艰层位鲁于被框保护穿土的氧上部唐，渗铲流方帆向主或要由烤下向山上，挡如:位于棚地基奇渗流敞逸出傲处的棍反滤辉层。渗流糟方向穴水平扒而反穷滤层跑成垂悔直向帖的，炊属过晃渡型口，如睬：心莫墙、忽减压谷井、疤竖式睡排水须等的走反滤箩层。⑵反滤香层设煤计要棵求1）被傻保护止土层版不发屯生管查涌等纲有害拍的渗离流变陡形，粥在防两渗体拿出现戏裂缝浇的情表况下暖，土秧颗粒火不会投被带迫出反瘦滤层梳，而馒且能国促使影裂缝浮自行腿愈合逃。这宵就要梁求反育滤料子必须罪具有库足够犁小的另孔隙伏，以啊防土技粒被载冲入球孔隙敲或通酿过孔经隙而碧被冲旺走。2）透宜水性哨大于捆被保削护土色层，棉能通梁畅地黎排出熔渗透辫水流研，同胜时不孝致被初细粒男土淤壶塞而咽失效春。要贷求反曾滤料勿必须悦具有饶足够宿大的耀孔隙差。3)反滤久层组肃成：羽由1～3层级共配均村匀，佳耐风榜化的签砂、赔砾、箱卵石务或碎丧石构餐成。水平住反滤温层的倘最小咏厚度适为0.连3m；垂直松或倾场斜反逆滤层旧的最毕小厚窗度可息采用0.志5m。SL聪27谷4-苗20咳01规定敏：●当武被保裂护土省为无效粘性铁土，悄且不斜均匀彩系数Cu<=翅5~唇8时，赶第一手层反水滤料梅的级次配，央按太滩沙基滨准则耐选用（1）（2）式中D15——反滤誉料的弃特征剥粒径念；d85、d15——分别伟为被帜保护拼土的凯控制宣粒径摸和特守征粒碎径。选择法第二铺层反得滤料异时采辟用以姓上相伸同的女准则想，只坦是以听第一喊层反距滤料此作为杀被保队护土秆，其盯余类炭推。●当央被保讲护土柴为粘奋性土件时，SL芹27址4-庆20膝01推荐竞采用上谢拉糟德19阶89年提态出的涝方法什。详细喉内容命可参柄见规恐范附鸦录。现代冷土石蔑坝的兔反滤绕层大芝多只柔用一鲜层，狱有时遵两层条，较甚少用裁三层暑，如驼：前袋苏联鞠的萨旁尔桑歉格、口热瓦哭理斯混克，傍我国遣台湾古的石速门，莲以及周日本暗的御扭母衣舰等坝峰，均末采用狂一层将反滤庆直接宽向坝旧壳过仪渡。弃罗贡付、努逃列克音、奥熔罗维弊尔、者石头俭河等恢高坝尝，设宏两层胃反滤可。过渡由层：可避稠免刚恨度相毒差较丢大的帮两侧蜻土料霸之间粉产生蹦急剧沟变化虚的变筐形和瓜应力森。故堂在砼旺面板次堆石升坝的箩垫层倦和堆勉石之俗间，划沥青觉砼心羊墙和两坝壳严之间被均应辩设置著过渡铸层。土质绿防渗影体分雨区坝鹊，除势坝壳致料为强堆石价外，刷一般指不设叙，即动使为楚堆石招，若计反滤衔层有险一定江厚度蹈，也饮可不满设置挑。四、惯