三峡大水工建筑物课件03土石坝-1概述

2025/7/221第三章

土石坝

2025/7/222主要内容概述基本剖面渗流分析稳定分析筑坝材料及填筑标准构造设计地基处理面板堆石坝2025/7/223学习要求

掌握土石坝的类型及其构造特点、设计基本原则和方法、渗流和渗透稳定分析、坝坡抗滑稳定分析以及坝基处理等基本知识。了解钢筋混凝土面板堆石坝设计理论和方法。学习重点土石坝的渗流及渗透变形计算；抗滑稳定分析方法。2025/7/224§1概述一、定义及建设情况二、结构特点及优缺点三、工作特点四、地基基本要求五、组成及设计要求六、类型及坝型选择2025/7/225定义：由土、石料等当地材料经抛填、碾压等方法堆筑成的坝建设情况：历史最悠久，数量最多。高土石坝：前苏联的罗贡坝(335m)、努列克坝(300m)。

10036235总计1.4489支墩坝4.41592拱坝11.54180重力坝82.729974土石坝%已建坝数量坝型一、定义及建设情况2025/7/226世界土石坝按国家或地区分类统计图

2025/7/227小浪底水利枢纽基本资料2025/7/228水布垭水利枢纽基本资料2025/7/229水布垭面板堆石坝2025/7/2210结构特点：土石坝是散粒体结构，稳定靠土体的抗剪强度来控制；只会出现局部滑动而失稳，不会出现整体滑动失稳或倾覆失稳问题；为维持坝坡稳定，坡度大，断面大，体积大。二、结构特点及优缺点2025/7/2211优点：就地取材，节省三材，减少运量，降低造价；适应不同的地形、地质、气候条件；结构简单，便于维修、加高和扩建。缺点：坝身一般不能溢流，需另设溢洪道；施工导流不如混凝土坝方便；粘性土料的填筑受气候条件影响；断面大，体积大。2025/7/2212

影响我国高土石坝建设的原因坝址河谷狭窄，洪水流量大，施工导流和泄洪布置工程量大；防渗土料的选择局限于粘性较大的细粒土，施工要求偏严，单价较高；缺乏大容量，高效率的施工机械。2025/7/2213高土石坝发展的机遇：施工机械的发展，提高了施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了高土石坝的发展；理论、试验及计算技术发展提高了大坝分析计算水平，加快了设计进度，保障了大坝设计的安全可靠性；高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和施工技术的综合发展，对加速土石坝的建设和发展也起了重要促进作用。2025/7/2214工作特点：坝基与坝身是透水的。上下游水位对土石坝边坡的影响。波浪、冰层能冲刷和破坏坝坡，上下游水位升降对坝坡稳定有不利影响。大气降水与温度对坝体的影响。大气降水使坝面土石流失，冬季结冰使土料膨胀，融化时形成孔穴及裂缝，夏季炎热坝坡干燥出现裂缝坝基及坝身沉降。一般施工质量好的土石坝沉陷量为坝高的0.2～0.4%，1～2m，不均匀沉降要产生裂缝，均匀沉降影响坝高。三、土石坝工作特点2025/7/2215渗透水流的表面——浸润面浸润面与垂直面的交线——浸润线饱和区：土体受上浮力和渗透水压力，在荷载作用下可能滑动倒塌 受动水压力作用，造成下游坡滑动 动水压力产生渗透变形（物理，化学） 冻融情况下对稳定不利 渗漏造成水量损失湿区：毛细水，处于变化中干区：干燥，可能出现裂缝影响浸润线位置的因素：（浸润线越高越不利）上下游水位防渗设备位置坝体内的排水设备位置2025/7/2216岩石地基：具有足够的强度（一般都能满足，但对页岩与粘土岩应做软基处理）岩石的整体性，避免断层，不能有大裂隙无造成滑动的软弱夹层岩石具有足够的抗水性，岩石浸水后不致溶解和软化石灰岩、石膏土基：有足够的地基承载力，尤其对细砂、淤泥、软粘土均匀性好，压缩性不能过大，且能均匀变形无造成坝体滑动的软弱层有足够的抗水性，不被溶解或软化部分土体不能因渗透水压作用被冲刷或浮起四、地基基本要求2025/7/2217土石坝组成土石坝一般有四部分：坝身、防渗体、排水设备和护坡。坝身是土石坝的主体，坝的稳定主要靠它维持；防渗体的作用是降低浸润线，防止渗透破坏和减少渗透水量；排水设备的作用是安全地排除渗透水，增强下游坝坡的稳定性；护坡的作用是防止波浪、冰层、温度变化、雨水和水流等对坝坡的破坏。五、土石坝组成及设计要求2025/7/2218设计基本要求具有足够的断面维持坝坡的稳定。边坡稳定和坝基稳定是土石坝安全的基本保证。施工期、水库水位降落以及地震作用在坝坡的荷载和土石料的抗剪强度指标都将发生变化，应分别计算。设置良好的防渗和排水设施以控制渗流。土石坝挡水后，坝体内形成渗流，饱和区土石料承受上浮力，减轻了抵抗滑动的有效重量；浸水后土石料的抗剪强度降低；渗流力可对坝坡形成不良作用；渗流从坝坡、坝基或河岸逸出时可能引起管涌、流土等渗流破坏。设置防渗和排水设施可以控制渗流范围、改变渗流方向、减小渗流的逸出坡降以增加坝坡、坝基和河岸的抗滑和抗渗稳定，还有利于减小坝体和坝基的渗流量。2025/7/2219根据现场条件选择好土石料的种类、坝的结构以及各种土石料在坝体内的配置，选择好坝体各部分的填筑压实标准，达到技术经济合理性；具有足够的泄洪能力，坝顶在洪水位以上要有足够的安全超高，以防洪水漫顶，造成大坝失事。适当的构造措施，使坝运用可靠、耐久。在库水位变化范围内，上游坝面应有坚固的护坡，防止波浪冲击和淘刷。下游坝坡应能防止雨水的冲刷破坏作用。保护坝内粘性土料，防止夏季日晒、冬季冻胀等形成裂缝。对压缩性大的土料应采取工程措施减少沉降和不均匀沉降，避免裂缝的形成和发展。2025/7/2220206座土石坝事故原因分析破坏原因占总溃坝的%洪水漫顶30渗透破坏25沿管道渗漏13滑坡15护坡5其它7原因不明52025/7/2221分类：按坝高分：低坝、中坝和高坝。按施工方法分：碾压式土石坝；冲填式土石坝；水中填土坝和定向爆破堆石坝等。碾压式土石坝应用最广。碾压式土石坝按土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类分为：均质坝、土质防渗体分区坝（土质心墙坝、土质斜墙坝、多种土质坝）、非土质材料防渗体坝（人工材料心墙坝、人工材料面板坝）六、类型及坝型选择2025/7/2222低坝多采用均质坝2025/7/22232025/7/22242025/7/22252025/7/22262025/7/22272025/7/2228坝型的选择：高山峡谷覆盖层很厚，砼坝不经济，宜修土坝；高山峡谷覆盖层不厚，但基岩缓倾角裂隙，泥化夹层很多，宜修土坝；宽河谷小流量的坝址修土石坝有利；坝型选择与筑坝材料有关：黄土