土石坝课设
第一章课程设计目的
课程设计包括土石坝设计的主要理论与计算问题，通过课程设计可以达到综合训练的目的。
学会融会贯通“水工建筑物”课程所学专业理论知识，完成土石坝较完整的设计计算过程，以加深对所学理论的理解与应用。培养综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决基本工程设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法。
培养设计计算、绘图、编写设计文件、使用规范手册和应用计算机的能力。提高查阅和应用参考文献和资料的能力。
第二章课程设计题目描述和要求
（一）课程设计题目描述
1、流域概况及枢纽任务
某水库枢纽位于某河上游，全河流域面积5863km2，流向自西向东，干流的平均比降为2%--3%。流域内多石山，小部分为丘陵，水土流失不严重。
本枢纽工程是以发电为主兼顾灌溉和供水的综合利用工程，水库的总库容为1450万m3，发电引水高程为197.5m，最大引水流量为73m3/s，发电装机容量3万kW。灌溉下游左岸耕地2.3万m2，灌溉最大引水流量35m3/s，引水高程202.5m。
2、地形地质
坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、弱风化、强风化及河床卵石覆盖层。河槽高程为181.8m，河槽处卵石覆盖层为4m，强风化层厚度为3m，弱风化层厚度为6m，基岩岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般地2---3m ，强风化层厚1—2m，弱风化层厚度为5－8m，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。
3、建筑材料
粘土料、砂料、石料在坝址上、下游均有，坝址下游5公里以内砂储量丰富，可供建筑使用。
土石料计算参数
粘土18.7 28 e=0.65 18 15 3.6?10-4
砂砾料19.5 19 n=25% 35 0 6.0?10-2
土石料20 22 e=0.45 27 10 1.8?10-3
堆石料22 15 n=25% 38 0
4、水文
坝址以上控制集雨面积128km2，多年平均流量3.5m3/s，平均年径流量9776.2 m3。
经水文水利规划(工程等别为三等，经调洪演算)得：上游设计洪水位为235.0m，相应的下游水位为184.2m，库容为1135万m3，岸边溢洪道相应的泄量为1238 m3/s；上游校核洪水位为236.5m，相应的下游水位为185.3m，库容为1243万m3，岸边溢洪道相应的泄量为1675 m3/s；上游正常高水位为233.5m，相应的下游水位为183.5m，库容为898万m3；死水位为200m，相应的库容为42万m3。
5、气象
本地区洪水期多年平均最大风速12m/s，水库的风区长度（吹程）为2.6km。
6、其他有关资料
坝基弱风化上限高程为174.8m，岸边溢洪道堰顶高程取为226.5m。
（二）设计内容
本课程设计选择粘土心墙土石坝，对土石坝最大剖面进行剖面设计并绘制设计图。
课程设计的内容包括：
1、确定合理经济土石坝剖面尺寸。
2、计算施工期（竣工时）上游坝坡的稳定安全系数。
3、分别计算正常高水位、设计洪水位、校核洪水位下游坝坡的稳定安全系数和坝体的浸润线
4、计算正常高水位骤降至死水位上游坝坡的稳定安全系数和坝体的浸润线。
5、最后要求绘制土石坝剖面设计图及部分细部构造图。
（三）成果要求
课程设计结束时提交的成果为：设计2号图纸一张，设计计算说明书一份。
A．设计图纸：设计2号图纸一张，提倡学生用计算机绘图。
设计图纸要求布局合理、设计正确，图面整洁、清晰，图幅尺寸、比例、线条、标注高程、符号和说明等均符合工程制图标准。
B．设计说明书编写内容
1．设计题目；
2．目录与前言；
3．正文(包括工程概况、计算原理与方法、计算过程及结果汇总)；
4．结束语：成果评价、问题展望（成果的分析及结论一定要有分析和判断，并说明存在的问题和改进措施）；
5．参考文献。
C．设计说明书编写要求
1．课程设计计算说明书要求条理清楚、文字通顺、整齐美观、格式规范。
2．课程设计计算说明书不少于5千字，并有必要的图表。
3．课程设计计算说明书纸张用统一的毕业设计纸张，并尽可能用计算机打印。
第三章确定合理经济土石坝剖面尺寸
土石坝的基本剖面根据坝高、坝的等级、坝型、筑坝材料特性、坝基情况以及施工、运行条件等参照现有工程的时间经验初步拟定，然后通过渗流和稳定分析检验，最终确定合理地剖面形状。
第一节基岩高程的确定
土石坝底面积大，坝基应力较小，坝身具有一定的适应变形的能力，坝身断面分区和材料的选择也具有灵活性。所以，土石坝对天然地基的强度和变形要求，以及地基处理的标准等，都可以略低于混凝土坝。但是，土石坝坝基本身的承载力、强度、变形和抗渗能力等条件一般远不如混凝土坝，所以，对坝基处理的要求丝毫不能放松。
坝基（包括坝头）处理应满足渗流控制（包括渗流稳定和控制渗流量）、静
力和动力稳定、允许沉降量和不均匀沉降量等发面要求，保证坝的安全运行。处理的标准与要求应根据具体情况在设计中确定。竣工后的坝顶沉降量不宜大于坝高的1%。对于特殊土的坝基，允许总沉降量应视具体情况确定。
本设计工程坝址处的岩体可大致分为新鲜岩石、弱风化、强风化及河床卵石覆盖层。河槽高程为181.8m，河槽处卵石覆盖层为4m，强风化层厚度为3m，弱风化层厚度为6m，基岩岩体较完整，无特殊不利地质构造。两岸风化较深呈带状，覆盖层较少，厚度一般地2---3m ，强风化层厚1—2m，弱风化层厚度为5－8m，坝址两岸均为花岗岩，岩石坚硬，裂隙不发育。
为了满足坝基稳定的要求，开挖掉河槽处卵石覆盖层为4m，强风化层厚度为3m，即确定基岩高程为181.8-4-3=174.8m。
第二节坝坡坡率、马道和心墙尺寸的确定
I）坝坡坡率的确定
土石坝的坝坡初选可参照已有工程的实践经验拟定。
中、低高度的均质坝，其平均坡率约为1:3。
上游坝坡长期处于饱和状态，加之水库水位有可能快速下降，使坝坡稳定处于不利地位，故其坡率应比下游坝坡为缓。土质防渗体的心墙坝，当下游坝壳采用堆石时，常用坡率为为1:1.5—1:2.5，采用土料时，常用1:2.0—1:3.0；上游坝壳采用堆石时，常用1:1.7—1：2.7，采用土料，常用1:2.5—1:3.5。斜墙坝下游坝坡的坡率可参照上述数值选用，取值宜偏陡；上游坝坡可适当放缓，石质坝坡放缓0.2，土质坝坡放缓0.5。
本设计为粘土心墙土石坝，粘土料、砂料、石料在坝址上、下游均有。上、下游坝壳都采用砂粒料，上游坡率确定为1:3.0下游坡率确定为1:2.5。
II）从土石坝建设的发展情况看，土质防渗体分区坝和均质坝，上游坝坡除观测需要外，已趋向于不设马道或少设马道，非土质防渗材料面板坝则上游坝坡不设马道。根据施工、交通需要，下游坝坡可设置斜马道，其坡度、宽度、转弯半径、弯道加宽和超高等要满足施工车辆的行驶要求。斜马道之间的实际坝坡可局部变陡，但平均坝坡不应陡于设计坝坡。马道宽度按用途确定，一般不小于1.5m。
本设计粘土心墙土石坝，上游不设马道，下游为了便于施工和满足交通需求设置一个马道，马道宽度取为3米，马道上下坡度取一样，都为1:2.5。
III）心墙和斜墙的厚度，主要取决于土料的质量，如容许渗流比降、塑性、
抗裂性能等。渗流分析表明，土石坝防渗体中的水头损失并不是按直线分布的。在设计中通常采用平均容许比降[a J ]作为控制标准，它等于作用水头H 与防渗体厚度T 的比值，这是一个半经验性的数据。SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》规定：心墙的a J 不宜大于4，斜墙的a J 不宜大于5。在国内外土石坝的建设实践中，厚心墙的底部厚度常取为水头的30%—50%，薄心墙的底部厚度常取为水头的15%—20%。
土质防渗体断面应满足渗透比降、下游浸润线和渗透流量的要求。应自上而下逐渐加厚，顶部的水平宽度不宜小于3.00m ；底部厚度，斜墙不宜小于水头的1/5，心墙不宜小于水头的1/4。
土质防渗体顶部在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高，应按表5-2-1的规定取值。非常运行条件下，防渗体顶部不应低于非常运行条件的静水位。并应核算风浪爬高高度的影响。
当防渗体顶部设有防浪墙时，防渗体顶部高程可不受上述限制，但不得低于正常运用的静水位。
防渗体顶部应预留竣工后的沉降超高。
表3-2-1 正常运用情况下防渗体顶部超高 （m ）
本设计粘土心墙土石坝，校核水位为236.5m ，开挖掉河槽处卵石覆盖层为4m ，强风化层厚度为3m 后确定的基岩高程174.8m ，故作用水头为236.5-174.8=61.7m 。故心墙顶部的水平宽度确定为4m ，底部厚度取为16m 。由于坝顶设高为1.2m 的防浪墙，故心墙顶部高程取为跟静水位一致，沉降超高暂不考虑，在心墙顶部暂不预留。
第三节 坝顶高程的确定
坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和，应按以下4种运用条件计算，取其最大值：①设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高；②正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高；③校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高；④正常蓄水位加非常运用调价的坝顶超高，再加地震安全加高。当坝顶上游侧设有防浪墙时，坝顶超高时值水库静水位与防浪墙顶之间的高差，但在正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5m ，在非常运用条件下，坝顶不得低于静水位。
坝顶超高d 按照式：d=R+e+A 计算，对特殊重要的工程，可取d 大于此计算
值。
式中：R 为波浪在坝坡上的设计爬高，m ；e 为风浪引起的坝前水位雍高，m ；A 为安全加高，m ，根据坝的级别按表3-3-1选用，其中非常运行条件（a ）适用于山区、丘陵区，非常运行条件（b ）适用于平原区、滨海区。
表3-3-1 土石坝的安全加高 单位：m
上式中R 和e 的计算公式很多，主要都是经验和半经验性的，适用于一定的具体条件，按照SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》推荐的公式计算确定。
本设计工程属于山区、丘陵区地带，查规范可知，波浪的平均波高和平均周期宜采取莆田试验站公式，按下式计算：
??
????????
??????? ????? ????? ??=]7.0[13.00018.0]7.0[13.07.0245
.027
.022W gH th W gD th W gH th W gh m m m 5
.0438.4m m h T =
式中 m h ——平均波高，m ；
m T ——平均波周期，s ；
W ——计算风速，m/s ； D ——风区长度，m ；
m H ——水域平均水深，m ；
g ——重力加速度，取9.81m/2s 。
th （x ）=x
x x x --+-λλλλ
平均波长可按下式计算：
2
22m
m m qT H L th L ??∏= ?∏??
对于深水波，即当H≥0.5
m
L时，上式可简化为
2
2m
m qT
L=
∏
式中
m
L——平均波长，m；
H——坝迎水面前水深，m。
本设计工程：上游设计洪水位为235.0m，相应的下游水位为184.2m，库容为1135万m3，岸边溢洪道相应的泄量为1238 m3/s；上游校核洪水位为236.5m，相应的下游水位为185.3m，库容为1243万m3，岸边溢洪道相应的泄量为1675m3/s；上游正常高水位为233.2m，相应的下游水位为183.5m，库容为898万m3；死水位为200m，相应的库容为42万m3。
得到各种工况下水域平均水深如表3-3-2所示
表3-3-2 单位：m
根据SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》中下列规定：
1.正常运用条件下的1级、2级坝，采用多年平均年最大风速的1.5—
2.0倍；
2.正常运行条件下的3级、4级、5级坝，采用多年平均年最大风速的1.5倍；
3.非常运用条件下，采用多年平均年最大风速。
本设计工程所在地区洪水期多年平均最大风速12m/s，水库的风区长度（吹程）为2.6km，且该工程等别为Ⅲ级。
故正常运用条件下，设计风速为1.5×12=18 m/s；非常运用条件下，设计风速为12 m/s。
得到4种运行条件下的平均波高计算表见表3-3-3所示
表3-3-3 平均波高、平均周期、平均波长计算表
正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按下式进行计算：
上游坝坡坡率确定为1:3.0，即m=1.5—5.0： m m W m L h m
K K R 2
1+=
?
式中 m R ——平均波浪爬高，m ；
m ——单坡的坡度系数，如坡角为α，即等于cot α；
?K ——斜坡的糙率渗透性系数，根据护面类型由表3-3-4查得； W K ——经验系数，按表3-3-5查得。
表3-3-4 糙率及渗透性系数?K
上游护坡的常用型式为干砌石、浆砌石或堆石。本设计工程粘土料、砂料、石料在坝址上、下游均有，坝址下游5公里以内砂储量丰富。上、下游护面均采
用砌石，?K 取定为0.8。
表3-3-5 经验系数 W K
本设计4种运行条件下的计算风速已知，且各工况的上下游水位已知，基岩高程已经定为174.8m ，得到作用水头计算表如表3-3-6所示。
表3-3-6 作用水头计算表 单位：m
得到平均波浪爬高m R 计算表如表3-3-7所示。
表3-3-7 平均波浪爬高m R 计算表
设计波浪爬高值应根据工程等级确定，1级、2级和3级坝采用累积频率为 1%的爬高值1%R ，4级、5级坝采用累积频率为5%的爬高值5%R 。
本设计工程等级为Ⅲ级，故设计波浪爬杆值采用累积频率为1的爬高值
1%R 。
不同累积频率下的波浪爬高p R 可由平均波高与坝迎水面前水深的比值和相
应的累积频率P(%)按表3-3-8规定的系数确定求得。
表3-3-8 不同累积频率下的爬高与平均爬高的比值（m p R R /）
根据表3-3-8得到4种运行情况下波浪在坝坡上的波浪爬高1%R 表如表
3-3-9所示。
表3-3-9 波浪在坝坡上的波浪爬高1%R 表
风雍水面高度可按下式计算：
2cos 2m
KW D
e gH β=
式中 e ——计算点处的风雍水面高度，m ； D ——风区长度，m ； W ——计算风速，m/s ；
K ——综合摩阻系数，取3.6×610-；
β——计算风向与坝轴线法线的夹角，（o），取0 o。
D 已知为2600m ，4种运行情况下W 也都为已知，得到风雍水面高度计算表如表3-3-10所示。
表3-3-10 风雍水面高度计算表
本设计工程所处地形为山区和丘陵区。确定土石坝的安全加高时，非常运行条件应查山区和丘陵区的相关数据，坝的级别为3级，查表3-3-1得到各种运行条件下的安全加高A 值如表3-3-11所示。
表3-3-11 各种运行条件下的安全加高A
综合表3-3-9、3-3-10、3-3-11得到各种运行条件下的坝顶高程如表3-3-12所示。
表3-3-12 各种运行条件下的坝顶高程
由表确定坝顶高程初定为237.7m考虑到节省材料和便于施工，坝顶上游侧设置防浪墙，防浪墙高度定为 1.2m，当坝顶上游侧设有防浪墙时，坝顶超高值为水库静水位与防浪墙顶之间的高差，但在正常运用条件下，坝顶应高出静水位0.5m，在非常运用条件下，坝顶不得低于静水位。237.7-1.2=236.5m，校核水位在非常运行条件下运行，静水位为236.5m，扣除防浪墙高的坝顶不得低于静水位，故坝顶高程定位236.5m。
综上可得，最后坝顶高程确定为236.5m，坝顶设置防浪墙，防浪墙高度为1.2m。
第四节坝顶宽度的确定
坝顶宽度根据运行、施工、构造、交通和地震等方面的要求综合研究后确定。
SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》规定：高坝顶宽可选为10—15m，中、低坝顶宽可选为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，以保护黏性土料防渗体免受冻害。
本设计坝高为236.5-181.8=54.7m，高度在30—70m之间，为中坝。心墙顶部宽度已定为4米，再考虑反滤层布置需要，故坝顶宽度确定为8m。
第五节坝体排水的确定
土石坝应设置坝体排水，降低浸润线和孔隙压力，改变渗流方向，防止渗流出溢处产生渗透变形，保护坝坡土不产生冻胀破坏。
本设计坝体排水采用棱体排水。棱体排水适用于下游有水的各种坝型。它可以降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护尾水范围内的下游坝脚不受波浪淘刷，还可与坝基排水相连接。当坝基强度足够时，可发挥支撑坝体、增加稳定的作用。但所需石料用量大，费用较高，与坝体施工干扰，检修较为困难。依据SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》棱体排水设计应遵守下列规定：
1.顶部高程应超出下游最高水位，超过的高度，1级、2级坝应不小于1.0m，3级、4级、5级坝应不小于0.5m，并应超过波浪沿坡面的爬高；
2.顶部高程应使坝体浸润线距坝面的距离大于该地区的冻结深度；
3.顶部宽度应根据施工条件及检查观测需要确定，但不宜小于1.0m；
4.应避免在棱体上游坡脚处出现锐角；
5.棱体内坡根据施工条件确定，一般为1:1.0—1:1.5，外坡1:1.5—1:2.0。
由于坝的级别为3级，故棱体排水顶部高程定为超出下游水位0.7m。校核水位对应的下游水位为185.3m，故顶部高程确定为186m。顶部宽度取为2m，棱体内坡取为1:1.5，外坡取为1:2.0。材料采用堆石。
细部构造图见A2图纸。
第六节坝顶、护坡、反滤层的设计
一、坝顶Ⅰ
①、坝顶护面可采用密室的沙砾土、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材料以适应坝的变形，并对防渗体起保护作用，防止干裂和雨水冲刷。
②、坝顶上游侧宜设置防浪墙，墙顶高于坝顶1.0~1.2m，防浪墙应坚固且不透水，采用浆砌石筑成，墙底与坝体防渗体紧密连接。
③、为了便于坝顶排水，坝顶面向下游侧倾斜，作成3%的坡度。
④、根据工程运行需要，坝顶常设照明设施。
最后本设计坝顶设防浪墙，防浪墙材料采用浆砌石，高度定为 1.2m。坝顶作成3%的坡度，护面采用干砌石，厚0.3米。
细部构造图见A2图纸。
二、护坡
①、土石坝上游坡面要经受波浪淘刷、冰层和漂浮物的撞击等危害作用；上游坡面受雨水、大风、尾水部的风浪、冰层和水流的损害以及动物、冻胀干裂等破坏作用，因此上下游坝面都要设置护坡，只有石质下游坡可以例外。
②、上游护坡的常用型式为干砌石、浆砌石或堆石；护坡范围应自坝顶或防浪墙起延伸至水库最低水位以下一定距离，一般为2.5m；当最低水位不确定时，则应护至坝脚；
此次设计中坝前死水位高程为200m，故上游护坡底部高程为197.5m，护坡厚都用0.8米，材料用浆砌石。
砌石护坡下按反滤原则设置碎石或砾石垫层，垫层厚度与材料粒径有关，一般砂土用0.15~0.3m，卵砾石和碎石用0.30~0.60m。
本设计中采用砂土作为垫层材料，厚度为0.2m。
细部构造图见A2图纸。
③、土石坝下游坝面为防雨水冲刷和人为破坏，一般采用简化型式的护坡，护坡的覆盖范围应延伸至坝脚，但排水棱体不需。通常采用干砌石、碎石或砾石护坡，厚约0.3m。
本次设计中下游护坡采用干砌石，厚0.3米。
细部构造图见A2图纸
三、反滤层
反滤层一般由1~3层级配均匀，耐冈化的砂、砾、卵石或碎石构成，每层粒径随渗流方向而增大；水平反滤层的最小厚度可采用0.3m,垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用0.5m；反滤层应有足够的尺寸以适应可能发生的不均匀变形，同时避免与周围土层混渗。
取水平反滤层厚度为0.5m,倾斜反滤层厚度为0.7m。
细部构造图见A2图纸
第七节确定土石坝剖面
经上述计算，确定土石坝剖面如下。
第四章各种工况下坝体的渗流分析
渗流分析的内容包括：①确定坝体内浸润线；②确定渗流的主要参数——渗流流速与比降；③确定渗流量
渗流分析的目的在于：①土中饱水程度不同，土料的抗剪强度等力学特性也相应地发生变化，渗流分析将为坝体内各部分土的饱水状态的划分提供依据；②确定对坝坡稳定有较重要影响的渗流作用力；③进行坝体防渗布置与土料配置，根据坝体内部的渗流参数与渗流逸出比降，检验土体的渗流稳定性，防止发生管涌和流土，在此基础上确定坝体及坝基中防渗体的尺寸和排水设施的容重和尺寸；④确定通过坝和河岸的渗水量损失，并设计排水系统的容重。渗流分析可为坝型初选和坝坡稳定分析打下基础。
在坝与水库失事事故的统计中约有1/4是由于渗流问题引起的，这表明深入研究渗流问题和设计有效的控制渗流措施是十分重要的。
有许多方法可用来进行渗流分析，其中，水力学方法和流网法比较简单实用，同时也具有一定的精度，中低坝较为适用，采用水力学法确定的浸润线、平均流速、平均比降和渗流量能满足（Ⅲ—Ⅳ级）土石坝工程的精度要求。对于高坝和较复杂的情况，则需要采用有限元等数值解法。
本设计工程属于中坝，工程等级为Ⅲ级，下面分别计算正常高水位、设计洪水位、校核洪水位、正常高水位骤降至死水位情况下坝体的浸润线，采用水力学方法，基本假定：1）假设渗透系数K在同一或相近的土料中各向同性；2）假设坝体内部渗流为层流，认为坝内渗流符合达西定律；3）假设坝体内部渗流为渐
变流（杜平假定），认为渗流场中任意过水断面各点的水流流速和比降都是相等的。
本设计为粘土心墙土石坝，心墙坝心墙后的渗流可看作缓变流动，其下游出口水深可假设为2H 。心墙后的水深H 可按通过心墙的渗流量等于通过坝体的渗流量这一连续条件加以确定。
令心墙上、下部的平均厚度为
t
c
，则通过心墙的渗流量为t H H
k
c
q 2)
2
21
1
(-=
通过心墙下游坝壳的渗流量为L
q H H k
2)
(2
222
-=
通过心墙和心墙下游坝壳的渗流量相等，用Excel 试算得H ,从而算出q 。 再用公示
L x H H H H x )(2
22121--=算出各点处的H ,即可画出侵润线。
本次设计中
m t c 102
16
4=+=
，心墙使用粘土，坝壳土料使用砂砾料，由表4-1得s m s cm k /6.3/6.310106
4
1--?=?=，s m s cm k /0.6/0.610104
2
2--?=?=
表4-1 土石料计算参数
第一节 正常高水位坝体浸润线
m m H H
7.88.1745.183,4.588.1742.23321
=-==-=，从CAD 图中量得
m L 77.122=
试算得m H 5.17=，s
q m
3
00056.0=
心墙段
t
H H H H c
x x
)(2
2121--=
x H1 H tc
Hx
2
58.4
17.5
10
52.82
4 58.4 17.
5 10 46.57
6 58.4 17.5 10 39.34 8 58.4 17.5 10 30.45 10
58.4 17.5
10 17.5
下游段
L x H H H
H x )(2
22
2
--=
画出正常高水位浸润线如下
上游正常高水位233.2
下游正常高水位183.5
正常高水位侵润线
:3
：
：
第二节 设计洪水位坝体浸润线
m m H H
4.98.1742.184,2.608.1740.23521
=-==-=，从CAD 图中量得
m L 23.124=
试算得m H 3.18=，s
q m
3
00059.0= 心墙段
t
H H H H c
x x
)(2
2121--=
x H1 H tc Hx
0 60.2 18.3 10 60.20 2 60.2 18.3 10 54.46 4 60.2 18.3 10 48.05 6 60.2 18.3 10 40.63 8 60.2 18.3 10 31.51 10
60.2 18.3
10
18.30
下游段
L x H H H H x )(2
22
2
--=
x H H2 L
Hx 0 18.3 9.4 124.23
18.30
x H
H2 L Hx
20 17.5 8.7 122.77 16.39 40 17.5 8.7 122.77 15.20 60 17.5 8.7 122.77 13.91 80 17.5 8.7 122.77 12.49 100
17.5
8.7 122.77 10.88
20 18.3 9.4 124.23 17.18 40 18.3 9.4 124.23 15.98 60 18.3 9.4 124.23 14.69 80 18.3 9.4 124.23 13.27 100 18.3 9.4 124.23 11.68 120 18.3 9.4 124.23 9.84
画出设计洪水位浸润线如下
上游设计洪水位235.0
下游设计洪水位184.2
设计洪水位浸润线
:3
：
：
第三节 校核洪水位坝体浸润线
m m H H
5.108.1743.1835,7.618.1745.23621
=-==-=，从CAD 图中量得
m L 56.126=
试算得m H 3.19=，s
q m
3
00062.0= 心墙段
t
H H H H c
x x
)(2
2121--=
x
H1
H tc
Hx
0 61.7 19.3 10 61.70 2 61.7 19.3 10 55.86 4 61.7 19.3 10 49.33 6 61.7 19.3 10 41.79 8 61.7 19.3 10 32.55 10
61.7
19.3
10
19.30
下游段
L x H H H
H x )(2
22
2
--=
画出校核洪水位浸润线如下
上游校核洪水位236.5
下游校核洪水位185.3
校核洪水位浸润线
:3
：
：
第四节 正常高水位骤降至死水位坝体浸润线
正常高水位骤降至死水位时，粘土心墙土石坝由于心墙的存在，水流没有渗流过心墙。浸润线的确定比较复杂，这里只定性得确定出该情况下浸润线的大致形状，如下图。
死水位200
上游正常高水位233.2
下游正常高水位183.5
正常高水位骤降至死水位浸润线
:3
：
：
第五章 部分工况下坝坡的稳定分析
稳定分析是确定坝的剖面和评价坝体安全的主要依据。稳定分析的可靠程度对土石坝的经济性和安全性具有重要影响。土石坝由松散体构成，剖面大，一定条件下会发生局部坝坡滑动，常见滑裂面有曲线滑动面、直线或折线滑动面、复合滑动面。筑土石坝的主要材料，土是一种具有强非线性性质的材料，目前，人们对土坡失稳破坏机理的研究还不够充分，所以，稳定分析的方法和控制标准，在相当大的程度上还要依靠工程经验和判断。
土石坝施工、建成、蓄水和库水位降落的各个时期不同荷载下，应分别计算其稳定性。控制稳定的有施工期（包括竣工时）、稳定渗流期、水库水位降落期和正常运用遇地震四种工况：
（1）施工期（包括竣工时）。校核竣工剖面、施工拦洪剖面以及边施工、边蓄水过程的临时蓄水剖面上、下游坝坡的稳定。这种工况，黏性土坝坡和防渗体在填筑过程中产生的孔隙水压力一般来不及消散，将对坝坡稳定产生不利的影
响。
（2）稳定渗流期。校核两种工况下的上、下游坝坡稳定：①上游为正常蓄水位或设计洪水位至死水位之间的某一水位，下游为相应水位，属正常运用条件；②上游为校核洪水位，下游为相应水位，属非常运用条件I 。
（3）水库水位降落期。校核两种工况下的上游坝坡稳定：①水库水位处于正常蓄水位或设计洪水位与死水位之间的某一水位发生降落，或是抽水蓄能电站水库水位的经常性变化和降落，属正常运用条件；②水库水位自校核洪水位降落至死水位以下或是水库以大流量快速泄空等，属非常运用条件I 。这种情况需要考虑不稳定渗流所形成的孔隙水压力的影响。
（4）地震作用时。与正常运用条件的作用相组合验算上、下游坝坡的稳定，属非常运行条件Ⅱ。
按SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》规定，坝坡抗滑稳定的最小安全系数根据坝的级别，参照表7-1加以选取。
表5-1 坝坡抗滑稳定最小安全系数
工程上采用的土坡稳定分析方法，主要是建立在极限平和理论基础之上的。假设达到极限平衡状态时，土体将沿着某一滑裂面产生剪切破坏而失稳。滑裂面上的各点，土体均处于极限平衡状态，满足摩尔-库伦强度条件。土石坝坝坡稳定分析计算方法有：刚体极限平衡法。极限平衡稳定分析时，按滑动面形状分圆弧法和滑楔法两种。
无黏性土的坝坡，如心墙坝的上下游坝坡、斜墙坝的下游坝坡、斜墙的上游保护层、保护层连同斜墙和坝基中有软弱夹层的滑动等常形成折线形的滑动面。这时课假设滑动面由若干楔形体组成，采用滑楔法计算安全系数。
故本次设计用滑楔法进行计算。 滑楔法的基本算法如下
()()()()'''
11sec [cos sin i ei i i i ei i i i i ei i P?P W V --=-+-+-±-ψαβψαβψα
'sec sin i i ei u x +αψ△()'''
sec cos cos ]ei i ei i ei i c x Q -+-αψ△ψα （5-1）
其中 K c c i ei
/''
=
K i ei /tan tan ''ψψ=
式中 i P?——土条一侧的抗滑力；
1i P -——土条另一侧的下滑力； i W ——土条的重量；
i u ——作用于土条底部的空隙压力；
i Q 、i V ——分别为水平和垂直地震惯性力（向上为负，向下为正）； i α——土条底面与水平面的夹角； i β——土条一侧的i P?与水平面的夹角；
1i -β——土条另一侧的1i P -与水平面的夹角。
计算时，首先假定一K 值，自有端楔形块起，计算块间作用力P ，直至最左端的三角形楔形块，如果式（7-1）方括号中的值为零，则满足平衡要求，所假定的K 值正确，否则修正K 值重新计算，直至收敛。
楔形体块间相互作用力P 的倾角β，根据工程经验，一般可选取以下数值：①β为常数，等于边坡平均倾角；②β等于楔形块顶面和底面倾角的平均值；③β=0；④β等于楔形块体底面倾角。
本设计采用滑楔法计算稳定系数时，β取0。
考虑到滑楔法只满足力的平衡要求，而不满足力矩平衡条件，计算结果的准确性不足，而且安全系数对所假定的块间作用力倾角β的变化比较敏感。β选择不当，则误差较大，有时还会出现数值计算上的问题，难以收敛。故SL274-2001《碾压式土石坝设计规范》规定：当假定β角等于楔形块顶面和底面倾角的平均值时，容许抗滑稳定安全系数按简化的毕肖普法取值；当假定β=0时，其计算结果接近不计条块间作用力的情况，容许抗滑稳定安全系数按瑞典圆弧法取值。
本次设计：粘土料、砂料、石料在坝址上、下游均有，坝址下游5公里以内砂储量丰富，可供建筑使用，如表5-2所示。
表5-2 土石料计算参数
浅析土石坝的地基处理
浅析土石坝的地基处理 摘要：土石坝是当今世界坝工建设中发展最快的一种坝型，本文着重论述了几种典型地基上土石坝的地基处理措施，为土石坝的建设提供一定的技术参考。 关键字：土石坝地基处理 土石坝是土坝、堆石坝和土石混合坝的总称，是人类建造最早的坝型，具有悠久的发展历史，在各国使用都极为普遍。土石坝利用坝址附近土料、石料及砂砾料填筑而成，筑坝材料基本来源于当地，又称“当地材料坝”。土石坝是由散粒状材料填筑而成的，对地基变形的适应性比混凝土坝好。土石坝既可建在岩基上，也可建在土基上。与混凝土坝相比，土石坝的地基处理在强度和变形方面的要求较低，但防渗方面基本相同。根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）要求，当坝基中遇到下列情况：深厚或透水性强的砂砾石层；软土；湿陷性黄土；疏松砂土和含黏粒量小于15%的黏性土，易于液化的土层；岩溶；断裂破碎带、透水性强或有不稳定泥化岩石夹层的岩基；含有大量可溶盐的岩基或土基；下游坝址处地基的表层有连续透水性差的覆盖，下卧有透水性强的土层或岩层时，需特别注意研究，并加以处理。合理进行地基处理的主要目的是为了满足渗流控制、动静力稳定以及容许沉降量等方面的要求，以保证坝的安全运行。 一、砂卵石地基的处理 土石坝修建在砂卵石地基上时，一般情况下地基的承载力是足够的，地基因压缩产生的沉降量也不大。总的来说，砂卵石地基的处理主要是解决防渗问题，通常采取“上堵”、“下排”相结合的措施达到控制地基渗流的目的。土石坝渗流控制的基本方式有垂直防渗，水平防渗和排水减压等。前两者体现了上堵的原则，后者体现了下排的原则。垂直防渗可采用黏性土截水槽、混凝土截水墙、混凝土防渗墙、水泥黏土灌浆帷幕、高压喷射灌浆等基本形式，水平防渗常用防渗铺盖。 黏性土截水槽 黏土截水槽是均质坝部分坝体或斜墙或心墙向下延伸至不透水层而成的一种坝基垂直防渗措施。适用于透水砂卵石覆盖层深度在10-15m范围内，最多不超过20m，其结构简单、工作可靠、防渗效果好，在我国得到广泛应用。截水槽开挖边坡线约为1:1.5，顶宽应尽量和防渗心墙厚度相协调，底宽根据回填土料的允许渗透坡降而定，两侧边坡应铺设反滤层。 混凝土截水槽 当砂卵石层深度在15-30m时，如采用黏性土截水槽，则开挖工程量太大，施工排水较为困难，或由于砂卵石层中夹有细沙层，边坡难以稳定，可采用人工或机械方法开挖直槽，浇筑混凝土截水墙，或是上部的12-15m厚的透水层进行敞口明槽开挖，填筑土截水墙，往下再开挖直槽，浇筑混凝土截水墙。混凝土截水墙的厚度根据施工需要确定，一般为2-4m，顶部伸入土截水墙的齿墙高度和
浅谈土石坝
浅谈土石坝 土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。土石坝是历史最为悠久的一种坝型。近代的土石坝筑坝技术自２０世纪５０年以后得到发展，并促成了一批高坝的建设。目前，土石坝是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。 土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝。 土石坝按其施工方法可分为：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。应用最为广泛的是碾压式土石坝。 一、土石坝的地基处理 土石坝的底面积大,坝基应力较小,坝体具有一定的适应变形的能力,坝体断 面分区和材料的选择也具有灵活性。因此,土石坝对天然地基在强度和变形方面的要求以及处理措施、应达到的标准等,均可比混凝土坝相对较低,但防渗要求上则与混凝土坝基本相同。土石坝对不同的地基有不同的处理方法,着重对土石坝地基处理与软土地基处理的方法作以介绍。 砂卵石地基处理 许多土石坝建在砂卵石地基上,对于砂卵石地基的处理主要是解决渗流控制问题。处理的主要措施有垂直防渗措施、水平防渗措施和下游排水设施及盖垂等,垂直防渗措施可有效地截断坝基渗流,在技术条件许可且较经济合理时,应优先采用。 垂直防渗设施。垂直防渗设施包括黏性土截水槽、混凝土防渗墙和灌浆帷幕等。 (1)黏性土截水槽。当坝基砂砾石层深度不大时,可开挖深槽直达不透水层或基岩,槽内回填黏性土,与坝内防渗体连成整体,称之为截水槽。它结构简单、工作
可靠、防渗效果好、应用较广,适用于砂砾石层深度在15m以内,最大深度一般不超过20m。截水槽底宽根据回填土的容许渗透坡降及施工条件而定。为防止截水墙与基岩间可能出现的集中渗流,常在基岩上设置混凝土齿墙或垫座,必要时还需要进行灌浆。 (2)混凝土防渗墙。当坝基砂砾石层较深时,采用混凝土防渗墙是经济而又有效的防渗措施。施工时用冲击钻分段在土层中造成圆孔或槽形孔,以泥浆固壁,然后在槽孔内浇筑混凝土,最后连成整体,形成混凝土防渗墙。墙底嵌入弱风化基石,深度不少于0.5~1.0m,墙顶插入防渗体内的深度1/10坝高。墙厚一般为0.6~1.3m,多采用0.8m左右。混凝土防渗墙一般适用砂砾石层深度在80m以内的情况。 (3)灌浆帷幕。当砂砾石层深度很大时,可采用灌浆的方法进行防渗处理。也可在土层采用黏土截水槽或混凝土防渗墙,下部采用灌浆帷幕。砂砾石地基是否适合于灌浆,取决于它的可灌性,其可灌性可根据砂砾料的性质和级配,用可灌比和渗透系数来判别。根据反滤原理,一般认为M<5时,可灌性很小;M=5~10时,可灌性差;M>10时,可灌水泥黏土浆;M>15时,可灌水泥浆。渗透系数K>40m/d,可灌水泥黏土浆;K>80m/d时,可灌水泥浆。当可灌性不好时,可考虑采用化学灌浆。砂砾层的帷幕灌浆大多采用水泥黏土浆,它不仅耗费水泥量少,比较经济,而且还有浆液性能好、不易深沉、防渗效果好等优点。帷幕的厚度按容许坡降确定,而帷幕厚度T=H/J(H为最大设计水头,J为帷幕容许坡降),对于水泥黏土浆,帷幕的渗透坡降可采用3~4。 1水平防渗铺盖。防渗铺盖是一种水平防渗设备,可由斜墙、心墙等防渗体或均质坝体向上游水平延伸而成。其结构简单,防渗可靠,造价较低廉。铺盖通常采用黏性土料铺筑,也可以采用土工膜作铺盖,铺盖不能完全截断渗流,但能增加渗径,可将坝基渗透坡降和渗流量控制在容许范围内。当河床透水层很厚时,采用垂直防渗设施有困难时,可以考虑采用铺盖防渗,有时还可以利用天然透水地基中的1层不透水层作铺盖。如果地基是渗透性很大的砾石层或渗透稳定性很差的粉细砂,不宜采用铺盖。铺盖的渗透系数应小于1×10-5cm/s,并至少比地基渗透系数小100倍,铺盖长度应根据地基特性和防渗需要由计算确定,一般为4~6倍水头,铺盖厚度由土料的容许渗透坡降而定,由上游端向下游端逐渐加厚。上游端最小厚度
水工大坝几种坝型简介
水工大坝几种坝型简介 (孙国俊收录整理) 1.重力坝 重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。 重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积挡水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压力来抵消由于水压力所引起的拉应力以满足强度要求。 在水压力及其他外荷载作用下，主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝的断面基本呈三角形，筑坝材料为混凝土或浆砌石。据统计,在各国修建的大坝中,重力坝在各种坝型中
往往占有较大的比重。在中国的坝工建设中,混凝土重力坝也占有较大的比重,在20座高100m以上的高坝中，混凝土重力坝就有10座。 2.拱坝 拱坝是一种建筑在峡谷中的拦水坝，做成水平拱形，凸边面向上游，两端紧贴着峡谷壁。是指一种在平面上向上游弯曲，呈曲线形、能把一部分水平荷载传给两岸的挡水建筑，是一个空间壳体结构。 拱坝是在平面上呈凸向上游的拱形挡水建筑物，借助拱的作用将水压力的全部或部分传给河谷两岸的基岩。与重力坝相比，在水压力作用下坝体的稳定不需要依靠本身的重量来维持，主要是利用拱端基岩的反作用来支承。拱圈截面上主要承受轴向反力，可充分利用筑坝材料的强度。因此，是一种经济性和安全性都很好的坝型。 平面上呈拱形并在结构上起拱的作用的坝。拱坝的水平剖面
由曲线形拱构成，两端支承在两岸基岩上。竖直剖面呈悬臂梁形式，底部座落在河床或两岸基岩上。拱坝一般依靠拱的作用，即利用两端拱座的反力，同时还依靠自重维持坝体的稳定。拱坝的结构作用可视为两个系统，即水平拱和竖直梁系统。 水荷载及温度荷载等由此二系统共同承担。当河谷宽高比较小时，荷载大部分由水平拱系统承担；当河谷宽高比较大时，荷载大部分由梁承担。拱坝比之重力坝可较充分地利用坝体的强度。其体积一般较重力坝为小。其超载能力常比其他坝型为高。拱坝主要的缺点是对坝址河谷形状及地基要求较高。 拱坝的基础处理要慎重对待。务必查明地质条件的薄弱环节。在工程措施上要不惜代价彻底解决。不能轻率处理。对水文、试验等工作应按规程规范办理，这样才能提高设计精度，不然将造成工程失事的遗留病害。所以应保证在安全的前提下求经济合理。 拱坝坝址地质条件，一般是上部岩石比下部差，左右岸岸坡均有软弱夹层。为了使拱坝传给基岩的推力分散，易于保持稳定，中小型拱坝工程，扩大其拱端尺寸，即将坝布置为变截面圆拱成大头拱坝是有效的。但相对于重力坝，拱坝对坝址岩石基础的要求相对重力坝要少一些。 3.土石坝 土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝、以石
土石坝设计报告
目录 目录 (1) 前言 (3) 1、综述 (4) 1.1、基本资料 (4) 1.2 、综合说明 (14) 2.坝型坝址选择 (15) 2.1坝型选择 (15) 2.2工程等别确定 (15) 3.坝体布置 (16) 3.1溢流坝段布置 (16) 3.2泄水孔坝段布置 (16) 4.非溢流坝设计 (17) 4.1、剖面尺寸拟定 (17) 4.2、荷载极其组合 (19) 4.3、坝体抗滑稳定计算 (22) 4.4 、坝体应力计算（选做） (22) 5.溢流坝设计 (24) 5.1、溢流坝剖面确定 (24) 5.3消能防冲设计 (30) 6.坝身泄水孔设计（略） (32) 7.坝体构造 (32) 7.1坝顶 (32) 7.2坝内廊道 (33) 7.3坝体分缝 (34) 7.4坝体止水与排水 (36) 7.5、大坝混凝土材料及分区 (36) 8.地基处理设计 (38)
8.1一般规定 (38) 8.2 坝基开挖 (38) 8.3 坝基固结灌浆 (39) 8.4 坝基防渗与排水 (39) 总结 (41) 参考文献 (42)
前言 本次水闸设计的主要目的是让同学们能熟悉水闸设计的基本步骤、方法。让我们对以前所学的水工建筑物课程中水闸做一个整体的了解，并能将以前所学的理论知识运用的实际工作中，由于本设计作者水平有限，所以设计中难免有不妥之处，请老师指出以便纠正和改进。 编者 2011-10-28
1、综述 1.1、基本资料 1.1.1、工程概况 C重力坝是规划中某江中下游河段梯级电站的第11级，也是某江中下游水电规划报告推荐的首期开发的4个骨干工程之一。 坝址控制流域面积约113987km2，多年平均流量1720m3/s，多年平均年径流量542亿m3。水库正常蓄水位732.00m，相应库容2.412亿m3，死水位727.00m，相应库容1.914亿m3，调节库容0.498亿m3，为日调节水库。电站共装5台220MW 水轮发电机组，总装机容量1100MW。 1.1.2、地形 坝址处于河道S形拐弯下游出口处，正常蓄水位732m处河谷宽约412m。右岸山坡坡度约60°左右，左岸高程710m以上为山坡，坡角为25~36°，以下为河流阶地，阶面宽约74m。左岸河漫滩宽约126m，河漫滩在坝址上游长约240m，下游长约300m。主河床位于右岸，枯水位河床宽约100m，水深约10m，水流湍急。坝基右岸为玄武岩，左岸为白云岩，右河床与左岸漫滩之间为基岩凸起小岛。地形条件有利于布置厂坝导墙兼施工导流纵向混凝土围堰。 1.1.3、工程地质： 1、库区地质：德山水库、库区属于中高山区，河谷大都为峡谷地形，只西城峪至北台子一带较为宽阔沿河两岸阶地狭窄，断续出现且不对称，区域内无严重的坍岸及渗漏问题。 2、坝址地质：ⅰ地貌：坝址位于扬查子村南300m处，为低谷丘陵地区，两岸相对高差不大，河谷开阔，宽约300～400m上下游两公里范围内，河道S 形拐弯，主河槽位于右岸。枯水期河床宽约100m，由于受河流侧向侵蚀两岸地形不对称。右岸坡度较陡约60°左右，左岸较缓坡角为25～36°，河床中除漫滩外，左岸还有三级阶地发育，一、二级阶地高程自700～710m。三级阶地与缓坡相接直达山顶。覆盖层厚度为7～12m的砂砾卵石冲积层。ⅱ岩性：坝区主要岩性为太古界拉马沟片麻岩，其次为第四纪松散堆积物，以及不同时期的侵入岩脉，坝区范围内片麻岩依其岩性变化情况可分为六大层，其中第一、四、六层岩性较好，但第一、六层因受地形限制建坝工程很大。第四大岩层(Ar I 4)为角闪斜长片
浅谈水利施工中土石坝施工技术的应用
浅谈水利施工中土石坝施工技术的应用 当我们开展水利项目建设工作的时候，经常会接触到一类坝体，即土石坝。它的发展历史非常久远，在最近几年，由于相关的工艺在不断发展，此时它呈现出了全新的发展面貌，开始受到相关人士的大力关注。它施工使用的材料一般可以在所在区域获取，而且在建设的时候能够很好的使用挖掘出来的物质，因此它还被人们称作为当地材料坝。它有很多类型，如果使用的材料主要是砂砾或是土壤，我们就称它为土坝。如果使用的是石渣等，我们就将其叫做是堆石坝。如果上述的两类物质占据的比例大体相等，就将其叫做是混合坝。和别的坝形比对来看，不管是从经济方面亦或是具体的建设方面，它的优点都很明显。作者具体的阐述了它的优点和存在的缺陷等。 标签：水利水电工程；土石坝；施工技术 由于施工的措施不一样，因此我们可以将土石坝分成很多不一样的类型，具体来讲可以分为碾压式土石坝、冲填式土石坝、定向爆破土石坝以及水中填土土石坝等等。在众多的类型中，我们目前最常用的是第一种。假如以坝的高程来区分，又可以被划分为低中高三类。根据土料在坝体中的分配与防渗体的材料又可以分为均质坝、土质心墙坝、土质斜墙坝以及人工材料心墙坝等多种类型。 1 土石坝特点简述 1.1 优点简述 通过分析我们发现它的优点比较明显，比如它能够从近处获取材料，因此能够明显的节省材料用量，而且减轻了运输的压力，从总体上来说减少了费用。它的结构相对要简单很多，在完工以后维护很方便，而且也能够很好的在之前的坝体上扩建。因为它的坝身材料主要是土石料等，因此其能够很好的应对变形问题。在选取坝基的时候，对地基没有很严格的规定。除此之外，它的技术相对要简单很多，而且工序不多，设备施工速率较快等。 1.2 缺点简述 它的缺点是无法很好的排泄洪水，因为坝顶无法排水，所以我们要单独的设置一条溢洪道。因为它使用的大都是黏性物质，所以它的填筑会受到气候的干扰。而且由于它的坝身使用的大多是土石料，因此较易下沉。 2 土石坝施工技术探讨 2.1 料场规划 在具体的开展建设工作的时候，我们必须合理的规划料场。这主要是因为其不但关乎到总体的施工品质以及成本，而且还会对附近的产业有影响。所谓的空
土石坝裂缝成因及处理方法
TECHNOLOGY TREND ［摘要］本文结合工程实例，对土堤（坝）填筑的施工工艺及施工过程中关键部位的施工方法进行探讨，并提出处理好土堤（坝）填筑的 其他关键问题的措施。［关键词］土堤（坝）填筑；施工；质量控制土堤（坝）填筑施工与质量控制探讨 李滋生 1工程概况 社岗防护工程是北江飞来峡水利枢纽工程的一部分，主要由社岗防护堤、排水渠、升平箱涵、元岗和社岗涵闸、防洪道路、防洪仓库等建筑物组成。其中社岗防护堤位于飞来峡水利枢纽坝前左岸，北起金斗角，横跨银英公路、社岗水，沿原京广铁路路基与江东古庙山头相接，然后经升平镇、水塘桥、洪晚潦与平台山相连，堤线最后止于隔江村侧小山。社岗防护堤为碾压式均质土堤，堤身最大高度为22m ，堤顶路面高程为29.2m ，堤顶宽度为7m ，采用泥结石路面。迎水面侧布置1m 高钢筋砼防浪墙，背水面侧布置缘石及排水沟。迎水面为1∶2.75干砌石护坡，背水面为1∶2.5草皮护坡。防护堤全长3675m ，土方填筑260万m 3，筑堤土料由建设单位提供的飞来峡19号土料场供应。通过对土料的击实试验,得出土料的最大干密度为1.71t ／m ，最优含水率16％，控制上堤土料含水率13％～18％。设计要求指标：压实度取97％。 2均质土堤（坝）填筑2.1料场土料质量控制情况 首先对料场的土料进行含水率的检测，主要是控制上堤（坝）的土料质量，以保证土料符合设计质量要求和易于压实合格。若土料的含水率偏高，则应改善料场的排水条件，并将不符合上堤（坝）条件的土料进行翻晒处理，以此来降低土料的含水率；若土料的含水率偏低，则应对土料在料场进行加水，以保证土料的含水率满足设计要求。2.2碾压试验情况 为了提高大面积施工时的工作效率，保证施工质量，进行土方填筑碾压试验，选择合理的施工方法，从而确定最优功效的含水范围、铺土厚度、碾压变数、压实参数等。本工程填筑施工参数为：铺土厚度40cm ，碾压遍数8次，含水率控制在13％～18％之间。 2.3土堤（坝）填筑施工方法 边线控制：边线要超出设计边线80cm ，超出部分每填筑1.5m 高用反铲挖机粗略削坡。 铺土厚度控制：铺土厚40cm ，允许偏差一5cm ～0。 碾压：振动碾顺堤（坝）轴线方向进退式碾压，相邻两段交接带碾迹应彼此搭接，垂直碾压方向搭接带宽度不小于0.3m ～0.5m 。顺碾压方向搭接宽度为1m ～1.5m 。行走速度：拖式2km/h ～3km/h ，自行式2.5km/h ～3.5km/h 。 2.4土料填筑技术要求 填筑前，应在与基础岩石接触处，按1m 宽铺设（岸边为一条带）纯黏土接触带。碾压机具的行驶方向应平行堤（坝）轴线，而靠岸边的接触带黏土则应顺岸边进行压实，压实标准按压实度97％控制。 在整个土料压实过程中，专职质检、试验人员进行值班，及时对每一层回填土料的压实度用环刀进行测点检测，在下一层的压实度没有达到97％及干密度1.65g/cm 的标准时，决不允许进行上一层的土方回填。 每一填土层按规定参数施工完毕,并经监理检查合格后才能继续铺筑上一层。在继续铺筑上层新土之前,应对压实层表面残留的被碾子凸块翻松的半压实土层进行处理，以避免形成土层间结合不良的现象。 压实土体不应出现漏压虚土层、干松层、弹簧土、剪力破坏和光面等不良现象。如出现上述现象应及时处理；对于干松层加水继续碾压；对于漏压的虚土层进行补压；对于出现的弹簧土与剪力破坏的部位 超过5m 2挖掉换土填筑；对于汽车通过后形成的光面用推土机或凸块振动碾刨毛处理。 铺土面应均衡上升，以免造成过多的接缝。若由于施工需要进行分区填筑时。其纵横接缝坡度分别按1∶3及1∶4控制，并用振动碾骑缝碾压。 在接缝的坡面上，应配合填筑的上升速度，将表面松土铲除至已压实合格的土层为止。坡面须经刨毛处理。并使含水率控制在13％～18％范围内，然后才能继续铺填新土进行压实。 为保护土料正常的填筑含水率，日降雨量较大时，按监理指示填筑。当风力或日照较强时，在堤（坝）面上进行洒水湿润，以保持合适的含水率。 填筑面应略向上游倾斜，以利排除积水。下雨前应采取措施，防止雨水下渗，雨后应将填筑面含水率调整至合格范围，才能复工。 2.5堤（坝）体填筑质量控制 质量检测取样部位应符合下列要求：取样部位应有代表性，且应在面上均匀分布，不得随意挑选，特殊情况下取样须加注明；应在压实层厚的下部1/3处及结合层处取样，并记录压实层厚度。 质量检测取样数量应符合下列要求：每次检测的施工作业面不宜过小，机械筑坝时不宜小于600m 2：每层取样数量：在大面积填筑量时每200m 3～500m 3取样1次，在边角部位每层2～3次；若作业面或局部返工部位按填筑量计算的取样数量不足3个时，也应取样3个。 在压实质量和堤身特定抽样检测时。取样数视堤身具体情况而定。每一填筑层自检、抽检后，凡取样不合格的部位应补压或作局部处理，经复验至合格后方可进行下一道工序施工。 3雨季填筑 雨季填筑时应采取适当措施，防止施工过程中土料含水量的增加，保证填筑质量。主要应做好以下几方面工作：填筑面稍向上游倾斜，以利排泄雨水，倾斜坡度一般可取2％～4％；雨前用振动平碾快速压实表层松土，并注意保持填筑面平整，以防积水和雨水下渗。雨后填筑面应刨毛晾晒或处理，经检查合格后方可复工；在填筑面上的施工机械，雨前宜移出填筑面停放；下雨或雨后不许践踏堤（坝）面，禁止车辆通行；雨后复工，首先人工排除防渗体表层局部积水，并视未压实表土含水率情况，进行刨毛晾晒或用推土机将其清除，至实测土料含水率不超过施工含水率上限1％即可。 4处理好堤（坝）填筑的其他关键问题 认真细致地处理好土堤（坝）基与岸坡这些关键性问题：堤（坝）基与岸坡处理工程为隐蔽工程，如果处理不好，将来会危及土堤（坝）稳定与安全，所以必须按设计要求并遵循有关规定认真施工。施工单位应根据合同技术条款要求以及有关规定，充分研究工程地质和水文地质资料，制定相应的技术措施。 做好清基工作：在因清理堤（坝）基、岸坡和铺盖地基时，应将村木、草皮、树根、乱石、坟墓以及各种建筑物全部清除，并认真做好水井、泉眼、地道、洞穴等处理。堤（坝）基或岸坡表层的粉土、细砂、淤泥、腐殖土、泥炭等均应按设计要求和有关规定清除。若按设计高层局部地段仍存在淤泥及细砂或其他软弱夹层等不良工程地质问题时，应及时将局部地段不良岩体清除，然后换基至设计高程。为保证土堤（坝）填筑质量问题，在土堤（坝）基开挖过程中要做好基坑排水问题，特别是土堤（坝）开始填筑阶段的基坑排水问题，以保证土堤 工程技术 113
土石坝设计说明书
前言 根据教学大纲要求，学生在毕业前必须完成毕业设计。毕业设计是大学学习的重要环节，对培养工程技术人员独立承担专业工程技术任务重要。通过毕业设计可以进一步培养和训练我们分析和解决工程实际问题及科学研究的能力。通过毕业设计，我们能够系统巩固并综合运用基本理论和专业知识，熟悉和掌握有关的资料、规范、手册及图表，培养我们综合运用上述知识独立分析和解决工程设计问题的能力，培养我们对土石坝设计计算的基本技能，同时了解国内外该行业的发展水平。 这次我的设计任务是E江水利枢纽工程设计（土石坝），本设计采用斜心墙坝。该斜心墙土石坝设计大致分为：洪水调节计算、坝型选择与枢纽布置、大坝设计、泄水建筑物的选择与设计等部分。
1 工程提要 E 江水利枢纽系防洪、发电、灌溉、渔业等综合利用的水利工程，该水利枢纽工程由土石坝、泄洪隧洞、冲沙放空洞、引水隧洞、发电站等建筑物组成。 该工程建成以后，可减轻洪水对下游城镇、厂矿和农村的威胁，根据下游防洪要求，设计洪水时最大下泄流量限制为900s m /3，本次经调洪计算100年一遇设计洪水时，下泄洪峰流量为672.6s m /3。原100年一遇设计洪峰流量为1680s m /3，水库消减洪峰流量1007.4s m /3；其发电站装机为3×8000kw ，共2.4×104kw ；建成水库增加保灌面积10万亩，正常蓄水位时，水库面积为17.70km 2，为发展养殖创造了有利条件。 综上该工程建成后发挥效益显著。 1.1 工程等别及建筑物级别 根据SDJ12-1978《水利水电枢纽工程等级划分设计标准（山区，丘陵区部分）》之规定，水利水电枢纽工程根据其工程规模﹑效益及在国民经济中的重要性划分为五类，综合考虑水库的总库容、防洪库容、灌溉面积、电站的装机容量等，工程规模由库容决定，由于该工程正常蓄水位为2821.4m ，库容约为 3.85亿m 3，估计校核情况下的库容不会超过10亿m 3，故根据标准（SDJ12-1978），该工程等别为二等，工程规模属于大（2）型，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时性建筑物级别为4级。 1.2 洪水调节计算 该工程主要建筑物级别为2级，根据《防洪标准》（GB50201-94）规定2级建筑物土坝堆石坝的防洪标准采用100年一遇设计，2000年一遇校核，水电站厂房防洪标准采用50年一遇设计，500年一遇校核。临时性建筑物防洪标准采用20年一遇标准。 根据资料统计分析得100年一遇设计洪峰流量为设Q =,/16803s m （p=1%）， 2000年一遇校核洪峰流量为校Q =2320m 3/s ，（%05.0 p ）。
土石坝筑坝料的若干问题浅析
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/6a13395566.html, 土石坝筑坝料的若干问题浅析 作者：惠仕兵胡人炭陈英周小林 来源：《中华建设科技》2014年第03期 【摘要】土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝简称土石坝。土石坝筑坝料母岩强度、级配、粗细粒和粗细料占比等控制着筑坝料压实度、渗透性、变形量等，本文就近些年来土石坝筑坝料试验研究以及坝体填筑质量检测资料进行统计分析，晒晒土石坝筑坝料方面新的认识，寻寻土石坝筑坝料方面的新规律，试图对提高土石坝填筑质量检测水平起些积极作用。 【关键词】粗粒土；无粘性粗粒土；粗细料；筑坝料母岩强度；自由排水 1. 粗粒土 （1）据GB/T50145-2007《土的工程分类标准》，粗粒土是粗粒组（60 mm≥d>0.075mm）质量多于总质量的50%的土，从粗粒土的定义看，粗粒土仅限于最大粒径60mm，而在实际工程中（如土石坝、堆石坝的填筑材料）dmax>60mm土石料为多数，用量也大。SL 228-98《混凝土面板堆石坝设计规范》、SL 274-2001《碾压式土石坝设计规范》要求坝壳料的dmax不超过压实层厚或为压实层的2/3，垫层料dmax≤100mm，过渡料垫层料dmax≤300mm。 （2）图1为国内外土石坝堆石、石渣级配曲线图[1]。堆石、石渣dmax=1000mm，粗粒 组（60 mm≥d>0.075mm）质量只占总质量20～60%，巨粒组占30～70%，仍习惯称其为粗粒土。从土石坝筑坝料应用或工程实践角度，粗粒土定义非常宽泛，它包含巨粒土组成。图2为紫坪铺水库主、次堆石区筑坝料级配曲线图，堆石、石渣dmax=800mm，粗粒组（60 mm≥d>0.075mm）质量只占总质量25.7～41.3%，巨粒组占53.8～73.4%。 2. 无粘性粗粒土与粘性粗粒土 2.1如上所述，粗粒土是一个很宽泛的概念，按其工程特性，常分为粘性粗粒土与无粘性粗粒土。四川大学屈智炯、何昌荣等在《新型石渣坝—粗粒土筑坝的理论与实践》[2]提出根 据其细粒（i×10-4 （cm/s）能自由排水的粗粒土定性为无粘性粗粒土，将渗透系数K 4. 筑坝料母岩强度 4.1岩石为矿物的集合体，是组成地壳的主要物质。岩石强度常常用抗压强度R来表征，其主要受组织、胶结物的性质、压力的方向因素等影响，对岩体而言，除了取决于岩块强度外，与结构面性状紧密相关，在大多数情况下，结构面起着控制性作用。
国内外土石坝重大事故剖析_对若干土石坝重大事故的再认识
第17卷第1期水利水电科技进展1997年2月 作者简介:顾淦臣,男,教授,从事水工结构教学与研究,著有 土石坝地震工程学 等论著。 国内外土石坝重大事故剖析 对若干土石坝重大事故的再认识 顾淦臣 (河海大学水利水电工程学院!南京!210098) 摘要!对土石坝4种类型20例事故的实况作了描述,对其原因作了剖析。其中洪水漫坝失事2例,渗透破坏5例,滑坡3例,震害10例。从分析中吸取教训,获得经验,防止或减少今后发生类似事故。文中提出勘测试验设计、施工及监理、验收、运行管理4个环节应慎重对待的各项工作。关键词!土石坝!事故分析!洪水漫坝!滑坡!震害!渗透破坏 !!大坝失事,下游猝不及防,致使人民生命财产和经济文化遭受重大损失。因此调查失事实况,分析失事原因,研究失事机理具有重要意义。通过调查分析,从这些事例中吸取教训,获得经验,提高勘测、科研、设计、施工、监理、管理等各方面水平,防止或减少这类事故再度发生。 大坝从发生险情到溃坝失事,发展迅速,整个过程往往很难被人目睹。只能在失事后进行调查分析。一般采取观察残存坝体,取样试验,分析失事前的原型观测资料,访问附近居民等手段,然后综合分析,得出结论。这些工作需要由知识面宽广、理论基础扎实、实践经验丰富的专家去担任,经过充分讨论,才能得出客观、公正、切合实际的结论。在调查研究中,还需去粗取精、去伪存真,相互补充,力求全面。对失事原因和机理的分析,可能会有不同的意见,可以并存。一次调查研究的结论也可能被再次调查研究所推翻。一次事故,也可以同时组织两个专家组作调查研究,力求全面和客观。例如美国T eton 坝失事后,组织了两个专家组分别进行调查研究,一个是政府的专家组,另一个是学术团体的 专家组。最终报告中综合了两个专家组的结论。我国沟后坝失事后,政府专家组提出了调查报告,专家组的成员有3位在刊物上发表了意见不尽相同的论文,专家组以外的工程师和学者在刊物上发表了4篇论文,都有自己的见解。 笔者遍阅了国内外土石坝失事和事故的调查报告及论文,仔细考证了事故实况,根据坝型、筑坝材料、施工质量等综合资料,分析判断失事和事故的原因、机理。对原调查报告和论文中的结论,有的予以肯定,有的认为值得商榷,提出自已的见解。 本文对洪水漫坝、渗透破坏、滑坡、地震震害4种类型20个事例进行剖析,选择了各种类型事例中最大库容或最高的坝为剖析对象。早期建成的坝,当时设计和施工技术水平较低,由于地震震害失事或其它原因失事较多。50年代以后,设计理论和施工技术已大为提高。如果谨慎从事,大坝失事是可以避免的。通过本文事例剖析,这些坝的失事都不是人力不可抗拒的。板桥水库校核洪水标准为千年一遇加20%,?75#8?洪水为650年一遇就漫坝失事,可见原设计的洪水计算 # 13#
碾压式土石坝设计规范,sl2742001
碾压式土石坝设计规范,sl2742001
碾压式土石坝设计规 范,sl2742001 篇一：碾压式土石坝施工规范 碾压式土石坝施工规范 1 范围 本标准给出了碾压式土石坝施工的技术要求和安全监测、质量控制等内容。 本标准适用于1、2、3级碾压式土石坝的施工，4、5级土石坝应参照执行。坝高超过70m的碾压式土石坝，不论等级均应按本标准执行。 对于200m以上的高坝及特别重要和复杂的工程应作专门研究。 2引用标准 下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 GB6722-1986 爆破安全规程
GB50201-1994防洪标准 GB50290-1998土工合成材料应用技术规范 DL / T5128-2001混凝土面板堆石坝施工规范 SD220-1987 土石坝碾压式沥青混凝土防渗墙施工规范SDJ12-1978 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）SDJ17-1978 水利水电工程天然建筑材料勘察规程 SDJ217-1987 水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（平原、滨海部分）（试行）SDJ218-1984 碾压式土石坝设计规范 SDJ336-1989 混凝土大坝安全观测技术规范 SDJ338-1989 水利水电工程施工组织设计规范（试行）SL52-1993 水利水电工程施工测量规范 SL60-1994 土石坝安全监测技术规范 SL62-1994 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范 SL169-1996土石坝安全监测资料整编规程 SL174-1996水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范 SL237-1999土工试验规程 3总则 3.0.1 为了反映近年来土石坝施工技术的重大进展，对SDJ213-83《碾压式土石坝施工技术规范》进行修订， 以适应当前土石坝建设的需要。
土石坝浅谈
土石坝浅谈 安徽地区南部多山区，北部不多平原。土石坝在皖南山区应用较多，而北方多水闸。本人曾施工土石坝，现对其施工过程种的问题进行浅谈。 土石坝是目前世界坝工建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势，据不完全统计世界土石坝占大坝总数的82.9%，而在中国土石坝数量占到大坝总数的93%。 土石坝是历史最为悠久的一种坝型。其优点包括：就地取材，节省钢材、水泥、木材等重要建筑材料，减少了建坝过程中的远途运输；结构简单，便于维修和加高、扩建；土石坝的坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低；施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。其缺点是坝身一般不能溢流，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较大等。 土石坝建设最大的病害即是渗流。如何控制和预防渗流是土石坝工程建设中最主要的工作之一。 所谓渗流，即是指由于填筑土石坝的土料和坝基的砂砾是散粒体结构，颗粒间存在大量的孔隙，因此具有一定的透水性。当水库蓄水后，在水压力的作用下，水流必然会沿着坝身土料、坝基土体和坝端两岸地基中的孔隙渗向下游，造成坝身、坝基和绕坝的渗漏。假如这种渗流是在设计控制之下，大坝任何部位的土体就不会产生渗透破坏，则为正常渗流，此时渗流量一般较小，水质清澈透明，不含土壤颗粒，对坝体和坝基不致造成渗透破坏；反之对能引起土体渗透破坏，或渗流员过大且集中，水质浑浊，透明度低，使坝体或坝基产生管涌，流土和接触冲刷等渗透破坏，这种影响蓄水兴利的渗流则为异常渗流。 根据我国早期的土石坝工程的资料统计，由渗流而引起的破坏事故率约占31.7%。其中大型水库占11座，而对于中小型水库而言，漫坝冲垮者最多，占51.5%，其次就是渗漏导致垮坝，占29.1%，由此可见渗漏造成的溃坝问题是相当严重的。因此确保对坝体和坝基的渗流控制是保证土石坝安全的一项重要措施。 渗流控制的控制理论是在工程实践中的发展和运用起来的，是实践反馈的结果，其中渗流的基本原理、渗流场的分析方法、土体渗透稳定性三大部分，是渗流控制理论的基础。而渗流控制技术是渗流基础理论的实施措施，它主要包括灌浆技术、反滤坝技术、土石坝坝坡滑动破坏加固技术、土石坝坝体灌注粘土浆加固技术、坝体和坝基的密度加固技术、土工合成材料加固技术以及防渗墙及其坝体坝基加固技术等。 总结起来产生异常渗流的原因有以下几个方面： ①坝体填土与排水体之间的反滤层设计不正确，层间系数过大，或施工时 有错断混层现象，或填土不够密实，过大的渗流使填土向排水体流失， 都会造成反滤层破坏失效。反滤层在整个防渗体系中是尤为关键的环节，即使前面的防渗体裂缝或出现渗漏通道，只要反滤层工作正常，排水降 压，渗漏破坏就不会扩大。②防渗体没有直达基岩或底部连续可靠的粘 土层，在开挖截水槽时，因施工困难，半途而废，从而留下隐患。③土 石坝两岸岸坡产生台阶状。应该开抢成较平顺的坡度，为减少开挖可以 变坡，在上下两坡度转折处，两坡角之差不应大于15°~20°，若有平台，
水工建筑物课程设计(土石坝设计)
水工建筑物课程设计任务书（Ⅱ）学院名称：能源与环境学院专业：水利水电工程年级：2008级 1 设计题目 黑河水利枢纽土石坝设计 2 主要内容 本工程采用混合式开发，开发任务为发电，兼顾下游环境与生态用水。该枢纽挡水建筑物为土石坝，坝体防渗体材料采用粘土；泄洪建筑物为布置在右岸的水工隧洞；引水发电隧洞亦布置在右岸。 枢纽主要工程参数： （一）发电及水库特征 （1）、本电站装机容量_________万千瓦。 （2）、水库校核洪水位：_________m； 水库设计洪水位：_________m； 水库正常蓄水位：_________m，设计死水位：_________m； 正常蓄水位以下相应水库库容________m3。 （3）、厂房型式为引水式发电厂房。 （4）、坝底高程为 ______ ___m。 （5）、多年平均最大风速__ ___m/s，库面吹程__ ___k m，风向与坝轴线垂直。 （6）、土石坝坝型为粘土__ ___堆石坝。 （二）地震设计烈度为度。 （三）河床处坝基相对不透水层埋深_____ ___m。 （四）其他 ___ __。 黑河水利枢纽设计资料说明： 黑河水利枢纽位于四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县境内，是白水江河干流水电规划“一库七级”开发方案的龙头水库梯级电站。首部枢纽距九寨沟县县城约74km，厂区距九寨沟县县城约54km，若尔盖—九寨沟公路从工程区通过，对外交通方便。 （一）水文 （1）流域概况 白水江系白龙江的一级支流，发源于岷山山脉东麓，分为黑河和白河两源，两源于黑河桥汇合后始称白水江，自西北向东南流，流经九寨沟县白河乡、安乐乡、城关、双河乡，自柴门关出四川境，流入甘肃省文县，于碧口汇入嘉陵江一级支流白龙江。白水江九寨沟县境内河道长约50km。该河段南部与平武县境内的火溪河为界；西南部与松潘县岷江源头分水；西北毗邻黄河的黑河流域；北接白龙江。
从施工的角度看土石坝的发展趋势
从施工的角度看土石坝发展趋势 水工01 罗佳2010010223 摘要：土石坝是指用当地泥土石料或混合料等材料，经过抛填辗压等方式筑成的挡水坝。它是最常见的一种坝型，也是当前坝工建设中广泛应用快速发展的一种类型。本文就水利工程中的土石坝施工技术及其未来的发展趋势进行简单的探讨，进而分析土石坝发展中需要改进的方面及其广阔的前景。 关键词：土石坝；施工技术；进展；发展趋势 Abstract: 0前言 20世纪50年代以来，国内外的土石坝得到了飞速发展，近年来更有超过混凝土坝的趋势。目前世界上最高的坝是土石坝——罗贡坝，筑坝工程量最大的坝也是土石坝——塔尔贝拉坝；另外，以百米以上的高土石坝为例，40年代仅有47座，到80年代初已超过240座，在全部百米以上高坝中土石坝所占的比例由50年代的31%增至80年代的62%左右，超过了混凝土重力坝和拱坝的总和，其中坝高超过150米的高坝有270座, 土石坝就占68座，300米以上的高坝均为土石坝，低坝中土石坝的比例更是占绝对优势。据不完全统计，世界土石坝占大坝总数达到82.9%，而在中国土石坝数量占到大坝总数的93%。各项经济指标都体现了土石坝广阔的发展前景，使其成为发展最快的坝型。 分析土石坝广泛应用及快速发展的原因，一方面，现代土力学理论的发展促使对土料压实理论的研究不断深入，提高了对土石坝安全性的认识；另一方面，施工机械与技术的提高也不可忽略，与其他坝型相比，土石坝在经济方面和施工方面都具有绝对的优势。笔者希望从土石坝施工的角度着手，分析土石坝在施工方面的优缺点，从而对土石坝的发展前景进行展望。 1土石坝基本情况介绍 土石坝泛指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝。当土石坝坝体材料以土和砂砾为主时，称为土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称为堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称为土石混合坝。 1.1土石坝的特点 因为土石坝的施工所用材料一般采用就地开采，在施工中充分利用各种开挖料，因此土石坝又成为当地材料坝，所谓土石坝的施工即将这些经过抛填、碾压等方法堆筑成挡水坝。根据土石坝施工方法的不同，可将其分为碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝和定向爆破堆石坝等，其中应用最广发的是碾压式土石坝，其主要特点使对基础要求低，适应基础变形的能力强。 土石坝就地取材的特点，不仅能节省钢材、水泥、木材等重要建筑材料，也减少了建坝过程中的远途运输；同时由于土石坝结构简单，也便于维修、加高和扩建；土石坝的坝身是土石散粒体结构，有良好的变形协调性能，因此与混凝土坝相比，它对地基的要求较低；施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工，大大节省了施工时间。但从施工角度来看，土石坝也有其局限性。一方面，土石坝坝身不能溢流，坝顶需设置溢洪洞，且施工导流不如混凝土坝方便；同时，粘性土料的填筑也较受气候条件的影响；土石坝坝体本身也容易发生渗透变形、洪水漫顶和滑坡等破坏。在洪水流量较大、两岸很陡、河谷狭窄、有通航要求的河流上，土石坝工程的导流、泄洪、通航问题比混凝土坝更难以解决，在施工和运行期都面临较大风险，这也是我国西南地区大江大河上土石坝比例较小的主要原因之一。在我国其他
伦潭水利枢纽土石坝设计说明书
伦潭水利枢纽土石坝设计说明书 第一章工程概况 伦潭水利枢纽工程位于铅山县天柱山乡境内，距县城约50km，坝址地处铅山河支流杨村水中游，是铅山河流域内具有防洪、灌溉、发电、供水及水产养殖等综合效益的控制性工程。 铅山河是信江中上游南岸的一条主要支流，发源于闽赣边境的武夷山脉。流域东邻石溪水，西毗陈坊河，南靠武夷山，北抵信江，集雨面积1255km2。流域内山高林密，植被良好，气候温和，矿产资源丰富，尤以铜矿著称。铅山河流域理论电力蕴藏量约14×108 kW·h，初步查明的可开发水电装机有18.46×104 kW，可开发电量6.7×108 kW·h，其水力资源之丰富为信江之冠。 经综合分析论证，伦潭工程规模基本选定为：水库正常蓄水位252.0m，死水位230.0m，防洪限制水位250.0m，防洪高水位为254.70m，相应防洪库容为0.261×108m3，调节库容0.938×108m3，水库总库容1.798×108m3；灌溉农田面10.62万亩；电站装机容量20.0MW；枯水季节能为下游工矿企业补充1500×104m3生产生活用水。 在发电方面：电站装机2×10.0MW，年发电量6074×104kW.h，保证出力4520kW，年利用小时3037h；在供水方面：枯水季节能补充下游工矿企业生活生产用水1500×
104m3。 第二章设计的基本资料及水库工程特性 2.1 设计的基本资料 2.1.1水文气象 伦潭水利枢纽坝址处于铅山河支流杨村水中游。杨村水为信江二级支流，发源于武夷山脉读书尖。河流自南向北流经篁碧、港口、天柱山、港东、杨村、五都等地，在下坂与石塘水相汇后称铅山河。杨村水主河长70km，流域面积465km2，河道平均坡降6.6‰。伦潭水库坝址以上集雨面积242km2、主河长41.9km，流域平均宽度5.77km，主河道平均比降11.62‰。坝址附近无水文测站，选择铅山河流域内铁路坪水文站作为参证站，由1959年至2000年共42年径流资料，推求坝址多年平均流量为11.0m3/s，C v=0.31,C s=2.5C v，多年平均径流深1438.8mm，多年平均径流量3.48×108m3。铅山河为雨洪式河流，洪水与暴雨相应，多发生在4~9月份，洪水主要由锋面雨形成，台风雨也能形成较大洪水。经分析计算，坝址设计洪水成果：校核洪水标准（P=0.1%)，相应洪峰流量为2640m3/s，洪量W1=87.73×106m3、W3=155.17×106m3；设计洪水标准（P=1%）、相应洪峰流量为1500m3/s，洪量W1=52.06×106m3、W3=92.08×106m3。铅山河属少泥沙河流，坝址多年平均悬移质输沙量4.55×104t、推移质输沙量1.82×104t。
浅议水利施工中的土石坝施工技术
浅议水利施工中的土石坝施工技术 发表时间：2016-09-19T13:30:59.107Z 来源：《建筑建材装饰》2015年11月上作者：范桂芳1 王春生2 [导读] 如何有效提高土石坝施工技术水平是目前水利工程施工关注的重点。 摘要：水利工程建设是保障民生的根本，因而其也得到了人们越来越多的关注。近年来，土石坝施工开始逐渐发展成水工建设的核心内容，也成为了当前我国水工建设项目中最为常见的坝型，但其施工技术发展水平仍存在一些不足，所以，如何有效提高土石坝施工技术水平是目前水利工程施工关注的重点。 关键词：水利施工；土石坝；施工技术 前言 石粒结构是土石坝的主要结构，在土石坝长期使用过程中，不会存在变形情况，与此同时，在施工过程中对于地基稳定性要求较低，土石坝施工技术的施工流程相对较少目施工快捷方便，施工要求较低，能够在一定程度上提高施工效率。 1水利施工中的土石坝施工前的准备 1.1严格把关筑坝材料质量 水电工程土石坝在规划设计阶段，充分考虑到质量、空间、时间等因素，准备足够量的土料，为了确保土石坝的顺利施工，综合分析土料的存放场所，对粘性土质抽样进行检查，特别是仔细检查防渗材料的含水量，应确保筑坝材料的防渗系数达到水电工程土石坝施工要求，保障压实材料和土料质量，保障坝面施工强度。同时，过滤料和反滤料的硬度符合标准要求，加工制作过程中添加适量的减水剂，提高土石坝的坚硬度。 1.2开采和加工土石料 水利工程土石坝应充分了解当地的水文、地质环境，尽量在当地开采土石料，开采之前做好准备工作，合理划分土石料场，并且及时清理杂物或者垃圾，在土石料场设置排水设施，确保土石坝顺利开展施工。同时，合理布局土石坝施工现场道路，确保土石料顺利运送到施工现场。土石料开采过程中可采用平采和立采两种方式，对于厚度较小的土层适用于平采方式，在含水量较高的土层中进行脱水处理，对于厚度较大和土质差异较大的土层适用于立采方式。土料开采过程中，应合理划分各个区域，对于不同区域有针对性地采用加工处理方法，保障土石坝施工进度和施工质量。 1.3选择合适的施工设备 根据水电工程土石坝施工要求，结合施工现场实际情况，选择合适的施工设备，施工机械设备必须符合当地地形地貌。同时，为了保障水电工程土石坝施工质量和施工进度，维护检修人员应做好施工机械设备的维修保养，保持施工机械设备处于良好的运行状态，提高施工设备的稳定性和可靠性。当工作人员在操作施工机械设备时，应严格按照相关标准，规范机械设备操作，加强施工机械设备之间的协调配合，发挥机械设备最佳的使用性能，实时掌握设备运行状态。土石坝施工单位选择机械设备时，不仅要考虑其使用功能，还要分析设备的维护费用，保障水电工程土石坝施工质量。 2水利施工中的土石坝施工技术 2.1清基与坝基处理 所谓的清基，具体的说是把坝基之内的杂草以及土石等清理干净。对于勘察坑来讲，要把里面的存水以及杂质等整体的清理好，而且要使用对应的材料回填，回填以后还要夯实处理。对于土坝来讲，其最为薄弱的区域是坝体以及两边的边坡连接的地方，假如处理不当的话，就会导致渗漏问题发生。所以，我们必须把这些区域合理的清理，一般要清理到不透水层为止。岩石岸坡的清理坡度要小于 1：0.75，并挖成坡面，禁止削成反坡，禁止存在变坡点。在回填之前的时候还要铺筑大约5mm的黏土。目的是为了便于其结合。假如存在部分反坡，而削坡工作的工程量又非常大的话，此时就要使用混凝土来修补。 河床基础在覆盖层较浅时，通常要采用截水墙（槽）处理。该施工工作会受到地下水的干扰，所以我们必须做好排水工作，特别要注意软基处的边坡，防止其因为受到地下水干扰而发生塌陷问题。对于建设区域之内的缝隙问题，我们应该在回填以前加以合理的处理。对于截水墙来讲，在处理之前的时候必须要认真清理基面，要将其上松动的碎石等清理好，并使用干净的水清洗。在回填土方以前时，必须认证清理地基，并且合理浇筑。在回填的时候最好不要使用大型设备。对于墙体两边的填土，最好是保证其是均衡的，因为一旦受力不一致的话就会导致墙体产生缝隙。 2.2坝体铺土与压实 铺上适合沿坝轴线方向进行，厚度必须均匀，超径的土块要打碎，超径的石块要剔除。根据要求厚度铺上平土，是确保工程质量的关键。用自卸汽车运料上坝，因其卸料集中，要用推土机平土。 具体操作时可采用“算方上料、定点卸料、随卸随平、铺平把关、插杆检查”的措施，铺填中坝面必须平整，防止降雨积水。塑性心墙坝或斜墙坝坝面铺筑时应向上游倾斜1%～2%；均质坝要使坝面中部凸起，并分别向上下游倾斜1%～2%的坡度，以方便排除降水。 塑性心墙坝或斜墙坝的施工，土料与反滤料可采用平起施工法。按照先后顺序，又分为先土后砂法和先砂后土法先土后砂法是先填压三层土料再铺一层反滤料，并把反滤料与土料整平，再对土砂边沿部分进行压实。在采用羊角碾压实时，要先预留30m～50cm的松土边，要防止由于土料伸入反滤层而加大清理工作。此施工方法，在遇连续晴天时，土料上升较快，反滤料往往供不应求，要注意克服。先砂后土法是先在反滤料的控制边线内用反滤料堆筑一小堤，为便于土料收坡，保证反滤料的宽度，每填一层土料，要用反滤料补齐土料收坡留下的三角体，进行人工捣实，以方便土砂边线的控制。 不论是使用哪种措施，边缘区域还是存在一些没有压实好的地方。此时我们就要先填筑三层，然后使用设备夯实结合区域，在夯实的时候最好先处理上方，当达标之后再处理另外的一边，禁止交替处理，目的是为了保证品质。如：某水库，铺筑黏土心墙与反滤料时采用先砂后土法施工。自卸汽车把混合料和砂子先后卸在坝面施工位置，用人工把反滤料整理成0.5m～0.6m高的小堤，再填筑2～3 层土料，便土料与反滤料齐平，再用振动碾将反滤料碾压8遍。为解决土砂结合部位土料干密度偏小的问题，在施工中采取以下措施：用羊角碾碾压土料时，要求拖拉机履带紧沿砂堤开行，不许压上砂堤；在正常条件下，靠砂带第一层有 10cm～15cm宽的土料干密度不够，第二层有