第5章----土石坝

步过渡以改善坝体应力分布和反滤排水保护心墙土料免遭流失。
云南糯扎渡砾石土心墙堆石坝(澜沧江，高261.5m)
（2）粘土斜墙
底厚(垂直于斜墙下游坡)：［J］＝5。
顶厚：≮3m。 斜墙坡比：内坡不陡于1：2；外坡不陡于1：2.5。
墙顶高程：▽墙顶＝▽正常蓄水+（0.6～0.8）m
▽墙顶＝▽设计洪水+（0.6～0.8）m 且▽墙顶≮▽校核 斜墙顶部及斜墙上游坡面保护层厚度：不小于当地冻土或干 燥深度；且≮1m，常用2～3m。保护层材料常用砂砾石、卵石 或碎石等筑成。 斜墙下游或上下游与坝壳接触之间应设置反滤层或过渡层。
三、坝体排水和反滤层
排水的作用：控制和引导渗流，降低浸润线，加速孔隙水压力 的消散，以增强坝体的稳定，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。
反滤层的作用：保护渗流出口，防止坝体和坝基发生管涌、流
土等渗流变形的最直接和最有效的工程措施。 排水和反滤层对于土石坝的安全运行十分重要。
第十一节 堆石坝
一、发展的三个阶段
◆2区为垫层区
2A 直接位于面板下部，为面板提供均匀而可靠的支撑，并将库 水压力较均匀地传给堆石体，同时又缓和其下游堆石体变形对面板 的影响，以改善面板内部应力状态。垫层区应具有较高的变形模量， 足够的抗剪强度、弱透水性和渗透稳定性，可发挥第二道防渗的作 用。在周边缝下游侧设置特殊垫层区 2B，对周边缝及其附近面板 上铺设的堵缝材料及水库泥沙起反滤作用，以防流失。
福建万安溪面板垂直压性缝止水图(mm)
贵州洪家渡面板垂直张性缝止水图
贵州洪家渡面板垂直压性缝止水图
吉林小山面板垂直张性缝止水图(mm)
吉林小山面板垂直压性缝止水图(mm)
吉林小山面板坝面板与防浪墙接缝止水图(mm)
贵州洪家渡面板坝面板与防浪墙接缝止水图
◆3区为堆石区——承受水荷载的主要支撑体
3A为过渡区；3B为主堆石区；3C远离面板，主要起稳定坝 坡的作用，可用任意料填筑，为下游次堆石区。 E 为可变动的 主堆石区与下游次堆石区的过渡区，其扩展角经综合考虑坝料 特性及坝高等因素后加以选定。3D 为下游护坡， 3F为排水区， 各区坝料的渗透性宜从上游向下游增大，并应满足水力过渡要 求。用砂砾石料填筑的坝体分区与之类似。
坝体分区实例
浙江梅溪面板坝坝体材料分区图(坝高40m)
贵州洪家渡面板坝坝体材料分区图(坝高179.5m)
云南那兰面板坝坝体材料分区图(坝高109m)
新疆察汗乌苏面板坝坝体材料分区图(坝高110m)
甘肃九甸峡面板坝坝体材料分区图(坝高136.5m)
福建万安溪面板坝坝体材料分区图(坝高93.8m)
外包薄铝片或PVC(聚氯乙烯)保护盖或GB复合型三 元乙丙橡胶盖板或不锈钢片等材料进行保护。
广州抽水蓄能电站上库面板坝周边缝止水图
福建万安溪面板坝周边缝止水图(mm)
吉林小山面板坝周边缝止水图(mm)
贵州洪家渡面板坝周边缝止水图
广州抽水蓄能电站上库面板垂直缝止水
福建万安溪面板垂直张性缝止水图(mm)
吉林小山面板坝坝体材料分区图(坝高86.3m)
(二) 面板及防渗结构设计
面板、趾板、趾板地基的灌浆帷幕、周边缝、面板间的接 缝止水等构成面板坝的防渗体系，如下图所示。
2、面板
■分缝：垂直缝的间距取为 12～18m。两岸坝肩附近的缝为 张性缝，其余部分为压性缝。张性缝和压性缝对止水有不同要 求。为满足滑模连续浇注的要求，不设水平向伸缩缝。 ■厚度：面板的厚度应使面板承受的水力梯度不超过200。为 便于布置钢筋和止水，面板的最小厚度为 0.30m ；中低坝可 采用 0.3m~0.4m 的等厚面板；高坝面板顶部厚度取为 0.3m ， 然后向下方逐渐增加， t=0.3+(0.002~0.0035)H ，其中 H 指 计算断面至面板顶部的垂直距离。
3、面板接缝设计
主要是止水结构及布置。 周边缝对面板防渗起关键作用，其中的底部止水 铜片为最基本的防渗线，中部 PVC( 聚氯乙烯 ) 或橡 胶止水片及顶部止水可视情况选用。顶部止水结构，
目前尚处于发展阶段，可采用柔性填料 ( 例如： SR
塑性填料、 GB塑性填料、沥青玛蹄脂)或无粘性填
料 ( 粉煤灰、粉细砂 ) 的一种或两种结合使用。填料
规范规定：心墙［J］≤4。
底厚：厚心墙= （0.3 ~ 0.5）H；薄心墙=（0.15 ~ 0.2）H。 顶厚：≮3m。
心墙坡比：1：0.15～1：0.3；厚心墙可达1：0.4～1：0.5。
墙顶高程：▽墙顶＝▽正常蓄水+（0.3～0.6）m 或▽墙顶＝▽设计洪水+（0.3～0.6）m 且▽墙顶≮▽校核洪水 墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且≮1m。 心墙两侧与坝壳之间应设置足够厚度的反滤层或过渡层，其作用是粒径逐
黄金坪水电站沥青混凝土心墙坝坝顶结构
2. 护坡
上游护坡：干砌石、浆砌石或堆石，近年来砼板、沥青砼、钢
筋混凝土板护坡使用得也不少。浆砌石和混凝土板类的护坡必须 设置排水孔。砌石、堆石护坡下面应设置砂土、碎石或砾石垫层，
一般砂土垫层厚度15~30cm，卵砾石和碎石垫层厚度30~60cm。
下游护坡：干砌石，碎石、或砾石护坡，厚约0.3m。对气候适 宜地区的粘性土均质坝也可采用草皮护坡，草皮厚约5～10cm。
了较大的发展。碾压密实的堆石体的变形显著降低，而设计施工良
好的土质防渗体则具有较好的适应变形的能力。这一时期 200 ～ 300m 级高土石坝的建设促进了高效率重型碾压机具的发展，特别
是大型振动碾的出现及其应用于堆石的压实，使堆石填筑质量大大
提高，可容许使用过去认为量较差的石料填筑坝体。
(1) 材料分区
第七节 土石坝的构造
一、防渗体
1.土质防渗体
土质防渗体的主要型式是心墙和斜墙。K＜1×10-5cm/s。 确定心墙或斜墙防渗体厚度的原则：墙厚T≥H/［ J ］，即J≤ ［J］，同时还要考虑土料质量和施工条件综合确定厚度。 （1）粘土心墙 粘土心墙防渗效果好，但抗剪强度低，施工受气候影响大。所以， 过于宽厚的心墙对稳定和施工都不利，但过薄也不利于抗渗稳定、 抗裂和抗震。
斜心墙，例如美国的渥洛维尔坝 ( 坝高 224m) 和加拿大
买加坝(坝高244m)都是斜心墙土石坝。
二、坝顶和护坡
1.坝顶
防浪墙：墙顶高于坝顶 1.00~1.20m 。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。 坝顶面：向两侧或一侧倾斜，作成2％～3％的坡度。 坝顶照明：常设。
硬岩堆石料填筑的坝体分区：迎水面为砼面板F；然后从 上游向下游方向划分为垫层区、过渡区、主堆石区、下游
次堆石区；在周边缝下游侧设置特殊垫层区； 100m 以上
高坝，还宜在面板上游面底部设置上游铺盖区及盖重区。
◆1区为上游防渗铺盖区 1A用防渗土料碾压填筑或水下抛填，其作用是覆盖周边缝及高程 较低处的面板，当周边缝张开或面板出现裂缝时，能自动淤堵恢复防 渗性能，1B为盖重区可填充任意料，对1A起保护作用。在多泥沙河 流上，可利用天然淤积物来形成 1区。设置1区造价增加不多，对加 强防渗却十分有利。但若水库发生渗漏，设置1区后难以查漏，维修 不便。故有些坝不设1区，运行情况也很好。
(1) 初期阶段：自19世纪中至1940。以抛填为主，辅以高压水枪
冲实。密实度差，沉降和水平位移量都较大，施工期的沉降量可达 坝高的 5％，竣工后沉降量仍有坝高的 1％～2％，给堆石体的防渗
结构造成困难。
(2) 过渡阶段：1940年至1965年。由于土力学、土工试验技术以 及碾压设备的进步，采用土质防渗体的心墙堆石坝和斜墙堆石坝有
（3）粘土斜心墙
斜心墙位置介于心墙和斜墙之间。斜心墙是为了克服 直立心墙产生拱效应和斜墙对坝体变形敏感的缺点而发
展起来的。它既保留了心墙坝有较陡的上游边坡，又保
持了斜墙坝下游边坡较陡且稳定性好的优点，还可节省 工程量。斜心墙可改善坝体的应力状态和避免防渗体开 裂。斜心墙的上游坡一般在 1:0.4~1:1.0 之间，下游坡 一般在 1:0.1~1:0.5 之间。目前有较多超高土石坝采用