土石坝

第五章土石坝

123．试从稳定性、工程量和施工等条件分析：①为什么均质坝不宜用于高坝。②为什么修建高坝多采用含砾粘性土防渗和石碴坝壳。⑧为什么混凝十面板和含砾粘性土斜心墙坝是在高坝中很有发展前途坝型。并说明各自的结构特点和适用条件。

124．防渗土料有纯粘性土和含砾粘性土，试比较对它们的要求和它们的特点。

125．设计土石坝时应尽量利用开挖料上坝，并按照它们的粒径、抗剪强度、渗透性、压实性能等特点配置在坝体断面的适当位置，这是达到安全与经济的重要手段。为什么?

126．根据塑限和饱和度计算粘性土干容重后再乘以施工系数则可计算出设计于容重。

请分析设计干容重、自然于容重和碾压机械的关系。

127．如何正确选择防渗体和坝壳材料的干容重，才能达到减小蓄水初期和稳定渗流期防渗体和坝壳间的沉陷差，防止出现纵向和水平向裂缝的目的。

128．从稳定、强度、变形和防渗等方面看，什么情况下粘性土防渗体与坝壳间需要设置过渡层?过渡层的作用是什么?宜采用哪类材料?

129．土石坝波浪爬高大于波高的原因是什么?

130．设坝基和均质坝坝身材料的渗透系数分别为K T 、K ，K T >K与K T＝K相比，坝内浸润线将。(抬高、不变、降低)

131．当不透水地基上的均质坝坝身土料的渗透系数由1．5×l0-6cm／s变成1．5×10-4cm/s时，坝内浸润线和渗流量怎样变化?为什么?

132．什么叫渗透坡降?设斜墙内有一条流线AB，如图29示，AB

长1.7m，求AB间的平均渗透坡降?

133．渗流在防渗体出口处及排水体入口处，坡降最大，为防止变形，当J [J]（[J]）为允许渗透坡降)时，必须设置。

134.为防止渗流的有害作用，土石坝和混凝土坝一样采用先防渗、后排水(土石坝是导渗)，防导结合，但以防为主。为什么?

135．某斜墙土坝采用图30布置，分析不合理的原因?

136．已知筑坝材料的土粒容重为27.0kN／m3，饱和度S r＝0.9，土料自然含水量为20%，求该土料干容重r d?

137．正常运行情况下计算地震的土坝边坡稳定时，铅直地震惯性力取向方向；对上游坝坡，水平地震加速度向游方向，水平地震惯性力为向游方向；对下游坡则相反。

138．某水库设计和校核洪水位分别为118．7m和120．0m，相应吹程分别为2．0km

和2．5km，坝址区多年平均最大风速为18m/s。该工程拟取混凝土重力坝和土坝做比较，混凝土重力坝上游上部坝坡1；0．1：土坝为l；3，干砌石护坡，2级建筑物。各自坝顶高程为多少?若坝建基面高程为50m，且位于7度地震区，各自坝顶高程为多少?

139．请根据以下原始资料选择坝型，拟定坝体轮廓尺寸(含排水设备)。①河床基岩0m，地基表面5m，该5m厚为砂砾石覆盖，干容重r d＝21．6kN／m3，k=1.5×10-6cm／s，φ=400，C=0。岩基为弱风化岩层k=10×10-6cm／s。②坝址区上游1～0.5km范围内有丰富的重壤土，压实后干容重为16．2kN／m3(w＝20％)，k=3.5×10-5cm／s。坝址下游1~2km范围内河床有丰富的砂砾石，压实后r d =21.6kN／m3，k＝1.5×10-2cm／s，φ=420；两岸有供开采的乍富的花岗岩风化料，压实后r d =21.0kN／m3，k=3.0 ×10-2cm／s，φ=420。③水位

规划指标为：正常高水位70．0m，相应尾水位5．5m,设计洪水位72．5m，相应尾水位8．0m；校核洪水位74．5m，相应尾水位11．0m；死水位40．0m。④汛期多年平均最大风速15．5m/s，方向垂直坝面，水库吹程5．0km，坝顶无交通要求。

成果要求：

(1)说明书一份。描述与论证坝型选择；论述主要构造与尺寸；计算坝顶高程。

(2)土坝横断面设计图一张(用方格纸绘制)。主要构造：如坝顶、护坡、马道、排水设备和坝基防渗等中的一项。

140．已知土石坝斜墙的塑性指数I p＝16％，塑限含水量ωp＝17％，天然含水量为19%，颗粒比重为26.5，试确定斜墙干容重以多大为宜。又已知该坝坝壳若用d<5mm砂料填筑，其干容重r d =16．7kN／m3，而试验测得该砂料的最大和最小干容重为17．2kN／m3和15.7kN/m3。试问该坝压实度是否满足要求?

141．某斜墙土坝剖面如图3l所示。

要求：

(1)计算渗透流量；

(2)计算浸润线，并用方格纸画出；

(3)斜墙最大渗透坡降在何处为最大?最大值为多少?

(4)说明采用贴坡排水的合理性。

142．请按图32所示均质土坝剖面，坝体材料k＝l0-5cm／s，请用水力学方法计算库水位50m、相应下游水位5m的坝内浸润线，并用l：1000比例做图表示；又库水位按V＝

3m／d速度从50m降低到20m，试用1：1000比例尺画出流网，并求在30m处的渗透坡度，检验该处是否可能发生渗透变形。

143．请按图33所示剖面，计算当铺盖长L为300m、500m、700m和1000m时作用在铺盖底面上的渗透压力分布，平均渗透坡降J和单宽流量q。将计算结果在方格纸上按比例画出L～J和L～q曲线。如已知铺盖的允许渗透坡降[J]＝5，试确定上述不同工时的铺盖厚度变化，并画出相应的铺盖工程量V，然后在上述坐标上再画出L～V曲线。从渗透流量、覆盖层的渗流稳定性和工程量看上多长为好?在布置和构造上还应采取什么措施?地基处理上还应提出什么要求?

144．根据条件做斜墙稳定分析。

(1)资料某斜墙土坝修建在岩基上，其断面如图34所示。

abhJ的重量G1＝1989 t ab面上φ=420 c=0

bcfgh的重量G2 =240.5 t bc面上φ=17.50c=0.27MPa

cdef的重量G3 =74.1 t cd面上φ=280c=0

L bc=30.3 m

(2)计算条件①库水位在3440m高程已保持很长时间；②粘土斜墙已全部固结；③反滤层沙土和斜墙粘土的临界压应力位置在ab线上，非常接近b点，近似认为该位置就在b点。

(3)计算求沿abed滑动的安全系数。

145．采用静力碾压重壤土的均质土坝，其干容重为16kN／m3，孔隙率39%，渗透系数为5×10-5cm／s，请按表5填出饱和程度、固结程度、排水情况、采用试验方法和设计取值。

146.美国渥洛维尔坝体断面的垂直位移和应力如图35所示。请分析其规律和原因。

147.说明几种常用土石坝材料的本构关系，并说明用邓肯一张模式计算参数的取值方法。

表5 不同运行期抗剪强度取值方法

148．粘性土心墙与两侧的反滤层或过渡层的质量受施工控制。由于反滤层或过渡层较难保证质量，万—损坏又极难修理，且其损坏往往恶性发展至垮坝，所以心墙底部厚度比同高度同材料的斜墙为大。请论证之。

149．请将“三层”的作用填于表6。表6 “三层“作用

地基处理有什么特点?试述粘性料防渗体

与不同地基的防渗连接方法，并画草图表

示。

151．什么叫土石坝坝壳对粘土心墙的拱效应?试分析其作用机理和后果。

152．发生水力劈裂必须具备哪些条件?横向裂缝和水平裂缝各在什么条件下可能产生水力劈裂?

153．在存在水位骤降的条件下，若上游坝壳材料k≤1.0×l0-2cm／s，上游护坡宜采用什么类型?要不要设反滤层?

154．若土石坝上下游的上、下部坝坡均刚达到稳定要求，放缓下部坝坡，则上部坝坡肯定达不到稳定安全要求。为什么?

155．请从结构、坝坡稳定、渗流控制、抗震、施工、经济等方面分析，粘性土心墙和斜墙土石坝、含砾粘性土斜心墙和适度斜墙土石坝的特点和适用条件。

156．沥青混凝土防渗墙常用碎石或透水混凝上作垫层；沥青混凝土的配合比为：沥青7％～10％，碎石40％～45％，砂27％～35％，填充料17％～20％。这种材料在温度50℃以下摩擦角大于300，凝聚力大于0．05MPa。若震动碾压砂砾坝材料内摩擦角为420，请问沥青混凝土面板堆石坝上游坡度最陡是多少(安全系数按2级建筑物标准选值)?

157．混凝上面板堆石坝采用经过筛分的级配垫层：小于0.1 mm颗粒含量为8％～10％，小于5mm颗粒含量为30％～40％，最大颗粒8～10cm。请分析采用这种级配料的原因。

158．岩基上的混凝土面板堆石坝坝基防渗，多采用固结和帷幕灌浆的原因是什么?

159．砂砾石地基上的混凝土面板堆石坝的趾板和地基防渗有哪些做法?各有哪些优缺点?

160．如何确定混凝土面板堆石坝的面板厚度、配筋率和横缝间距?

161．某混凝土面板堆石坝蓄水期的应力、位移如图36所示。请分析其规律和原因。

162．混凝上面板堆石坝可用类比公式S1／S2＝(H1 / H2)2·(E2／E1,) (S1、H1、E1、S2、H2、E2分别为两座坝的沉陷量、坝高、变形模量)计算沉陷量。请问该式来历?

163．塞沙那、西北口等溢洪道边墙压在堆石坝上，克罗蒂宽12m溢洪道放在坝上，巴

吐皮西自溃式非常溢洪道放在坝上。请分析混凝土面板堆石坝上布置溢洪道存在的技术问题。有何改

进措施?

164．混凝土面板堆石坝面板可能出现微细裂缝(有“无坝不裂”之说)，这些裂缝有什

么规律?发生裂缝原因是什么?如何防止?

165．趾板的作用是什么?如何确定尺寸?高趾板存在哪些技术问题?如何改进?

166．在寒冷地区建混凝土面板坝应增加钢筋用量(0．6％～1．0％)，双向配筋并减小间距(12．7～15．2cm)，认真做好接缝处理，垫层应充分排水等。为什么必须这样做?

167．某混凝上面板堆石坝，大坝断面如图37所示。坝高95m，已有17吨震动碾和无

轨滑模。当地有丰富的石灰岩、白灰岩，其特性见表7。其它性质均满足要求。请设计各区

材料。

168．图37所示大坝采用计算参数如表8，请用邓肯、张模型和弹塑模型计算坝体应力应变，并画图表示。

表7 岩石特性

表8 面板堆石坝各层材料计算参数

*169．若图37中主堆石区“1”和“2”的分界面改为反向、垂直，但材料性质不变。试分析上述三种情况的应力、应变情况。

*170．按图37改变“1”和“2”区材料性质。试分析它们的应力、应变的变化规律。*171．若图37的坝基有22m深的砂砾石覆盖层，其下为岩基，采用钢筋混凝土墙穿过

砂砾石覆盖层，其上做趾板。试分析应力应变情况。

172．图38所示大津歧沥青混凝土斜墙堆石坝。试分析该坝的结构特点。

173．沥青混凝土斜墙应具有抗渗性(k≤1×10-7cm／s)、稳定性(水稳定性、热稳定性、斜坡稳定性与层间稳定性)、可挠性、耐久性等特性要求。具体要求足什么?如何做好沥青材料设计呢?

174．某大坝采用粘土心墙一坝基混凝土防渗墙式上坝，坝高80．5m，上游水深77m，

下游水探9．0m，河床冲积层厚29．33m，心墙顶宽4m，上游坡1：0．2，下游坡1：0．15，

心墙渗透系数1×l0-6cm／s，上下游坝壳渗透系数均为1×l0-3cm／s，砂砾石地基渗透系数为l×l0-2cm ／s，坝顶宽8m，上游坝坡1：2．2，下游坡1：1．8。

(1)试论坝基采用混凝土防渗墙的必要性。

(2)根据所给条件设计防渗墙的尺寸，并计算混凝土配合比。