土石坝的坝基处理土石坝与坝基岸坡及其他建筑物的连接抗震设计
SDJ218—84碾压式土石坝设计规范编制说明

前言第一章总则第二章坝轴线和坝型选择第三章筑坝材料的选择与填筑标准的确定第四章坝体结构第五章坝基处理第六章土石坝与坝基、岸坡及其它建筑物的连接第七章坝的计算第八章分期施工与扩建加高第九章原型观测打印刷新碾压式土石坝设计规范SDJ218—84编制说明前言一、编写过程1962年在原水利电力部技术委员会、水利水电建设总局主持下,由水利水电科学研究院(主编)、北京勘测设计院、原水利电力部东北勘测设计院、华北水利水电学院共同编写了《碾压式土石坝设计技术规范》(初稿),(以下简称原规范),分发国内有关单位征求意见后,于1964年由原水利电力部技术委员会及水利水电建设总局主持审查通过。
以后因故未能正式颁发。
1973年由水利电力部基建司将《碾压式土石坝设计规范》的修订任务下达给原水利电力部第五工程局设计组负责。
1977年9月由五局设计组提出编写提纲,原水利电力部规划设计管理局组织讨论修改,并安排有关单位分工编写。
1978年11月在山东临朐县召开了合稿协调会,进行《碾压式土石坝设计规范》正文的核稿。
而后由原水利电力部西北勘测设计院白龙江设计队汇总提出《规范》第一稿,于1980年3月送有关单位征求意见。
1980年8月由原水利电力部西北勘测设计院根据各单位意见再次进行修改后提请审查。
1981年2月由原水利电力部规划设计管理局主持,在北京召开了审查会议,会议请原水利电力部西北勘测设计院再作修改后提出送审修改稿。
在此以前,曾对几个附录分别召开过专题审查会议。
1983年初,由原水利电力部主持,组织部内各有关司局及在京单位对送审修改稿进行审查,并责成水利水电规划设计院和水利水电科学研究院对规范正文和附录修改定稿后报部审批。
1984年11月原水利电力部正式批准《碾压式土石坝设计规范》SDJ218-84(以下简称《规范》)试行。
二、参加《规范》编写的单位及其分工第一章总则原水利电力部第五工程局、西北勘测设计院第二章坝轴线和坝型选择原水利电力部西北勘测设计院第三章筑坝材料的选择与填筑标准的确定原水利电力部第五工程局第四章坝体结构原水利电力部第五工程局、西北勘测设计院、广西壮族自治区水电局第五章坝基处理山东省水利勘测设计院、原水利电力部西北勘测设计院、原水利电力部昆明勘测设计院、陕西省水利水电勘测设计院、浙江大学第六章土石坝与坝基、岸坡及其它建筑物的连接辽宁省水利勘测设计院第七章坝的计算原水利电力部西北勘测设计院、南京水利科学研究院第八章分期施工和扩建加高原水利电力部天津勘测设计院第九章原型观测原水利电力部西北勘测设计院附录一波浪和护坡计算华东水利学院、广西壮族自治区水电局附录二反滤层设计水利水电科学研究院、南京水利科学研究院附录三稳定计算原水利电力部西北勘测设计院附录四沉降计算原水利电力部西北勘测设计院、辽宁省水利勘测设计院附录五本规范用词说明原水利电力部西北勘测设计院还有原水利电力部昆明勘测设计院、成都科技大学、广西大学、黑龙江水利勘测设计院、河北省水利专科学校参加一些专题和试验工作。
水工建筑物-土石坝(第三章)

三、设计的基本要求 2.设置防渗和排水设施,控制渗流 土石坝挡水后,在坝体内形成渗流,在饱和
区,土石料承受上浮力,减轻了有效重量;浸水 使c、φ值减小;渗流力对坝坡稳定不利;渗流逸 出时可能引起管涌、流土等渗流破坏。设置防渗 和排水可以控制渗流范围、减小逸出比降,增加 抗滑和抗渗稳定。防渗设施还有利于减小坝体和 坝基的漏水量。
水布垭混凝土面板堆石坝
水布垭位于湖北巴东清 江上,坝高233m,坝 顶长576m。主体建筑 物有:混凝土面板堆石 坝、河岸式溢洪道、右 岸地下式电站厂房和放 空洞等。
土石坝
小浪底水电站位于 河南洛阳;大坝为 斜心墙土石坝,坝 高154m。
小浪底土坝
密云水库
土石坝
密云水库位于北京市密云县,水库库容 41.9亿m3 ,大坝为壤土斜墙土坝,总 长4559.5 m,最大坝高66m。密云水 库修建于上世纪50年代末,当时清华大学 组织了本科生、研究生、年青教师共计近 百人,分成近二十个组参与水位、地质、 水工、机电、环境、泥沙、专业的设计、 施工,前后历时2年。
2 gH m
式中 k——综合摩阻系数,其值在(1.5~5.0)
×10-6之间,计算时一般取3.6×10-6;
D ——风区长度(m);
—H m—坝前风区水域平均水深(m);
— —计算风向与坝轴线法线的夹角(°);
w——计算风速(m/s),正常运用情况,1、2
w 级坝,取 =(1. 5~2.0) w,m3ax 、4级坝取
中、低坝 b=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,坝顶还需有足够的厚度, 以保护粘性土料防渗体免受冻害。
以上、以下坝坡2系m数上 。m下
)
,m上
土石坝设计中的接合部位的处理方法

土石坝设计中的接合部位的处理方法摘要:随着科技发展水平的提升,土石坝基和地基处理、坝坡接触面处理及土石坝与其它建筑物的接合处理已经成为非常重要的环节,在施工过程中若是存在质量问题,将会留下渗漏隐患,直接影响坝体的安全稳定性,进而危及水库安全,因此设计工作人员需要妥善处理好土石坝各接合部位,提高对各个施工环节的重视程度,有助于提高土石坝设计整体质量。
本文首先分析土石坝和地基进行接合处理的方式,其次探讨其他接合部位处理方式及坝身纵横缝的方式,以期对相关研究具有一定的参考价值。
关键词:土石坝设计;接合部位;处理方法引言:在土石坝设计质量不断提高的背景下,这种土石坝设计方式属于一种比较隐蔽的工程,对于施工质量要求比较严格,在土石坝施工过程中各个建筑物的接触面可能会出现一些横缝,将会造成土石坝结构存在质量缺陷,会直接影响土石坝的安全稳定性。
在土石坝的施工过程中,受到当地气候条件产生的影响将会存在一些隐患问题,因而设计人员需要在工作过程中,选择合适的施工技术及材料,以进一步提高土石坝施工质量。
1工程设计中合适材料的选取在土石坝工程设计方面应选取合适的材料,材料质量将会直接影响土石坝工程施工质量,甚至会影响土石坝的安全稳定性,因此设计人员在对坝体以及岸坡进行接合处理时,为防止土石坝产生渗透问题、裂缝问题,选择原材料时,尽量挑选一些不透水的材料,将其均匀的粘贴在坝体结构中。
在进行裂缝施工处理时,使用的主要材料是砂砾材料和黏性石料材料,在设计心墙时,需要使用一些黏性比较大的材料,如粘土、沥青、混凝土等,在沙砾、粘土等天然建筑材料不能切实满足施工规定的时候,工作人员需要使用沥青、混凝土等人工防渗材料进行替换处理。
2土石坝地基和岸坡接合部位处理的方式2.1 抽检取样正常情况下,在土石坝和地基接合部位处理之前,首先,工作人员需要清理地基表层杂物以及污物,将清基周边建筑物全部拆除干净,在清基处理时,需要对土质实施采样处理,确定土石坝的土质情况是否可以切实满足土石坝设计需要。
土石坝坝基防渗处理

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一、岩基处理
参见混凝土坝
覆盖层较薄时,做截水槽,阻截渗流;较高土石 坝应挖除,坐落于基岩上。
防渗体与基岩的接触面要求结合紧密。
不需过多考虑断层、破碎带、软弱夹层等的承载 力和不均匀沉降问题。主要研究抗渗稳定性和抗 溶蚀性能。
基岩透水性较强时需做帷幕灌浆。
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在砂砾石地基上建坝的主要问题是进行 渗流控制,解决的方法是作好防渗和排水。
1.垂直防渗设施 2.上游水平防渗铺盖 3.下游排水设施
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1.垂直防渗设施包括:
(1)粘性土截水槽 (2)混凝土防渗墙 (3)灌浆帷幕
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(1) 粘性土截水槽
当坝基砂砾石层不太深厚时,截水槽是 最常用而又稳妥可靠的防渗设施。一般布置在 大坝防渗体的底部(均质坝则多设在靠上游 1/3至1/2坝顶宽处),横贯整个河床并延伸到 两岸。
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帷幕灌桨既可以处理较深的砂砾石层; 也可以处理局部不便于用其他防渗方法施工 的地层;还可以作为其他防渗结构的补强措 施。
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帷幕灌桨存在的问题是工艺较复杂,费 用偏高,地表需加压重,否则灌浆质量达不 到要求。对地层的适应性差,即这种灌浆方 法是否宜于采用,取决于地层的可灌性。
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2.上游水平防渗铺盖
用粘性土料修筑铺盖与坝身防渗体相连 接,并向上游延伸至要求的长度,也是土石 坝常用的防渗设施。铺盖的作用是延长渗径, 从而使坝基渗漏损失和渗流坡降减小至容许 范围以内。
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SL 274-2001碾压式土石坝设计规范

震三种运用条件
本规范
条第 第 款
条
条第
第款
条第 款
条第 款 第 款
条第
款和第 款
条
条
条第 第 款
条
条
条
条
条第 第 款
条第 第 款
条第 款 第 款
条第 第 款
条
条
条及
条为强制性条文 规范
文本中用黑体字表示 其余为推荐性条文
本 规 程 解 释 单 位 水利部水利水电规划设计总院 本 规 程 主 编 单 位 黄河水利委员会勘测规划设计研究院 本规程主要起草人 甘宪章 孙胜利 钱忠柔 阎中华
称为心墙坝
无粘性土
粘粒 粒径小于
含量 质量 不大于
塑性
指数不大于 颗粒间不具有粘结力的土
砾石土
含有碎石 砾 砂 粉粒 粘粒等组成的宽级配土 有冰碛
的 风化的和开挖的风化岩石或软岩经碾压后形成的及人工掺合
的各种砾石土
膨胀土
富含亲水矿物并具有明显吸水膨胀与失水收缩特性的高塑性
粘土
分散性粘土
遇水尤其是遇纯水容易分散 钠离子含量较高 大多为中 低
和泥炭
湿陷性黄土
主要由粉粒组成 呈棕黄或黄褐色 具有大孔隙或垂直节理
特征 遇水产生自重湿陷的土 称自重湿陷性黄土 不产生自重
湿陷性的黄土称为非自重湿陷性黄土
红粘土
石灰岩或其他熔岩经风化后形成的富含铁铝氧化物的褐红色
主要术语
均质坝
坝体断面不分防渗体和坝壳 绝大部分由一种土料组成的坝
土质防渗体分区坝
坝体断面由土质防渗体及若干透水性不同的土石料分区构
成 可分为心墙坝 斜心墙坝 斜墙坝以及其他不同形式的土质
土石坝的地基处理

一、土石坝的地基处理1、砂卵石地基的处理砂卵石地基的特点:具有较高的抗剪能力和承载 能力,压缩变形小,抗渗性能差,因此对这类地 基的处理以渗流控制为主。
原则:前堵后排。
处理措施:v垂直防渗:粘土(混凝土)截水槽、砼防渗 墙,灌浆帷幕,高压喷射灌浆;v水平防渗:铺盖;v下游设排水减压设施。
v覆盖层深度不大,一般在10~15m以内。
v结构简单,工作可靠,防渗效果好。
应用广,如官厅 坝、清河坝等。
(1)粘性土截水槽v当砂砾石透水层较深时(>30米),采用粘土截水墙不 经济。
v施工快,材料省,防渗效果好。
应用广泛,如碧口 坝、毛家村坝等(2)混凝土防渗墙(3)帷幕灌浆v当透水层很厚时,用粘土截水墙或混凝土防渗墙有 困难,不经济。
v帷幕灌浆施工期长,效果不如防渗墙。
应用较广, 如罗贡坝,谢尔庞桑坝。
v世界最深的帷幕灌浆:埃及,阿斯旺心墙坝,高 111m,帷幕深174m。
v由心墙、斜墙等防渗体或均质坝体向上游水平延伸而 成。
v世界最长的铺盖:巴基斯坦,塔培拉坝,高147m,铺 盖长2347m,厚1.5~10m(4)水平防渗铺盖(5)排水减压等其他措施v相对不透水层——排水沟、减压井2、软土地基处理(1)淤泥质地基处理v层薄,能短时间固结——不挖v范围不大、埋藏较浅——全部挖除v范围广、埋藏深——预压,设砂井排水固结v反压法——坝趾处堆放土石料,以限制淤泥等软土层 外挤(2) 细砂地基处理v主要是防止振动液化破坏。
v浅层:清除v较厚:上下游截水墙或板桩封闭v很厚:坝趾附近设砂井,降低水头;振冲法加固v官厅坝——2~4m厚的细砂层,用振冲法加固处理后, 相对密度从0.53增大到0.85,效果好,施工快(3)软粘土及黄土地基(a) 软粘土地基v较薄:清除v较厚:坝基设排水井,加速固结(b)黄土地基v湿陷性大,可预先浸水湿陷;表层挖除换土、压实;夯实,破坏其天然结构,使之密实二、土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的接触面容易形成 集中渗流,造成渗透破坏。
土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接

1、坝体与坝基的连接 (1)清基:清除坝基的淤泥、杂草、树根、 乱石等掉,清理深度一般为0.3~1.0m。 (2)不透水土基上建造均质坝,常在坝基 面开挖几道垂直渗流方向的接合槽,也可 设置混凝土齿墙。
混凝土齿墙
0.5
第七节 土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接
广东山垌水库
第七节 土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接
3、坝体与混凝土建筑物的连接 1.插入式
甘肃省刘家峡坝插入段长22.5m其他建筑物的连接
3、坝体与混凝土建筑物的连接 (1)插入式
甘肃省刘家峡坝插入段长22.5m,相当于连接处坝高的1/2。
3、坝体与混凝土建筑物的连接 (2)侧墙式 土石坝与溢流坝、溢洪道,水闸或船闸 连接时,一般采用侧墙式连接型式。
2、坝体与岸坡的连接 岸坡开挖(削坡):与坝体连接的岸坡应削 成倾斜面(图a),不应成为台阶形(图b)。
可能产生裂缝地点
坝底
地表面
(a)
(b)
正常水位
不透水层 坝底 心墙齿边界
(c)
第七节 土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接
3、坝体与混凝土建筑物的连接 1.插入式 混凝土插入土坝心墙内,土石坝的坝脚 要向混凝土坝方向。采用较多。
土石坝的坝基处理及渗流变形的防治

土石坝的坝基处理及渗流变形的防治1土石坝的坝基处理土坝对地基的要求比混凝土坝低,一般不必挖除地表透水土壤和砂砾石等。
但是,为了满足渗透稳定、静力和动力稳定、容许沉降量和不均匀沉降等方面的要求,保证坝的安全经济运行,也必须根据需要对地基进行处理。
1.1 岩基处理针对土石坝的特点,岩基的处理主要应注意以下四点:(1)岩基上的覆盖层。
对中、低土石坝,只需将防渗体坐落在基岩上,形成截水槽以隔断渗流即可。
对高土石坝,最好挖除全部覆盖层,使防渗体和坝壳均建在基岩上。
(2)防渗体与基岩的连接。
防渗体与基岩的接触面应紧密结合。
以前多要求在防渗体的基岩面上浇筑混凝土垫层或混凝土齿墙。
但混凝土垫层和齿墙的作用并不明显,受力条件不佳,易产生裂缝,因此,现在的发展趋势是将防渗体直接建在基岩上。
(3)基岩内部防渗处理。
主要是防渗帷幕。
一定要做到万无一失,防渗幕是很重要的一项工程。
(4)对不良地质构造的处理。
对断层、破碎带等不良地基构造,主要考虑起渗透稳定性和抗溶蚀性能,而不太看重其承载力和不均匀沉降。
处理方法主要有:水泥灌浆或化学灌浆、混凝土塞、混凝土防渗墙、设置防渗铺盖等。
1.2 砂砾石地基处理砂砾石具有足够的承载能力,压缩性不大,干湿变化对体积的影响也不大。
但砂砾石地基的透水性很大,渗漏现象严重,而且可能发生管涌、流土等渗透变形。
砂砾石地基的处理,主要是对地基的防渗处理。
1.3 垂直防渗设施垂直防渗是解决坝基渗流问题效果最好的措施。
垂直防渗的效果,相当于水平防渗效果的三倍。
因此,在土石坝的防渗措施中,应优先选择垂直防渗措施。
垂直防渗措施主要有:粘性土截水墙、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、板桩等。
1.4 粘性土截水墙(1)当砂砾石透水地基的深度不大时,可将截水墙直接伸入岩基,并与岩基紧密相连。
这种情况下的截水墙结构简单,工作可靠,防渗效果好;当砂砾石透水地基的深度较大时,可将截水墙深入坝基一定深度,不与岩基相连,称为悬挂式截水墙,但防渗效果较差。
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发生液化等;
③控制变形,要求沉降量和不均匀沉降控制在允
许的范围内(竣工后,不应大于坝高的1%),以
1 免影响坝的正常运行。
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一、岩基处理
处理方式与重力坝相当、处理范围:防 渗体部位。地基应清洗干净后再填土。
1、如岩石节理裂隙发育或有其它地质构 造,进行惟幕灌浆。
2、遇断层破碎带,当其分布范围不大时, 可挖除充填物和破碎岩石,回填砼或做 砼塞。如范围较大,可作惟幕灌浆或砼 防渗墙。
粘性土防渗铺盖是从坝身防渗体向上游延伸, 多用于斜墙坝,如图5-35所示。
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ΔHx δx
x L
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水平防渗铺盖
尺寸确定:
前端最小厚度可取0.5~1.0m,任截面厚度由 下式计算确定:
x
H x J
铺盖的长度,主要取决于下卧土层的允许比降, 国内已建工程,一般取设计水头的4~6倍, 个别工程最大取至11倍水头。
减压井构造:由沉淀管、进水花管和导水管三 部分组成,渗水由进水花管四周孔眼进入管 内,经导水管顶面的出水口排入排水沟,进 入管内的土粒则靠自身重量淤落沉淀管内。
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铺盖
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粘土层 砂层 砂砾层 砂卵石层 基岩
1 26 3 减压井
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(六)压重法
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(五)排水减压措施
当用铺盖防渗时,形或沼泽化。因此, 采用铺盖防渗或采用其他措施防渗效果较差 时,可在下游坝脚或以外处配套设置排水减 压措施,如图5-36所示。
1) 排水沟:对双层结构透水地基,可将表层挖 穿做成反滤排水暗沟或明沟。
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茅坪溪土石坝
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二、砂砾石坝基处理
(一)粘土截水槽
明挖回填粘土成截水槽,结构简单、工作可靠、
截渗效果好的防渗措施.
适用:砂砾土层深度在15m以内。
位置:一般设在大坝防渗体的底部(均质坝则多
设在靠上游1/3~1/2坝底宽处),横贯整个河床
并伸到两岸。
尺寸:截水墙的底宽,应按回填土料的允许比降
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T HJ
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长江大堤灌浆
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(4)水平防渗铺盖
铺盖的作用是延长渗径,使渗漏损失和渗流 比降减小。当坝基透水层深厚,用其他防渗 措施经济不合理时可考虑。
特点:就地取材,施工简单,多用于中小工程。 巴基斯坦的塔贝拉坝,坝高148m,用粘性 土铺盖防渗,铺盖长2.12km,最大厚度 12.8m,最小厚度4.5m,虽多次发生陷坑, 最终是成功的。
具最大,一般将墙体厚度控制在0.6~1.3m的范围
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混凝土防渗墙
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混凝土防渗墙
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混凝土防渗墙
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混凝土防渗墙
防渗墙顶部和底部是防渗的薄弱部位,应慎重处理。 防渗墙墙顶应做成光滑的楔形,插入土质防渗体的 深度为1/10坝高;低坝应不小于2.0m,并在墙顶 填筑含水率大于最优含水率的高塑性土区。墙底应 嵌入基岩0.5~1.0m。
行时,可采用灌浆帷幕,或在深层灌浆帷幕,上
层粘土截水墙或混凝土防渗墙等方法截渗。
在灌浆前,先对地基的可灌性和可灌何种料浆
进行评估,可灌性应通过室内及现场试验确定。
1)可灌比M M D15 d85
D15—受灌地层中小于总土重的15%所对应的粒径,
mm d85—灌注材料中小于其总土重的85%所对应的粒径,
尺寸:厚度由坝高和防渗墙的允许渗透比降、墙体 溶蚀速度和施工条件等因素确定.据经验,一般允 许比降以80~100为宜,并由最大工作水头除以允 许比降校核墙的厚度。
从混凝土溶蚀速度考虑,其在渗水作用下带走游离 氧化钙而使强度降低,渗透性增加,因此,可按其 强度50%的年限审核墙体厚度。
从施工和坝高考虑,用冲击钻造孔,1.3m直径钻
确定(砂壤土取3.0,壤土3.0~5.0,粘土5.0~
10.0),一般取5m~10m,最小宽度3.0m。
插入相对不透层的深度应不小于0.5~1.0m
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粘土截水槽
心墙 (a)
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0.5-1.0 0.5-1.0
(b)
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粘土截水槽
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(二)混凝土防渗墙
适用:砂砾石层深度在15~80m,高效经济的。优 点:施工进度快,造价较低,防渗效果好。
2)减压井:当表层弱透水层太厚或透水层成层性 较显著时,宜采用减压井深入强透水层,将 渗水导出,经排水沟排向下游。
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排水减压措施
减压井布置:通常在靠近下游坝脚以外处并平 行于坝轴线方向布置一排,井距一般为15~ 30m。井径(内径)宜大于150mm。出口 高程应尽量降低,一般比沟底高程高0.3~ 0.5m。
第八节 土石坝的地基处理
土石坝优点之一是对地基适应能力较强,在各类
地基上都可建造土石坝。
土石坝的地基处理的目的:
①控制渗流,要求处理后的地基不产生渗透变形
和降低坝体浸润线,坝坡和坝基在各种情况下均
要渗透稳定,渗流量在允许的范围内;
②控制稳定,处理使坝基具有足够的强度,不致
因坝基产生滑坡,软土层不致被挤出,砂土层不
三、细砂、软粘土和湿陷性黄土坝基处理
1.细砂地基处理
均匀饱和的细砂地基受振动时(遇地震时)极 易液化,必须进行处理。
高坝深砂砾石层防渗墙,应分析核算墙的应力,为 选择混凝土的强度提供依据。
具有足够的抗渗性和耐久性,为此可在混凝土内掺
入适量的粘土、粉煤灰及其他外加剂。为了保证防
渗墙的施工质量,对高坝深砂砾石层的混凝土防渗
墙、宜采用钻孔、物探等方法做强度和渗透性的质
13 量检查。
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(三)灌浆帷幕
当砂砾石层很深或采用其他防渗截水措施不可
mm。
当M>15时,可灌水泥浆;M>10时可灌水泥粘土浆
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灌浆帷幕
2)渗透系数 除了以可灌比评价之外,也可用渗透系数进行评 估。当地基的渗透系数> 10c1m/s时灌水泥浆 当地基的渗透系数> 10灌2 水泥粘土浆.
渗透系数等于104~ 103 可灌超细水泥浆.
所有的砂层和砂砾石层,均可用化学浆材。 帷幕厚度应根据大坝承受的工作水头和帷幕本 身的渗透比降确定,可按下式计算: