土石坝剖面设计内容.PPT

情景3 土石坝剖面设计 1 土石坝基本概念 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。 土石坝的优缺点 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。 土石坝的工作特点 稳定方面：填筑材料为散粒体结构，抗剪强度低，上下游坝坡平缓，坝体体积和重量都较大，其失稳形式主要是坝坡滑动或连同部分地基一起滑动。 渗流方面：渗透水流的表面—浸润面， 浸润面与垂直面的交线——浸润线。 沉降方面：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。 其他方面：冰冻、地震等 土石坝组成及设计要求 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。 土石坝的设计要求 （1）坝顶在洪水位以上要有足够的安全超高； （2）具有足够的断面维持坝坡的稳定； （3）设置良好的防渗和排水设施以控制渗流及防止渗透变形； （4）根据现场条件选择好土石料的种类； （5）适当的构造措施，使坝运用可靠、耐久。 土石坝的类型 碾压式土石坝 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） 2 土石坝剖面的基本尺寸 一、土石坝剖面设计内容 剖面设计包括：坝顶高程、坝顶宽度、坝体坡度以及防渗体和排水设备等， 土石坝设计步骤： （1）进行坝型比选 （2）拟定坝的各部分尺寸 （3）进行渗透、稳定、沉陷的校核计算 （4）细部构造设计，地基处理设计 （5）计算工程量，取最优方案 坝顶高程＝水库静水位+相应超高Y， 取下列中的最大值 设计洪水位+正常运用条件的坝顶超高 正常蓄水位+正常运用条件的坝顶超高 校核洪水位+非常运用条件的坝顶超高 正常蓄水位+非常运用条件的坝顶超高，再加地震安全加高 土石坝的坝顶超高计算 根据《碾压式土石坝设计规范》SL274-2001规定 求平均波高hm 三、土石坝的坝顶宽度确定 坝顶宽度： 坝顶宽度按构造、施工、运行和抗震等因素综合确定。 （高坝可选用10～15m，中低坝选用5～10m，常取H/10。） 四、土石坝的坝坡选择 坝坡与坝型、坝高、筑坝材料、坝基性质以及施工方法有关。 常用坝坡： 中低坝 1:3 土质防渗体的心墙坝，下游坝壳为堆石时，坝坡为1:1.5～1:2.5，采用土料时1:2.0～1:3.5 斜墙坝下游坝坡可略陡，上游略缓 面板坝：根据石料不同可选1:1.4～1:1.7 1:1.3～1:1.4 1:1.5～1:1.6 一般规律： 上游坝坡比下游坝坡缓—上游坝坡长期处于饱和状态，水库水位也可能快速下降 斜墙坝的上游坝坡比心墙坝缓—土质防渗体斜墙坝上游坝坡的稳定受斜墙土料特性控制，下游坝坡相反 变坡与不变坡—粘性土料做成的坝坡沿高度分段，自上而下放缓（地震加速度分布系数在坝顶较大） 均质坝放缓下游坝坡—透水性大，为维持渗流稳定； 坝基和坝体土料沿坝轴线分布不一致时，分段采用不同坡率，坝坡缓慢过渡。 3 土料选择与填土标准 一、土料选择的原则 （1）具有或经加工后具有与使用目的相适应的工程性质，并具有长期稳定性； （2）就地、就近取材，减少弃料（环境污染），少占或不占农田，并优先考虑枢纽建筑物开挖料的利用； （5）便于开采、运输和压实。 （一）防渗土料 ①渗透系数 ②水溶盐含量 ③有机质含量 ④有较好的塑性和渗透稳定性； ⑤浸水与失水时体积变化小。 （二）坝壳土石料 坝壳填料应使坝体具有足够的稳定性、较高的强度，并具有良好的排水性。 砂、砾石、卵石、漂石、碎石等无粘性土料，料场开采的石料、开挖的石渣料，均可作为坝壳填料。 填筑标准主要由填筑密度控制。 （1）对不含砾石或砾石含量很少的粘性土料，以压实干容重作为设计标准。 （2）对含砾石的粘性土料，以最大干密度和最优含水量作为设计标准。 （3）砂砾石和砂 砂砾石和砂的填筑标准以相对密度为设计控制指标。 其中：砂砾石的相对密度不应低于0.75，砂的相对密度不应低于0.70，反滤料的相对密度宜为0.70。 （4）堆石料 堆石的填筑标准，宜以孔隙率为设计控制标准。 其中：土质防渗体分区坝的堆石料，其孔隙率宜为20％～28％。 4 土石坝的构造 主要内容： 坝顶、防渗体、排水设施和护坡等。 二、防渗体 作用