水利工程概论24_土石坝.pptxVIP

1、土石坝概况 （1）土石坝定义 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，也称当地材料坝。 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。 土石坝是历史最为悠久的一种坝型。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。;历史最悠久，数量最多。 高土石坝：前苏联的罗贡坝(335m)、努列克坝(300m)。;小浪底水利枢纽开发目标以防洪、防凌、减淤为主，兼顾供水、灌溉、发电，是我国治理开发黄河的关键性工程。这座大坝高154米，总填筑量5185万立方米，是我国迄今为止最大的土石坝。 ;小浪底——大坝心墙碾压;大伙房水库;密云水库（土坝）;碧口水电站坝高101.8米，1976建成，为当初亚洲最高的土石混合坝。曾考虑拆除，后2007年开工改建成砼坝。 2008.5.12汶川大地震出现整体位移。;碧口（土石坝）;80年代引黄济青棘洪滩水库大坝为亚洲最长的平原围坝，坝轴线长14.27公里，水库库容1.45亿立方米 ;利用风化岩混合料作心墙进行坝体填筑，节省投资1946万元 ;（2）土石坝使用广泛的原因： 筑坝材料可以就地取材，可节省大量钢材和水泥，免修公路； 结构简单，工作可靠，便于维修和加高、扩建； 较能适应地基变形，对地基的要求比砼坝要低； 施工技术简单，工序少，便于组织机械化快速施工。 （3）土石坝的不足 坝顶不能过流，必须另开溢洪道（散粒体结构）； 施工导流不如砼坝便利（不能分期导流，坝身不能过流）； 对防渗要求高； 因为剖面大，所以填筑量大而且施工容易受季节影响。;2、土石坝的工作条件和设计的一般要求 土石坝是一种散粒体结构。 特点： 颗粒间存在较大孔隙——渗流问题； 颗粒间相互粘结能力很差——冲刷问题； 各颗粒间易产生相对位移——沉陷问题。;（1）渗流问题 渗透水流的表面——浸润面 浸润面与垂直面的交线——浸润线 土石坝挡水后，在上游水压力作用下，坝体内形成渗流，饱和区土石料承受上浮力，减轻了抵抗滑动的有效重量；浸水后土石料的抗剪强度降低；渗流从坝坡、坝基或河岸逸出时可能引起管涌、流??等渗流破坏。;（2）冲刷问题 由于颗粒间相互粘结能力很差，土坝的抗冲能力很低。（雨水冲刷或风浪作用下，坝面易破坏或坍塌）。所以上下游边坡均需采取护坡措施。 护坡：占总体造价的10% 上游坝坡受波浪淘刷、渗流、冰冻等破坏作用； 上游护坡：砌石护坡、堆石护坡、沥青砼护坡等； 下游面有雨水、风、动物、根部发达的植物以及干裂等破坏。 下游护坡：碎石或砾石护坡，还可采用草皮护坡。 ;（3）沉陷问题 颗粒间存在较大孔隙，各颗粒间易产生相对位移。 自重和水压力作用下，土石坝有明显沉陷变形，且是不均匀沉陷。 后果——挡水高度不够； 引起坝的裂缝。 （4）其他问题 冰冻——结冰（冻涨），融化（坍塌）； 地震——饱水细砂遇震液化； 动物筑窝——在坝身内筑造洞穴等。 ; （5）土石坝的设计要求 为使土石坝安全有效地工作，在设计方面的一般要求： 坝体和坝基在各种情况下必须稳定——合理坝身剖面尺寸，土石料的填筑质量要求，相应的地基处理； 满足防渗要求（水库水量不过多损失，坝身坝基无渗透变形破坏）——上游堵下游排； 不允许水流漫顶，要求坝体有一定的超高； 防止波浪、冰冻、暴雨及气温变化对坝的破坏——对边坡及坝顶采取防护措施； 安全使用前提下，力求经济美观。;3、土石坝的类型 （1）按筑坝的施工方法分类 干法 抛填式堆石坝，定向爆破堆石坝，碾压式土石坝； 湿法 水力冲填坝，水坠坝。（把水提引到两岸高处的取土场，将土形成泥浆，沿输泥渠道流入河谷，脱水固结，形成均匀密实的土坝） （2）按土料在坝身内的配置和防渗体的材料分类 均质坝； 粘土心墙和斜墙坝； 人工材料心墙和斜墙坝； 多种土质坝； 土石混合坝。;均质坝 坝体剖面的全部或绝大部分由一种土料填筑（各种壤土）。 优点：材料单一，施工简单； 缺点：当坝身材料粘性较大时， 雨季或冬季施工较困难。;塑性心墙和斜墙坝各自优缺点： 心墙坝 优点：坡陡，坝剖面较均质坝小，工程量少，心墙占总方量比重不大，因此施工受季节影响相对较小； 缺点：要求心墙与坝壳大体同时填筑，干扰大, 一旦建成，难修补； 斜墙坝 优点：斜墙与坝壳之间的施工干扰相对较小，在调配劳动力和缩短工期方面比心墙坝有利； 缺点：上游坡较缓，粘土量及总工程量较心墙坝大，抗震性及对不均匀沉降的适应性不如心墙坝。;人工材料心墙和斜墙坝 防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料制成，其余部分用土石料构成。; 上述五种基本结构型式只是大致分类，实际工程中