第四章4节土石坝
《水工建筑物》第四章：土石坝的剖面设计构造、筑坝材料、渗流及稳定分析、裂缝控制及地基处理等基础知识
第四章 土石坝
土石坝
第一节 概述
一、 土石坝及其优缺点 土石坝是土坝与堆石坝的总称。
土坝：土和砂砾石为主； 堆石坝：石渣、卵石、爆破石料为主。 土石混合坝：上述材料按一定的比例选择。 利用坝址附近的土石料填筑而成的挡水建筑物。又称 “当地材料坝”。
坝型 土石坝 重力坝 拱坝 支墩坝 总计
各坝型数量的比价
天生桥一级
小浪底
土石坝
枢纽名称 糯扎渡 瀑布沟 苗家坝 三板溪 洪家渡
建成或在建的大型土石坝
省份 云南 四川 甘肃 贵州 贵州
河流 澜沧江 大渡河 白龙江 清水江 六冲河
坝型 最大坝高（m）
心墙堆石坝
258
心墙堆石坝 186（2009）
面板堆石坝
111
面板堆石坝 185.5 （2006）
面板堆石坝 179.5 （2004）
②为最大风雍高度，可按下式计算： e 0.036 v f 2 D cos
2gH
vf——风速；D——库面吹程；H——库前水深； α——风向与坝轴线法向方向夹角。
土石坝
土石坝
③安全超高A按坝的级别和运用情况根据下表确定（单位：m）
坝的级别
1
2
3 4、5
正常（设计、正常蓄 水位）
1.5
1.0
0.7
坝顶高程
静水位
风雍水面
1：m
R——波浪爬高；e——风雍高度；A——安全加高
土石坝
坝顶高程计算时应注意： ①《碾压式土石坝设计规范》中规定波浪爬高R按不规则波
进行计算： 计算出平均爬高Rm后，再根据爬高统计分布与平均 爬高之间的关系进行换算： 设计爬高按工程等级确定——对I、II、III级土石 坝，取累积频率为1%的爬高值，对IV、V级土石坝， 取累积频率为5%的爬高值。
水利施工第四章第四五六节改
导
流 • 施工场地布置
与
例如，在混凝土坝施工中，当混凝土生产系统
基 坑
布置在一岸时，宜采用全段围堰法导流。若采用 分段围堰法导流，则应以混凝土生产系统所在的 一岸作为第一期工程，因为这样两岸施工交通运
排 输问题比较容易解决
水
第 四 二、控制性施工进度 章 1、概念
根据规定的工期和选定的导流方案，则要求各项工
水 3）实例：P118~119
第
四
第六节 基坑排水
章
几个导流工程投资与基坑排水费用的对比
施 工程名称 工
导 五强溪
流 东风
与 湾塘 基 渔子溪二级 坑 大峡 排 紧水滩 水 铜街子
导流工程投 资（万元） 6678 1310 143 46 1513.8 1341.7 8680
基坑排水费 （万元） 990 150 46 121 17.3 49 355
3－井管
基 4－原地下水位 5－排水后的水面降落线
坑 6－基坑 排 7－不透水层
8－排水管
水
第
四 （1）轻型井点（续）
章 适用条件
施
渗透系数较小且基坑面积较大。
工 地下水位的下降深度
导
4~5m
流 施工方法
与 基
射水法
坑
排
水
谢谢
（3）计算施工废水
坑
混凝土养护弃水，可近似按每m3混凝土每次用水
排 5L、每天养护8次计算
水 （4）计算渗透流量
参考水力学、水工结构等课程
第 四
三、人工降低地下水位
章
概念
施
在基坑周围钻设一些井管，地下水渗
工 入井管后，随即被抽走，使地下水位线降
土石坝
(四)排水、护坡对土石料的要求
(1)良好的抗水性、抗冻性和抗风化性。 (2)具有一定的强度：抗压强度 ≥50Mpa (3)岩质：不宜用风化料，用新鲜岩石、卵 石、碎石。
(五)反滤料及过渡层土料
(1) 应具有必要的透水性、强度，具有高度的抗水 性和抗风化能力。 (2) 必须具有良好的级配，粒径小于0.1mm的颗 粒含量小于5%，不应含有粒径小于0.05mm的粉 土和粘粒。 (3) 土质：反滤料应尽量采用天然砂砾筛分，也可 用人工碎石。
一般要求Dr不低于0.7～0.75.
非粘性土料的施工合格率要求一般为 80%～85%。
第四节 土石坝的渗流分析
一、渗流的概念：水库蓄水后，由于上下游水位差 的关系，水流会通过坝体土粒之间的空隙从上游向下 游流动。
二、渗流分析的目的：
（1）确定坝体内浸润线的位置； （2）确定坝体及坝基的渗流量，以估算水库的 渗漏损失； （3）确定坝体和坝基渗流逸出区的渗流坡降， 检查产生渗透变形的可能性； （4）为坝体稳定分析和布置观测设备提供依据。
(三) 坝壳对土石料的要求
(1)强度指标Φ、c较大，具有抗震、抗滑稳定性。 (2)排水性能好，k>10^3×k 。→经过防渗体后， 迅速降低浸润线。 (3)有良好级配：级配连续；不均匀系数 Cu=d60/d10≈30～100。 (4)土质：级配良好的无粘性土（砂、砾石、卵石、 碎石等）
3、坝坡坡度
土石坝的坝面坡度取决于坝高、筑坝材料性质、运 用情况、地基条件、施工方法及坝型等因素。 在满足稳定要求的前提下，尽可能使坝坡陡些，以 减小坝体工程量
坝坡坡度选择遵循的规律：
上游坡常缓于下游坝坡。 斜墙坝的上游坡比心墙坝缓，而下游坡比心墙坝陡。
水利工程施工经典教材-第4章-土石坝工程施工
第4章土石坝工程施工土石坝包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝，是一种充分利用当地材料的坝型。
分类（根据施工方法的不同）干填碾压、水中填土、水力冲填(包括水坠坝）和定向爆破修筑等。
碾石式土石坝的施工包括准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业.准备作业：三通一平，架设通讯线路，修建生产、生活、办公用房、排水清基等。
基本作业：料场土石料开采，挖、装、运、卸和坝面铺平、压实、质检.辅助作业：清除施工场地及料场的覆盖，从上坝土料中剔除超径石块、杂物,坝面排水、层间刨毛和加水等。
附加作业：坝坡修整，铺砌护面块石及铺植草皮等。
第一节坝体材料与料场规划一、土石坝筑坝材料及其要求在选坝阶段应从空间与时间、质与量等方面进行全面规划。
料场土料的储量一般要求是设计工程量的1.5～2。
0倍，并要求提供备用料场. 粘性土料采用钻探或坑探取样。
砾类土用坑探取样，布孔间距50～100m。
防渗料的勘探要仔细按深度查明天然含水量. 堆石料的勘探可以采用钻探及洞探。
⒈防渗料防渗的土料最基本的要求：防渗性：渗透系数不大于l×10—5cm/s时，一般即可满足要求。
施工性：土料的天然含水量在最优含水量附近，无影响压实的超径材料，压实后的坝面有较高的承载力。
⒉坝壳料工程实践中，堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料。
堆石：按其型式可分为抛填、分层碾压、手工干砌石、机械干砌石等;按其材料及来源可分为采石场玄武岩、变质安山岩、砂岩、砾岩、采石场花岗岩、片麻岩、石灰岩、冲击的漂卵石、石渣料等。
堆石是最好的筑坝材料，现广泛用于高土石坝的坝壳料.砂砾石：碾压砂砾石压缩性低，抗剪强度高,但易冲蚀、易管涌。
风化料：属于抗压强度小于30MPa的软岩类，往往存在湿陷问题。
⒊反滤料和过渡料反滤料一般要满足坚固度要求,应尽量避免用纯砂做反滤料.二、料场规划的原则料场的合理规划与使用关系到坝体的施工质量、工期和工程投资，而且还会影响道工程的生态环境和国民经济其他部门。
4-12 土石坝工程
正向铲工作中
反铲：多用于开挖停机面以下的土方
反铲工作示意图
索铲工作示意图
抓铲工作示意图
偏转动臂，即 动臂与机身连 接处配置具有 最大化偏转角 的动臂偏转机 构，拓展了机 器的应用范围。 无需移动机器 位置，即可进 行前方左右两 边的作业，大 大提高了工作 效率，降低了 劳动强度。
卡特CAT重工6吨级偏转动臂型小挖
四川邦立重机有限责任公司CED1000-6电动液压挖掘机
2. 多斗式挖掘机
斗轮式挖掘机是陆上使用较普遍的一种多斗连 续式挖掘机，如图4-3所示。它的生产率很高。
世界上最大的挖掘机，95米高，215米长，重4.5万吨，德国制造，设计制造时间 长达五年，造价10亿美元，需要五人进行操作，铲斗斗轮的直径20多米，共有20 个铲斗，每个铲斗的容积为15m3，挖土机依靠12条履带（宽3.65米）前进，八个 在前，四个在后，挖土机的最快速度为三小时1.6公里。
块石料的开采一般是结合建筑物开挖或由石料
场开采，开采的布置要形成多工作面流水作业方式。 开采方法一般采用深孔梯段爆破，除非为了特定的 目的才使用洞室爆破。 4．超径料的处理 超径块石料的处理方法，主要有浅孔爆破法和 机械破碎法两种。
机械破碎法是采用风动和振动破石、锤击破碎
或利用重锤下落破碎超径块石。
世界上最大的挖掘机
4.2.2.2 挖运组合机械
是能同时完成开挖、运输、卸土和铺土任务的
土方施工机械，主要有推土机、铲运机、装载机。
1. 推土机
用于平整场地、开挖基坑、推平填方、堆积土
料、回填沟槽等，理想运距不宜超过60～100m。挖
深不宜大于1.5～2.0m，填高不宜大于2～3m。
2. 铲运机
V K a K （压实方m3/d） 上坝强度 QD TK1
第四章土石坝工程
土石坝工程
土石坝是一种当地材料坝。随着大 型高效的施工机械的使用，施工条件改 善，施工人员减少，施工工期缩短，施 工费用降低。土石坝的应用越来越广泛。
1980年至2000年
天生桥一级 小浪底水库 乌鲁瓦提 浙江珊溪 面板堆石坝 土石坝 面板堆石坝 面板堆石坝 102.6m 154 m 138 m 130 m
QT t n q(T1 T2 )
式中，QT—运输强度（每台班需运输的总方量），m3。 q—运输工具装载的有效方量，m3； T1—一台班的时间，min； T2—一台班内运输工具的非工作时间，min； t — 运输工具周转一次所需时间，min 。
带式运输机的生产率P (m3/h)
P 3600 KB2vK B K H K p K d K0
第一节 土石料场规划
第二节 土石坝的综合机械化施工
第三节 坝面作业
第四节
第五节 第六节
土石坝施工的质量控制
面板堆石坝施工 土石坝的冬雨季施工
第一节
土石料场规划
土石坝是用土料和石料堆砌起来的， 所以，土石料的用量很大。 在选坝阶段，就应对土石料场进行全 面调查，深入勘察，从空间、时间、质和 量等方面进行规划。
廿 一 世 纪
瀑布沟 水布垭 苗家坝 洪家渡 心墙堆石坝 面板堆石坝 心墙堆石坝 面板堆石坝 186 227 263 182 m m m m
根据施工方法的不同，土石坝可分为 干填碾压、水中填土、水力冲填和定向爆 破等类型。 碾压式土石坝的施工，包括准备作业， 基本作业，辅助作业和附加作业。
准备作业：‚一平三通‛指平整场地、通 车、通水、通电；架设通讯线路；建房 （生产、办公、福利用房）；排水清 基。 基本作业：土石料开采；挖、装、运、卸； 坝面铺平、压实、质检。 辅助作业：清除施工场地和料场的覆盖； 从上坝土料中剔除超径石块、杂物；坝 面排水；层间刨毛和加水。 附加作业：坝坡修整、铺砌护面石块；铺 植草皮。
第四章 土石坝工程
第四章土石坝工程.txt54就让昨日成流水，就让往事随风飞，今日的杯中别再盛着昨日的残痕；唯有珍惜现在，才能收获明天。
第四章土石坝工程本章重点：①料场规划内容和选用的原则；②土方工程挖运机械的类型及适用条件；③挖运机械配套方案的选择与计算；④坝面作业有的关问题；⑤土石坝施工的质量控制。
其中④、⑤是本章的重点和难点。
第一节土石料场的规划本节重点了解料场规划的内容和选用的基本原则。
料场的规划分为时间上的规划、空间上的规划、质与量的规划等。
一、时间上的规划所谓时间规划,就是要考虑施工强度和坝体填筑部位的变化。
随着季节及坝前蓄水情况的变化,料场的工作条件也在变化。
在用料规划上应力求做到上坝强度高时用近料场,低时用较远的料场,使运输任务比较均衡。
对近料和上游易淹的料场应先用,远料和下游不易淹的料场后用；含水量高的料场旱季用,含水量低的料场雨季用。
在料场使用规划中,还一部分近料场供合龙段填筑和拦洪渡汛高峰强度时使用。
此外,还应对时间和空间否则会产生事与愿违的后果。
二、空间上的规划所谓空间规划,系指对料场位置、高程的恰当选择,合理布置。
土石料的上坝运距尽可能短些,高程上有利于重车下坡,减少运输机械功率的消耗。
近料场不应因取料影响坝的防渗稳定和上坝运输；也不应使道路坡度过陡引起运输事故。
坝的上下游、左右岸最好都选有料场,这样有利于上下游左右岸同时供料,减少施工干扰,保证坝体均衡上升。
用料时原则上应低料低用,高料高用,当高料场储量有余裕时,亦可高料低用。
同时料场的位置应有利于布置开采设备、交通及排水通畅。
对石料场尚应考虑与重要建筑物、构筑物、机械设备等保持足够的防爆、防震安全距离。
三、质与量上的规划料场质与量的规划,是料场规划最基本的要求,也是决定料场取舍的重要因素。
在选择和规划使用料场时,应对料场的地质成因、产状、埋深、储量以及各种物理力学指标进行全面勘探和试验。
勘探精度应随设计深度加深而提高。
在施工组织设计中,进行用料规划,不仅应使料场的总储量满足坝体总方量的要求,而且应满足施工各个阶段最大上坝强度的要求。
第4章土石坝工程_水利工程施工
（1）防渗性
• 渗透系数不大于l×10-5cm/s时，一般即可满足要求 ；同时还有 抗剪强度、渗流稳定性、变形性能、压缩性能、可溶盐和有 机物的含量等指标。 （2）施工性 • 土料的天然含水量在最优含水量附近，无影响压实的超径材 料，压实后的坝面有较高的承载力。
一、土石坝筑坝材料及其要求 2、坝壳料 堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料。
水坠坝(earth dam by sluicing siltation method)
水坠坝是水力冲填坝的一种，亦称为自流式水力冲 填坝。 水力冲填坝的一种。引水入高于坝顶的土料场中， 水土混合后，经顺坡渠道急流而下，在流动过程中 拌合均匀成为泥浆，并进入坝体的冲填池中脱水固 结，然后土体逐渐密实成坝。土料必须遇水崩解， 故只能在黄土地区修建中小型工程中运用。为中国 根据水力冲填坝原理所创造的，其优点可节省劳力、 投资，施工方法简便。在华北、西北地区已用此法 筑坝5000余座．最大坝高达52m。
二、料场规划 1.空间规划
对料场的位置、高程的恰当选择，合理布置。
2.时间规划
考虑施工强度和坝体填筑部位的变化，随着季 节及坝前蓄水情况的变动，料场的工作条件也 在变化。
二、料场规划 3. 质与量的规划
料场的质量和数量应满足要求。
各种不同坝料的质量指标达到要求；料场的总储
第二节 土石料的开挖与运输施工
土石坝工程施工包括挖、运、填、压等 多道工序和相匹配的工程机械来完成。土石 料的开挖与运输是一个非常重要的环节。
第二节 土石料的开挖与运输施工
一、土石料的开采与加工
二、挖运机械
三、挖运强度和挖运机械数量的确定 四、综合机械化施工 五、土石料开挖运输方案
第四章 土石坝工程(定稿)——工程施工课件PPT
1．低料低用，高料高用； 2．易于排除地面水和地下水； 3．坝的上下游、左右岸最好都选有料场； 4．近料场不应因取料影响坝的防渗稳定和上坝运输。
黄景忠
时间规划
1．近料先用，远料后用； 2．上游易淹的料场先用，下游不易淹的料场后用； 3．含水量高的料场旱季用，含水量低的料场雨季用； 4．上坝强度高时用近料场，低时用较远的料场。
黄景忠
• 质与量的规划
• 主要料场和备用料场之分， 质好、量大、运距近，且
有利于常年开采；
• 通常在淹没区外，做备用料场。
黄景忠
• 质与量的规划
• 施工前规划料场的实际可开采的总量时，应考虑料场
调查精度，料场天然容重与坝面压实容重的差值，以 及开挖与运输、雨后坝面清理、坝面返工及削坡等损 失。
• 其与坝体填筑数量的比例一般为:土料2-2.5;砂砾料
黄景忠
•
2． 多斗式挖掘机
•
多斗挖掘机是有多个铲土斗的挖掘机械，它能够 连续地挖土，是一种连续工作的挖掘机械，按其工作 方式不同，分为链斗式和斗轮式两种。
黄景忠
图 斗轮式挖掘机（单位：mm） 1—斗轮；2—升降机构；3—司机室；4—中心料仓； 5—卸料皮带机6—双槽卸料斗；7—动力装置；8—履带； 9—转台；10—受料皮带机；11—斗轮臂
黄景忠
• 4．超径处理 •
超径块石料的处理方法主要有浅孔爆破法和机械破 碎法两种。
浅孔爆破法：指采用手持式风动凿岩机对超径石进 行钻孔爆破。
机械破碎法：指采用风动和振冲破石、锤击破碎超 径块石，也可利用吊车起吊重锤，利用重锤自由下落 破碎超径块石。
黄景忠
• 二、挖运机械 • （一） 挖掘机械 • 1． 单斗式挖掘机
黄景忠
4 土石坝
第四章土石坝第一节概述 (1)第二节土石坝的基本剖面 (3)第三节土石坝的渗流分析 (6)第四节土石坝的稳定分析 (14)第五节筑坝材料选择与填筑标准 (22)第六节土石坝的构造 (24)第七节土石坝的地基处理 (29)第八节土石坝与坝基、岸坡及其它建筑物的连接 (34)第九节堆石坝 (36)第十节土石坝的运用管理 (39)第一节概述●土石坝是指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压方法堆筑成的挡水坝。
●土坝当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；●堆石坝以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；●土石混合坝当两类材料均占相当比例时，称土石混合坝。
由于筑坝材料主要来自坝区，因而也称当地材料坝。
土石坝得以广泛应用和发展的主要原因是：（1）可以就地取材，节约大量水泥、木材和钢材，几乎任何土石料均可筑坝。
（2）能适应各种不同的地形、地质和气候条件。
（3）大功率、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝的施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了高土石坝建设的发展。
（4）岩土力学理论、试验手段和计算技术的发展，提高了大坝分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安全可靠性。
（5）高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等设计和施工技术的综合发展，对加速土石坝的建设和推广也起了重要的促进作用。
一、土石坝的特点和设计要求分析土石坝的四大问题（1）稳定方面。
土石坝不会产生水平整体滑动。
土石坝失稳的形式，主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动。
（2）渗流方面。
土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。
渗流不仅使水库损失水量,还易引起管涌、流土等渗透变形。
坝体内渗流的水面线叫做浸润线。
浸润线以下的土料承受着渗透动水压力，并使土的内磨擦角和粘结力减小，对坝坡稳定不利。
（3）冲刷方面。
土石坝为散粒体结构，抗冲能力很低；工程措施：①在土石坝上下游坝坡设置护坡，坝顶及下游坝面布置排水措施，以免风浪、雨水及气温变化带来有害影响；②坝顶在最高库水位以上要留一定的超高，以防止洪水漫过坝顶造成事故；③布置泄水建筑物时，注意进出口离坝坡要有一定距离，以免泄水时对坝坡产生淘刷。
第四章土石坝工程
第四章土石坝工程第四章土石坝工程本章重点：①料场规划内容和选用的原则；②土方工程挖运机械的类型及适用条件；③挖运机械配套方案的选择与计算；④坝面作业有的关问题；⑤土石坝施工的质量控制。
其中④、⑤是本章的重点和难点。
第一节土石料场的规划本节重点了解料场规划的内容和选用的基本原则。
料场的规划分为时间上的规划、空间上的规划、质与量的规划等。
一、时间上的规划所谓时间规划,就是要考虑施工强度和坝体填筑部位的变化。
随着季节及坝前蓄水情况的变化,料场的工作条件也在变化。
在用料规划上应力求做到上坝强度高时用近料场,低时用较远的料场,使运输任务比较均衡。
对近料和上游易淹的料场应先用,远料和下游不易淹的料场后用；含水量高的料场旱季用,含水量低的料场雨季用。
在料场使用规划中,还一部分近料场供合龙段填筑和拦洪渡汛高峰强度时使用。
此外,还应对时间和空间否则会产生事与愿违的后果。
二、空间上的规划所谓空间规划,系指对料场位置、高程的恰当选择,合理布置。
土石料的上坝运距尽可能短些,高程上有利于重车下坡,减少运输机械功率的消耗。
近料场不应因取料影响坝的防渗稳定和上坝运输；也不应使道路坡度过陡引起运输事故。
坝的上下游、左右岸最好都选有料场,这样有利于上下游左右岸同时供料,减少施工干扰,保证坝体均衡上升。
用料时原则上应低料低用,高料高用,当高料场储量有余裕时,亦可高料低用。
同时料场的位置应有利于布置开采设备、交通及排水通畅。
对石料场尚应考虑与重要建筑物、构筑物、机械设备等保持足够的防爆、防震安全距离。
三、质与量上的规划料场质与量的规划,是料场规划最基本的要求,也是决定料场取舍的重要因素。
在选择和规划使用料场时,应对料场的地质成因、产状、埋深、储量以及各种物理力学指标进行全面勘探和试验。
勘探精度应随设计深度加深而提高。
在施工组织设计中,进行用料规划,不仅应使料场的总储量满足坝体总方量的要求,而且应满足施工各个阶段最大上坝强度的要求。
料尽其用,充分利用永久和临时建筑物基础开挖碴料是土石坝料场规划的又一重要原则。
《水电工程设计》第04章 土石坝设计
第四章土石坝设计第一节概述一、土石坝类型（一）碾压式土石坝根据坝体横断面的防渗材料及其结构，辗压式土石坝分为以下三类：1. 均质坝坝体的绝大部分是由大体上均一的土料组成。
2. 分区坝坝体由土质防渗体及若干透水性不同的土料分区所构成，其中土质防渗体设在坝体中部或稍向上游倾斜的称为心墙坝或斜心墙坝，设在坝体上游面或接近上游面的称为斜墙坝。
此外，还有其它形式的分区坝，如上游断面为防渗土料、下游断面为透水料；由坝中心向外壳透水性逐渐增大的分区坝等。
3. 人工防渗材料坝坝的防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料组成，而其余部分由土石料构成。
其中防渗体在上游面的称为面板坝，防渗体在坝体中央的称为心墙坝。
沥青混凝土防渗体也可做成斜心墙。
震动辗的发明和应用极大地提高了坝体质量、目前大都采用碾压式土石坝。
本章以后所提到的土石坝指的就是这种坝型。
（二）水中填土坝在坝的填筑面筑畦埂，分成若干畦块，向畦块内灌水深几十厘米，然后向水中填土，填土厚度约为水深的2.5~4倍。
由运输工具压实或用拖拉机专门碾压。
所用土料宜为结块的但易于湿化崩解的，黄土类土及含砾风化粘性土最适宜。
筑这种坝应有充足的水源，每立方米填土需水约1m3。
与碾压坝相比，水中填土坝可省去碾压设备，对土料含水量限制不严，小雨可以施工，故填土单价较低，施工速度较快。
但填土干容重较低，孔隙压力较高，施工期对坝坡稳定不利。
故施工速度也受到一定限制，坝坡较平缓，工程量比碾压式坝大些。
对于高坝，应仔细研究，并与碾压式坝作经济比较然后选定。
水中填土坝一般采用均质坝。
如果坝址有多种土料，亦可采用多种土质坝，在坝壳部位填筑抗剪强度高的砂卵石、风化岩块或开挖基础和泄水建筑物的石渣，而将水中填土限制在心墙或斜墙部位。
这种坝型目前已较少采用。
（三）水力冲填坝在坝的填筑面上下游边筑围埂，把泥浆输送到围埂形成的沉淀池内，泥浆经脱水固结，形成均匀密实的坝体，称为水力冲填坝。
自流式冲填坝是将坝两岸高处的黄土或砾质风化土用水枪冲成泥浆，自流入沉淀池，我国俗称水坠坝。
第四章 土石坝
沥青混凝土防渗墙
优点： 防渗好，K=10-7～10-10cm/s； 塑性好，适应变形； 厚度小； 受气候影响小。 要求：强度、热稳定性、和易性、柔性、水稳定性 沥青斜墙：
沥青不漏水，不需设排水；一层即可；斜墙与基础连接要适 应变形，柔性结构。
沥青心墙 受外界温度影响小，结构简单，修补困难； 厚度H/30，顶厚30～40cm； 上游侧设粘性土过渡层，沥青墙坏了可补救； 下游侧设排水。
4.1.2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）
坝型的选择
高山峡谷覆盖层很厚，砼坝不经济，宜修土坝； 高山峡谷覆盖层不厚，但基岩缓倾角裂隙，泥 化夹层很多，宜修土坝； 宽河谷小流量的坝址修土石坝有利； 坝型选择与筑坝材料有关：
4.3土石坝的构造—防渗体
作用：降低浸润线，保证下游坡稳定； 降低渗流量，防止渗透变形。 类型：
按防渗体材料性质分：塑性材料（粘土、沥 青）和刚性材料（混凝土）； 按位置分：斜墙、心墙。
澳洛维尔斜心墙坝
羊城子沥青混凝土斜墙坝
土质防渗体（心墙、斜墙）设计要求
土质防渗体断面满足渗透比降、下游浸润线和 渗流量以及施工、结构稳定要求，自上而下逐 渐加厚，顶部水平宽度≥3m，底部厚度，斜墙 不小于水头的1/5，心墙不宜小于水头的1/4。 防渗体顶部要高出正常水位，超高斜0.8～ 0.6m,心 0.6～0.3m。非常运用条件下，防渗 体顶部不低于非常运用条件的静水位。有防浪 墙时不低于正常水位。 防渗体顶部预留竣工后沉降超高。 土质防渗体顶部和土质斜墙上游应设保护层。 保护层厚度（包括上游护坡垫层）应不小于该 地的冻结和干燥深度。 心墙、斜墙与坝壳和截水槽与坝基透水层之间， 以及下游渗流逸出处，都必须设置反滤层。
第四章土石坝工程1
4、挖运机械数量的确定
采用正向铲和自卸汽车配合是最普遍 的挖运方案。
挖掘机的斗容量和自卸汽车的载重量 要求有合理的匹配关系。应复核挖掘机的 装车斗数，即装满一辆自卸汽车所需挖掘 机的斗数。
挖掘机自卸汽车的匹配
m Q
g c qKH K p
式中，Q—自卸汽车的载重量，t； q—选定挖掘机的斗容量，m3； gc—料场土料天然容重，kg/ m3; Kp‘—土料的松散影响系数； KH—挖掘机土斗充盈系数。
压实机械及压实方法
1. 羊脚碾 2. 震动碾 3. 气胎碾 4. 夯板（羊脚夯、震动夯）
碾压机械的生产率
P v ( B C )h KB n
（m3/h）
式中，n—碾压遍数； v—碾的行驶速度，m/h； B—碾压带宽度，m; C—碾压带搭接宽度，m; h—碾压层厚度，m; KB‘—时间利用系数。
粘性土试验成果整理
非粘性土试验成果整理
试验成果整理
以单位压实遍数的压实厚度最大者， 即在满足设计干容重的条件下，压实 厚度同压实遍数的比值最大者视为最 经济合理的组合。
土石坝施工的质量控制
施工的质量检查和质量控制是土 石坝安全的重要保证。 施工的质量检查和质量控制贯穿 于土石坝施工的各个环节和全过程。
2、运输机械的生产能力
循环式运输机械的生产能力（ m3 ）
q(T1 T2 ) PT t
式中，q—运输工具装载的有效方量，m3； T1—一台班的时间，min； T2—一台班内运输工具的非工作时间，min； t — 运输工具周转一次所需时间，min。
周转一次所需时间
对于工地常用的汽车、拖拉机，
挖掘机自卸汽车的匹配
如m过大，说明挖掘机的斗容量太小，汽车 等待时间太长；如m过小，说明自卸汽车的载重 量太小，换车过于频繁，等候时间太长。 通常应使一台挖掘机所需的n辆汽车所具有 的生产能力略大於该台挖掘机的生产能力。
水利水电工程概论4节土石坝
2020/5/2
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浙江省鄞(yín)县它山堰
它山堰是甬江支流鄞江上修建的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程。 位于浙江省宁波市西南，唐代大和七年（公元833年）由县令王 元玮创建。
筑堰前，海潮可沿江上溯章溪，因海水倒灌使耕田卤化，城市用 水困难。在鄞江上游出山处的四明山与它山之间，用条石砌筑一 座上下各36级的拦河溢流坝。这座坝平时可以下挡咸潮，上蓄溪 水，供鄞西平原七乡数千顷农田灌溉，并通过南塘河供宁波城使 用。为防止洪水涌入城市。宋代（公元960年～公元1279年）至 清代（公元1644年～公元1911年）时都对工程进行维修。
明代嘉靖十五年（公元1536年）加高堰（坝）顶1尺，清代咸丰 七年（公元1857年）曾进行较大修治。公元1914年清理堰上淤积， 使水道通畅。1987年定为全国重点保护文物。
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它山堰 5
特别是最近十几年以来，随着大型高效的土石方 施工机械的采用，岩土力学理论和电子计算机技术在 土石坝设计中的广泛使用，为建筑高土石坝提供了有 利条件，土石坝得到了飞跃发展，成为当今世界上坝 体高度最高、应用最广泛的坝型。
目前世界上最高的水坝为塔吉克斯坦的罗贡土石 坝，坝高335m。
我国已建的最高土石坝为小浪底土石坝，坝高 154m，在建的水布垭面板堆石坝高达233m。在本世纪， 我国将发展更高的土石坝。
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全世界高坝中土石坝的比例变化
2020/5/2
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各种坝型建设情况
2020/5/2Biblioteka 8南美 印 度 629
一、定义及建设情况
定义： 由土、石料等当地材料经抛填、碾压等方法堆筑成
的坝。 土石坝又可分为两大类土坝和堆石坝: 1、土坝：土或砾石(含砾量< 60% ~ 70%) 渗透系数较低 2、堆石坝：块石或砾石(含砾量>60% ~ 70%) 渗透系数较高、砾石起骨架作用 关键：控制坝体强度和稳定的是填土或者堆石
第四章4节土石坝-精品文档
2019/3/13
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水布垭面板堆石坝
水布垭枢纽总工期8年，自从2019年正式开工，工程于2019年12月底全 2019/3/13 部竣工。水布垭的面板堆石坝是目前世界上最高的面板堆石坝。
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水 布 垭 水 利 枢 纽 基 本 资 料
2019/3/13 13
姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤 (Serayu)河上。主坝为心墙土石坝，最大坝高110m。
2019/3/13 3
安徽寿县芍陂(quèbēi)
芍陂陂塘灌溉工程，位于安徽省寿县南。春秋时期楚庄王十六年至
二十三年（公元前 598 年～公元前 591 年）由孙叔敖创建，迄今 2500
多年一直发挥不同程度的灌溉效益。
1959 年，安徽省文化局文物工作队曾在安丰塘越水坝地方，发掘出 一座汉代（公元前 206 年～公元 220 年）水利工程（草土堰）遗址， 伴随出土的有汉代时期铁锤等文物。芍陂灌区面积，在公元4世纪～ 公元13 世纪常见记载，有灌田万顷、灌田五千余顷等说法。自古来 芍陂工程的人为破坏严重，多次受到战争波及，以致到民国年间，
§1
土石坝概述
一、定义及建设情况 二、结构特点及优缺点
三、组成及设计要求
四、类型及坝型选择
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一、定义及建设情况
定义：
由土、石料等当地材料经抛填、碾压等方法堆筑成 的坝。
土石坝又可分为两大类土坝和堆石坝: 1、土坝：土或砾石(含砾量< 60% ~ 70%) 渗透系数较低 2、堆石坝：块石或砾石(含砾量>60% ~ 70%) 渗透系数较高、砾石起骨架作用 关键：控制坝体强度和稳定的是填土或者堆石
《水利水电工程概论》第四章4节土石坝
20.07.20部21 竣工。水布垭的面板堆石坝是目前. 世界上最高的面板堆石坝。
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20.07.2021
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水 布 垭 水 利 枢 纽 基 本 资 料
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姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤 (Serayu)河上。主坝为心墙土石坝，最大坝高110m。
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土石坝挡水后，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；渗流力可对坝坡 形成不良作用；渗流从坝坡、坝基或河岸逸出时 可能引起管涌、流土等渗流破坏。 设置防渗和排水设施可以控制渗流范围、改变渗 流方向、减小渗流的逸出坡降以增加坝坡、坝基 和河岸的抗滑和抗渗稳定，还有利于减小坝体和 坝基的渗流量。
值— (1.0%)H。
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三、土石坝的优缺点
优点：
（1）筑坝材料可以就地取材，可节省大 量钢材和水泥，免修公路；
（2）较能适应地基变形，对地基的要求 比砼坝要低；
（3）结构简单，工作可靠，便于维修和 加高、扩建；
（4）施工技术简单，工序少，便于组织 机械化快速施工。
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为了保持坝坡稳定，需设置较平缓的上、下游坝 坡。因此，应根据地形、地质条件和筑坝材料等 因素选择适宜的坡。
2使0.07.2坝021 体：保证安全稳定、经. 济合理。
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3．抗冲性能差
坝体材料是松散的颗粒：
❖ 当洪水漫过坝顶时，水流必然会携带土粒流 失，从而引起坝体局部破坏或整体溃决。
例如，1975年8月，我国淮河上游两座土坝，因
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土石坝施工的基本知识资料
2、非粘性土的压实标准
压实标准由相对密度D来衡量 D与γd的换算关系式为：P113式4－17
2019/6/16
压实控制可以把D换算成γd进行，也可以直接用D来确定控 制标准：
无地震情况：D大于0.65 有地震情况：D大于------6度→0.65
干容重小于1.48的表层土 含有机物大于1%的表土 含可溶盐大于2%的表土 细沙及粉沙等易液化的土
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B――四通建设及临时设施
②基本作业：A――土石料的开采
B――土石料的挖运 C――土石料的铺、卸 D――土石料的平散与压实
③辅助作业： A――料场的清理：（先规划、选择）
B――土质检查 C――地下水位控制：主要是降低 D――压实过程中的刨毛、加水或翻晒等
ω%值、с值、φ值、γd值、料的成份、料的级配d等。 均质坝、斜心墙坝、心墙坝、……
提问：什么是土方石平衡？
3、质量与数量的规划要同时进行 4、控制料的质量，缩小坝体断面尺寸
2019/6/16
5、主料场与备用料场 ： 主料场――土质好，储量大，开采集中，距离近， 可常年开采
V主＝（150～200）%V设，考虑：勘测不准确 损耗土料 、废弃土料
5、运输机械
①循环式：自卸汽车 有轨机车――适用于运量大、运距长、料场集中的情况
缺点：不灵活，装拆不方便，敷设成本高
2019/6/16
②连续式：固定式皮带运输机 P102图4－6 移动式皮带运输机――正在被广泛使用
6、挖运方案的选择
影响挖运方案选择的因素： ①运输距离 ②料场性质 包括土质、含水量等 ③工地布置情况 ④管理状况 ⑤工程量的大小 ⑥施工强度要求 …………
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2020/7/19
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安徽寿县芍陂(quèbēi)
芍陂陂塘灌溉工程，位于安徽省寿县南。春秋时期楚庄王十六年至 二十三年（公元前598年～公元前591年）由孙叔敖创建，迄今2500 多年一直发挥不同程度的灌溉效益。
1959年，安徽省文化局文物工作队曾在安丰塘越水坝地方，发掘出 一座汉代（公元前206年～公元220年）水利工程（草土堰）遗址， 伴随出土的有汉代时期铁锤等文物。芍陂灌区面积，在公元4世纪～ 公元13世纪常见记载，有灌田万顷、灌田五千余顷等说法。自古来 芍陂工程的人为破坏严重，多次受到战争波及，以致到民国年间， 芍陂灌溉效益越来越低，1949年实灌面积仅8万多亩。
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江西东津 88.5m
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兴山古洞口 118m
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二、土石坝的工作特点
1．坝体、坝基的透水性
挡水时：由于上、下游水位差的作用，水将经坝体和坝 基的颗粒孔隙向下游渗透。
1）使水库的水量大量流失；
2）而且还会引起坝体或坝基产生管涌、流土等渗透变 形，导致溃坝事故。以坝体浸润线为界，线上的土为非 饱和状态，线下土体则呈饱和状态。饱和土体，其抗剪 强度指标也将相应降低，对坝坡稳定不利。
目前世界上最高的水坝为塔吉克斯坦的罗贡土石 坝，坝高335m。
我国已建的最高土石坝为小浪底土石坝，坝高 154m，在建的水布垭面板堆石坝高达233m。在本世纪， 我国将发展更高的土石坝。
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全世界高坝中土石坝的比例变化
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各种坝型建设情况
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南美 印 度 629
§1 土石坝概述
一、定义及建设情况 二、结构特点及优缺点 三、组成及设计要求 四、类型及坝型选择
2020/7/19
1
一、定义及建设情况
定义： 由土、石料等当地材料经抛填、碾压等方法堆筑成
的坝。 土石坝又可分为两大类土坝和堆石坝: 1、土坝：土或砾石(含砾量< 60% ~ 70%) 渗透系数较低 2、堆石坝：块石或砾石(含砾量>60% ~ 70%) 渗透系数较高、砾石起骨架作用 关键：控制坝体强度和稳定的是填土或者堆石
明代嘉靖十五年（公元1536年）加高堰（坝）顶1尺，清代咸丰 七年（公元1857年）曾进行较大修治。公元1914年清理堰上淤积， 使水道通畅。1987年定为全国重点保护文物。
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它山堰 6
特别是最近十几年以来，随着大型高效的土石方 施工机械的采用，岩土力学理论和电子计算机技术在 土石坝设计中的广泛使用，为建筑高土石坝提供了有 利条件，土石坝得到了飞跃发展，成为当今世界上坝 体高度最高、应用最广泛的坝型。
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浙江省鄞(yín)县它山堰
它山堰是甬江支流鄞江上修建的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程。 位于浙江省宁波市西南，唐代大和七年（公元833年）由县令王 元玮创建。
筑堰前，海潮可沿江上溯章溪，因海水倒灌使耕田卤化，城市用 水困难。在鄞江上游出山处的四明山与它山之间，用条石砌筑一 座上下各36级的拦河溢流坝。这座坝平时可以下挡咸潮，上蓄溪 水，供鄞西平原七乡数千顷农田灌溉，并通过南塘河供宁波城使 用。为防止洪水涌入城市。宋代（公元960年～公元1279年）至 清代（公元1644年～公元1911年）时都对工程进行维修。
为此，应设置防渗和排水措施，以减少水库的渗漏损失
和保证坝坡的稳定性。
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2．土石坝的局部失稳定破坏形式
土石坝是松散的土石料填筑，坝体剖面需要做成 上、下游边坡较平缓的梯形断面。
由于由松散颗粒组成，其失稳是以局部坝坡坍塌 的形式出现。
当坝坡太陡或土体的抗剪强度指标较小时，在渗 透压力和土体上部重力的作用下，局部坝坡土体 （包括坝基土体）将向坡外滑移，简称滑坡。
2020/7/19
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建设情况：
历史最悠久，数量最多。中国最早的土石坝出现在公 元前600多年，我国开始填筑土堤，防御洪水，蓄水兴利。 如：安徽芍陂(quèbēi) 、浙江海塘等。
解放后至今，我国内已建成的八万多座水坝，土石坝 约占90%左右。
国际上：古印度、古埃及等，也很早开始修建土坝。
土石是水利工程建设中最被广泛利用的当地材料，这 不仅有利于群众性施工，而且随着大型高效施工机具的采 用，施工人数大幅度减少，施工工期缩短，施工费用大大 降低。因此，在国内外水利工程建设中，绝大多数堤坝均 土石材料填筑。
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水 布 垭 水 利 枢 纽 基 本 资 料
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姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤 (Serayu)河上。主坝为心墙土石坝，最大坝高110m。
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西北口面板堆石坝
西北口面板堆石坝作为“七五”国家重点科技攻关的试验坝，结合实际工程做 了大量科研工作，并用之于工程实际。1988年4月23日至26日浇筑第一块面板 试验块，获得成功，随后将此项成果移交给施工单位，在1989年3-6月份浇筑 其余各块，却出现严重裂缝事故，基本上呈水平走向，贯穿整个面板条块。当 时引起一些人对面板坝的疑虑，甚至有的面板坝工程提出更改坝型的问题，影 响了面板坝的声誉。经过多次调查分析论证，认为其主要原因是原材料使用不 当，202施0/7/工19 工艺不严格，以及未及时养护等，只要认真对待，还是可以解决的16 。
为了保持坝坡稳定，需设置较平缓的上、下游坝 坡。因此，应根据地形、地质条件和筑坝材料等 因素选择适宜的坡。
2使020/7坝/19 体：保证安全稳定、经济合理。
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3．抗冲性能差
坝体材料是松散的颗粒：
❖ 当洪水漫过坝顶时，水流必然会携带土粒流 失，从而引起坝体局部破坏或整体溃决。
998 日本 1484
欧洲（含俄 罗斯） 1918
其他 2778
美国 4694
中国 17475
世界土石坝按国家或地区分类统计图
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小浪底土石坝2020/7/19 Nhomakorabea11
水布垭面板堆石坝
水布垭枢纽总工期8年，自从2001年正式开工，工程于2008年12月底全
2020/7/1部9 竣工。水布垭的面板堆石坝是目前世界上最高的面板堆石坝。