第6章 土石坝

第六章土石坝

第一节概述

一、概念：利用当地土石材料填筑而成的挡水坝，又称当地材料坝。历史悠久，发展很快，国内、外广泛采用。

碧口水电站

碧口水电站建在甘肃文县白龙江，控制流域面积26000

平方公里。多年平均流量275秒立米，设计洪水流量

7630秒立米。总库容为521亿立米，设计灌溉面积0.89

万亩，装机容量30.0万千瓦。

主坝坝型为壤土心墙土石坝。最大坝高101 米，坝顶

长度297米，坝基岩石为干枚岩和凝灰岩。坝体工程量

424.1万立米，主要泄洪方式溢洪道和隧洞。

密云水库

密云水库建北京密云潮白河,

控制流域面积15788平方

公里,多年平均流量50秒立

米,设计洪水流量16500秒立

米,总库容43.75亿立米,设计

灌溉面积400万亩,装机容量

8.8万千瓦。

主坝坝型为粘土斜墙土坝,最

大坝高66米(白河主坝),坝顶

长度960米(白河主坝),坝基

岩石为砂砾石复盖层,坝钵工

程量1105万立米。主要泄洪

方式为岸边溢洪道,大坝特点

是坝基混凝土墙和灌浆防

渗。

南水水电站

南水水电站建在广东乳源的南水，控制

流域面积608平方公里，多年平均流量

33.4秒立米，设计洪水流量4190秒立

米，总库容12.18亿立米，装机容量

7.5万千瓦。

主坝坝型为粘土斜墙堆石坝，最大坝高

81.3米，坝顶长度215米，坝基岩石

为砂岩，坝体工程量171.1万立米，主

要泄洪方式为隧洞，大坝特点是定向爆

破筑坝。

以礼河毛家村水电站

建设地点在云南会泽，所在河流为以礼河，控制流

域面积868平方公里，多年平均流量15.9秒立米，

设计洪水流量1700秒立米，总库容5.53亿立米，

设计灌溉面积74万亩，装机容量1.6万千瓦。

主坝坝型为粘土心墙土石坝，最大坝高80.5米，坝

顶长度467米，坝基岩石为玄武岩，坝体工程量

664.3万立米，主要泄洪方式为隧洞。

岳城水库

岳城水库建设地点在河北磁县，所

在河流为漳河，控制流域面积

18100 平方公里，多年平均流量

62.2秒立米，设计洪水流量19300

秒立米，总库容10.9亿立米，设

计灌溉面积200万亩，装机容量

1.7万千瓦。

主坝坝型为均质土坝，最大坝高

53米，坝顶长度3570米，坝基岩

石为砂砾石复盖层，坝体工程量

2900万立米，主要泄洪方式岸边

溢洪道，大坝特点是坝下泄洪洞

（涵管）。

二、土石坝广泛应用的原因：

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。

不足之处：

坝顶不能过流，必须另开溢洪道，施工导流不如砼坝便利，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。

三、土石坝的工作特点

（1）稳定方面：不会沿坝基面整体滑动，失稳形式主要是坝坡滑动或连同部分地基一起滑动；

（2）渗流方面：坝体为散粒体结构，在上下游水位差作用下经坝体和地基向下游渗透，产生渗透压力和渗透变形，严重时会导致坝体失事，浸润面和浸润线的概念；

冲刷方面：颗粒间粘结力小，因此土石坝抗冲能力较低；

）沉降方面：颗粒间存在孔隙，受力后产生沉陷，分为均匀沉降和非均匀沉降；

（5）其他方面：冰冻、地震、动物筑窝等.

四、土石坝的设计要求

为使土石坝能安全有效地工作，在设计方面的一般要求：

（1）不允许水流漫顶，要求坝体有一定的超高；

（2）满足渗流要求；

（3）坝体和坝基必须稳定；

（4）应避免有害裂缝及必须能抵抗其他自然现象的破坏作用；

（5）安全使用前提下，力求经济美观。

五、土石坝的类型

1、按施工方法分类：

（1）碾压式；

（2）水力冲填式；

（3）水中填土式；

（4）定向爆破。

2、按材料在坝体内的配置和防渗体的位置分类（图6-1 ）

（1）均质土坝：坝体剖面的全部或绝大部分由一种土料填筑。

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。

（2）塑性心墙坝：用透水性较好的砂或砂砾石做坝壳，以防渗性较好的粘性土作为防渗体设在坝的剖面中心位置，心墙材料可用粘土也可用沥青混凝土和钢筋混凝土；

优点：坡陡，坝剖面较（1）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；

（3）塑性斜墙坝：防渗体置于坝剖面的一侧。

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。

（4）多种土质坝：坝址附近有多种土料用来填筑的坝。

（5）土石混合坝：如坝址附近砂、砂砾不足，而石料较多，上述的多种土质坝的一些部位可用石料代替砂料。