土石坝

土石坝的长处
利用当地材料。节省大量的钢材水泥，免修公路 适应不同地形地质条件。特别是在高烈度地震区，土
石坝实际上是唯一可取的坝型
土石坝的长处（续）
施工机械的改进使得工效大大提高 理论的发展提高了设计水平 其他技术，如地下电站（Underground Plant）、
隧洞（Tunnel）、地基处理（Foundation Treatment）等的发展增加了枢纽布置的灵活性 结构简单，工作可靠，便于维修和加高、扩建
1300 B.C., bitumen 1893, asphaltic reventment 1896, cement concrete (a small dam)
世界上最高坝
罗贡坝： 塔吉克共和国 粘土斜心墙土石坝 最大坝高335m
中国的情况
最早用现代技术修建的土坝 甘肃省的鸳鸯池水库大坝 土石坝数量多，但是高坝少 100m以上的仅三座 陕西省的石头河粘土心墙堆石坝，最大坝高114m
中国的情况（续）
甘肃省 碧口 壤土心墙土石混合坝 最大坝高 101.8m
过木道 溢洪道
中国的情况（续）
鲁布革水电站 最大坝高103.8米
原因分析
国际环境：世界经济快速发展时期 国内环境：发展相对滞后 技术上
布置泄洪和施工导流所需工程量较大，造价较高 对防渗土料要求过高 施工水平落后
土石坝的缺点
坝顶不能过流，坝身泄洪（Flood Discharging）困难 较大，需要溢洪道（Spillway）或泄洪洞（Spillway Tunnel），枢纽布置有时比较困难
施工导流（River Diversion）困难 对防渗要求高，因为剖面大，所以填筑量大。如用粘土
（Clay）作防渗体（Seepage Control），受气候影响 较大
国家 泰国 美国 德国 波兰 葡萄牙
南非
坝数
2
2
1
1
1
1
土石坝的分类
施工方法
碾压坝 Roller Compacted Dam 水力冲填坝 Hydraulic Fill Dam 水中倒土坝 Dam Built By Dumping Soil into Water
定向爆破坝 Directional Blasting Dam
土石坝的分类（续）
土石坝的分类（续）
土石坝的基本剖面
坝顶高程（Crest Elevation）：取以下最大值 正常蓄水位＋正常坝顶超高 设计洪水位＋正常坝顶超高 校核洪水位＋非常坝顶超高 正常蓄水位＋非常坝顶超高＋地震加高 坝顶超高 （Freeboard）
坝顶超高 d hB e a
土石坝 Embankment dam
概念
土石坝的概念：由土、石料等当地材料建成的坝。 当地材料坝 根据坝体材料不同，土石坝大体可分为1）土坝 2）堆
石坝 3）土石混合坝 对于由砂砾料或卵砾石料填筑的土石坝，应当归为土
坝还是堆石坝，目前尚无统一的划分标准。
土石坝的历史及现状
土石坝是历史最为悠久的一种坝型。
土石坝设计的基本要求
设计要求
泄洪能力
wk.baidu.com渗流
坝体、坝基 稳定
土石料
避免裂缝、 抵抗自然破坏
可靠、 耐久
经济美观
土石坝的失事
沟后水库 沙砾石面板坝
土石坝的失事（续）
世界最大的水库垮坝惨剧 河南省驻马店地区包括两座大型水库在内的数
十座水库漫顶垮坝 ：板桥水库 、石漫滩水库 1100万亩农田受到毁灭性的灾害，1100万人
近代土石坝的筑坝技术在50年代以后得到发展
世界的情况
100%
90%
土石坝比例
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0% 50年代 60年代 70年代 80年代
土石坝的发展
4800 years ago; Egypt (overtopping) 500 B.C., Ceylon. 1200 A.D., Ceylon and India (overtopping) 1789, Estrecho de Rientes dam (a serious set-back) 1820, Telford. (use puddled clay for the core) The end of the 19th century, hydraulic fill dam 1856, Darcy’s law 1859, steam roller 1939~, soil mechanics Vibratory roller, Nurek Dam 312m 1974, concrete-decked dams (exceeding 100m)
受灾，超过2.6万人死亡，经济损失近百亿元
土石坝失事（续）
当前大坝建设
2002年在建60m以上大坝排在前20名的国家及其坝数（共349座）
国家 中国 土耳其 伊朗 日本 印度 西班牙 巴西
坝数 国家 坝数
88
60
45
40
意大利
罗马尼 亚
俄罗斯
委内瑞 拉
7
7
5
4
11 阿根廷
3
11 智利
2
8 韩国
2
土石坝设计的基本要求
（1）足够的泄洪能力，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）根据现场条件选择筑坝土石料的要求 （5）应避免有害裂缝及必须能抵抗其他自然现象的破
坏作用； （6）采取适当的构造措施，使坝运用可靠和耐久 （7）安全使用前提下，力求经济美观。
坝高
低坝 中坝 高坝
h< 30m 30m ≤ h ≤ 70m h>70m
土石坝的分类
构造
均质坝 Homogeneous Embankment Dam
土质心墙
分区坝
土质斜墙
Zoned Earthfill Dam
多种土质坝
人工防渗 材料坝
心墙 Central Core
斜墙 面板
Inclined Core Deck
中国的发展
水平逐渐提高 现在的筑坝技术居于世界前列 天生桥一级水电站 混凝土面板堆石坝
中国的发展（续）
小浪底水利枢纽 壤土斜心墙土石坝
堤防工程
采用土料石料填筑而成的挡水建筑物，除了土石坝， 还有堤防工程。我们现在讨论的土石坝问题也适应于 堤防工程。
堤防是江河、湖泊、海洋的岸边或蓄滞洪区、水库库 区的周边修建的防止洪水漫溢或风暴潮袭击的挡水建 筑物。