土石坝概述和基本剖面
《土石坝基本剖面》课件
粘土心墙剖面包括了使用粘土填充的中心 墙,提供额外的强度和稳定性。
剖面参数
最大坝高 下游坡度 上游坡度 水面宽度 坝顶宽度
最大高度,通常是从坝基到坝顶的垂直距离。 坝面垂直于下游方向的倾斜程度。 坝面垂直于上游方向的倾斜程度。 坝顶水面的宽度。 坝顶的宽度。
剖面设计
设计依据
剖面设计应基于地质条件、水力要求和工程可行性。
《土石坝基本剖面》PPT 课件
土石坝是一种人工构筑物,用于阻挡水流并储存水资源。本课件将介绍土石 坝的基本剖面设计及其重要性。
简介
土石坝是一种由土壤和石块组成的建筑物,用于阻挡水流并储存水资源。它们起着调节洪水、发电和供 水的重要作用。
基本构成
石质部分
堆石坝和砌石坝是两种常见的石质土石坝类型。
土质部分
未来发展趋势
未来土石坝基本剖面设计可 能会借鉴新技术和创新方法 以提高工程效率和可持续性。
合土坝是一种单剖面
2 复合剖面
简单剖面是一种直线或平缓倾斜的剖面形 式,适用于较小的土石坝。
复合剖面结合了不同的剖面元素,适用于 中等大小的土石坝。
3 渗透稳定土坝剖面
4 粘土心墙剖面
渗透稳定土坝剖面专注于土壤渗透性和稳 定性的设计,适用于特殊地质条件下的土 石坝。
剖面要求
剖面设计要满足安全性和经济性方面的要求。
不同类型土石坝剖面的设计要点
不同类型土石坝剖面的设计要点应根据其特点和功能进行考虑。
结论
土石坝基本剖面的 重要性
土石坝基本剖面的设计对坝 体的稳定性和可持续性发挥 着重要作用。
设计时需要注意的 问题
在进行土石坝基本剖面设计 时,应考虑地质条件、水文 要求和工程可行性等因素。
土石坝的基本剖面梯形坝剖面基本尺寸坝坡坝顶高程坝顶宽度
土石坝的基本剖面:梯形坝剖面基本尺寸:坝坡、坝顶高程、坝顶宽度、防渗体、排水设备 和护坡等的轮廓尺寸1、坝顶高程坝顶超高:其中,R —风浪爬高,A —安全加高,e —坝前水位 因风浪引起的壅高。
D=++h R e A2 0cos 2 m V D e K gH b = 风雍高度:式中:—综合摩阻系数;—水面以上10m处的风速,m/s;—吹程,m;—坝前水域的平均水深,m;—风向与水域中线或坝轴线的法线的夹角;K 0 V D m H b2 1 vm m mK K R h L m D = + 波浪爬高:式中:—与坝坡的糙率及渗透性有关的系数;—经验系数; —坝坡系数, 为坝坡与水平面的夹角; 、 —平均波长和平均波高,m;m h (a)坝坡系数 K D v K m cot , m a a = m L 0 m v m R K K R hD = (b)坝坡系数 1.25m £ 0 R —无风条件下,平均波高1.0m是,光滑不透水 护面的爬高值(c)坝坡系数 1.25 1.5m << 1.5~5.0m = 可按照内插值确定★ 坝顶高程应分别按正常情况和非常情况进行 计算,并选用其中的较大值。
对于地震区还 需考虑地震涌浪高度。
★ 坝顶上游设防浪墙时,计算得到的坝顶高程 应为防浪墙顶高程。
★ 坝顶高程包括坝基和坝身沉降稳定后的坝顶 高程,因此竣工时应有足够的预留沉降值。
2、坝顶宽度取决于交通需要、构造要求和施工条件。
= 0.1H ,不小于5m;当坝高在30m~100m时,Bmin= H 0.5 。
当坝高大于100m时, Bmin3、坝坡取决于坝型、坝高、坝的级别、筑坝材料性质、地质条 件及地震等因素。
u土料相同时,上游坡缓于下游坡;水下缓于水上; u粘土均质坝的坝坡与坝高有关,坝高越大坝坡越缓; u均质坝的上下游坡度比心墙坝的坝坡缓;u变坡处设马道,宽1.52.0m。
1、土质心墙v位置:位于坝体中央或稍偏上游。
精编土石坝基本剖面资料
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水布垭下游坝面
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坝顶宽度必须考虑心墙和斜墙顶部以及反滤层的需 求。寒冷地区还需有足够的宽度以保护粘性土料防渗体 免受冻害。
2019/7/9坝高、筑坝材料、坝基性质以及 施工方法有关,一般参照工程实践类比拟定,然后 核算、修改确定。在满足稳定的前提下,尽可能陡 以节约工程量。
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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 在变坡处设马道—拦截雨水,防止冲刷坝面,交
通、检修、观测,增加稳定。上游除观测需要外,趋 向不设马道,下游坝坡也不设或少设。在坝坡上设置 斜马道效果良好,对坝面交通极为有利,设Z字形上 坝公路,避免岸坡开挖道路。
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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。
(见第一章)、A安全加高(按建筑物级别确定)
安
坝的级别
1
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4、5
全 加
设计
1.5 1.0 0.7 0.5
高
山区、丘陵区 0.7 0.5 0.4 0.3
土石坝简介
l
1980年以来
混凝土面板堆石坝从1985年开始在我国兴建,与国 外相比,起步虽晚,但起点高,发展快,十余年来 已在全国普遍推广,增强了高土石坝在坝型比较中 的竞争力。 以碾压式土石坝为主导的思想已取得共识。在碾压 式高土石坝中,已逐步形成土质心墙(或斜心墙) 堆石坝和混凝土面板堆石坝两种主导坝型,前者一 般用于深厚覆盖层上的高坝,后者已扩展到200m量 级的高坝。沥青混凝土防渗技术也开始发展并在天 荒坪抽水蓄能电站和三峡的茅坪溪大坝中得到应用。
混合式排水 将上述几种排水混合使用。
反滤层: 设在渗透坡降较大,流速较高,土壤易于变形的渗流出 口处或进入排水处.
l1958~1980年
这一时期有突破性进展的是深厚砂砾石地
基的防渗处理,引进和发展了混凝土防渗 墙技术。高压喷射灌浆技术也有所应用, 开发了旋喷、定喷、摆喷等工艺,但多用 于临时性工程或低水头建筑物的地基防渗。 在勘测设计和试验研究方面也有很大发展, 土工试验已有规范,并在全国推广。
密云水库
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。
பைடு நூலகம் 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。
土石坝介绍
土石坝介绍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(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。
(4)沉陷方面。
由于土石料存在较大的孔隙,且易产生相对的移动,在自重及水压力作用下,会有较大的沉陷。
为防止坝顶低于设计高程和产生裂缝,施工时应严格控制碾压标准并预留沉陷量,使竣工时坝顶高程高于设计高程。
土石坝基本剖面
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,设计要求见第一节。
设计步骤: ✓ 进行坝型比选 ✓ 拟定坝的各部分尺寸 ✓ 进行渗透、稳定、沉陷的校核计算 ✓ 细部构造设计,地基处理设计 ✓ 计算工程量,取最优方案
2020/4/2
1Leabharlann 二、坝顶高程坝顶高程=水库静水位加相应的超高,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 坝顶高程是指沉陷稳定后的,竣工时的坝顶高程预留 足够的沉陷超高。 坝顶设防浪墙时,d为静水位到墙顶的高差。正常情况
(见第一章)、A安全加高(按建筑物级别确定)
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全 加
设计
1.5 1.0 0.7 0.5
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山区、丘陵区 0.7 0.5 0.4 0.3
校核
平原、滨海区 1.0 0.7 0.5 0.3
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三、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。如无特殊要求,高坝可选用10~15m,中低坝选用 5~10m,常取H/10。
坝顶宽度必须考虑心墙和斜墙顶部以及反滤层的需 求。寒冷地区还需有足够的宽度以保护粘性土料防渗体 免受冻害。
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四、坝体坡度
坝坡与坝型、坝高、筑坝材料、坝基性质以及 施工方法有关,一般参照工程实践类比拟定,然后 核算、修改确定。在满足稳定的前提下,尽可能陡 以节约工程量。
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✓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。
土石坝介绍——精选推荐
⼟⽯坝介绍⼟⽯坝介绍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(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。
(4)沉陷⽅⾯。
由于⼟⽯料存在较⼤的孔隙,且易产⽣相对的移动,在⾃重及⽔压⼒作⽤下,会有较⼤的沉陷。
为防⽌坝顶低于设计⾼程和产⽣裂缝,施⼯时应严格控制碾压标准并预留沉陷量,使竣⼯时坝顶⾼程⾼于设计⾼程。
土石坝概述和基本剖面
主坝坝型粘土心墙土石坝,最大坝高62 米,坝顶长度591米(主坝),坝基岩石为 砂砾岩,坝体工程量为386万立米。主 要泄洪方式岸边溢洪道。
二、土石坝广泛应用的原因: 优点:
(1)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。
3、护坡:占总体造价的10%
(1)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; 上游护坡
上部自坝顶起,如设防浪墙时应与防浪墙连接,下 部至死水位以下不宜小于2.5m,4级、5级坝可减至 1.5m。最低水位不确定时应护至坝脚。
(2)下游 有雨水、风、动物、根部发达的植物以及干裂等破坏。
•密云水库 密云水库建北 京密云潮白河。 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 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)。 千瓦。 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。
图6-8 贴坡排水
(2)棱体排水(图6-9):在下游坝脚处用块石堆成 棱体,需设反滤层。 特点:可降低浸润线,防止坝坡冻胀和渗透变形,保 护下游坝脚不受尾水淘刷且有支持坝体增加其稳定的 作用,是一种可靠的排水型式。但石料用量大,费用 高,检修困难。 适用:较高的土坝及石料较多的地区。
(3)褥垫排水(图6-10):用块石、砾石平铺在靠下游 侧的坝基上,并在其周围布臵反滤层而构成的水平排水体, 伸入坝体长度1/3~1/4坝底宽。 特点:下游无水时,能有效降低浸润线,有助于坝基排水。 但对不均匀沉降的适应性较差,当下游水位高于排水设备 时,降低浸润线的效果明显降低,我国应用较少。 适用: 下游无水或水位较低的情况.
2 土石坝基本剖面精品文档
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水布垭下游坝面
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通、检修、观测,增加稳定。上游除观测需要外,趋 向不设马道,下游坝坡也不设或少设。在坝坡上设置 斜马道效果良好,对坝面交通极为有利,设Z字形上 坝公路,避免岸坡开挖道路。
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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。
(见第一章)、A安全加高(按建筑物级别确定)
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坝的级别
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全 加
设计
1.5 1.0 0.7 0.5
高
山区、丘陵区 0.7 0.5 0.4 0.3
校核
平原、滨海区 1.0 0.7 0.5 0.3
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三、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。如无特殊要求,高坝可选用10~15m,中低坝选用 5~10m,常取H/10。
坝顶宽度必须考虑心墙和斜墙顶部以及反滤层的需 求。寒冷地区还需有足够的宽度以保护粘性土料防渗体 免受冻害。
土石坝基本剖面
2023/12/
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上游坝坡比下游坝坡缓—上游坝坡长久处于饱和状态,水 库水位也可能迅速下降 斜墙坝旳上游坝坡比心墙坝缓—土质防渗体斜墙坝上游坝 坡旳稳定受斜墙土料特征控制,下游坝坡相反
坝顶应高出静水位0.5m以上,非常情况不低于静水位。
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小浪底水利枢纽工程特征表
调整性能
千年一遇设计洪水位(m) 万年一遇校核洪水位(m)
正常高水位(m) 正常死水位(m)
不完整年调整
274 275 275 230
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坝顶超高:d=ha+e+A 式中ha为最大风浪爬高、e为最大风雍水面高
变坡与不变坡—粘性土料做成旳坝坡沿高度分段,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。
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水布垭下游坝面
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坝顶宽度必须考虑心墙和斜墙顶部以及反滤层旳需 求。寒冷地域还需有足够旳宽度以保护粘性土料防渗体 免受冻害。
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四、坝体坡度
坝坡与坝型、坝高、筑坝材料、坝基性质以及 施工措施有关,一般参照工程实践类比拟定,然后 核实、修改拟定。在满足稳定旳前提下,尽量陡以 节省工程量。
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常用坝坡: 中低坝 1:3 土质防渗体旳心墙坝,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:
水利工程概论24 土石坝
土坝浸润线示意图
渗流示意图
• 土坝的渗流及渗透破坏 浸润线以下土体空隙中充满渗透水,土体呈饱和状态,受到浮 力和渗透力的作用。 浮力减少了土体的有效重量,降低土的抗剪强度; 渗透力沿渗透水流方向作用在土体上,使下游边坡可能产生坍 塌。
• 渗透变形 指由于渗流坡降太大或其他原因导致坝内土体或坝基土体的抗剪 力不足以维持自身稳定而发生管涌、流土甚至坍塌的现象。 管涌(小颗粒受渗透力作用在大颗粒间移动) 流土(在渗流出口处,渗透力使一定范围土体或坝基表面掀动浮 起) 在土坝设计中,应控制其渗透坡降,防止渗透变形的发生。
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。
坝顶高程=水库静水位 +波浪爬高 +安全超高
坝的级别
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设 计(正常)
1.5
1.0
0.7
0.5
校核 山区、丘陵区 0.7
0.5
0.4
0.3
(非常) 平原、滨海区 1.0
0.7
0.5
0.3
• 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。如无特殊 要求,高坝可选用10~15m,中低坝选用5~10m,常取H/10。
% 82.7 11.5 4.4 1.4 100
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。
土石坝基本剖面.ppt
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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 在变坡处设马道—拦截雨水,防止冲刷坝面,交
§2 土石坝基本剖面
一、设计要求、步骤 二、坝顶高程 三、坝顶宽度 四、坝体坡度
2020/10/27
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一、土石坝设计要求、步骤
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,设计要求见第一节。
设计步骤: ✓ 进行坝型比选 ✓ 拟定坝的各部分尺寸 ✓ 进行渗透、稳定、沉陷的校核计算 ✓ 细部构造设计,地基处理设计 ✓ 计算工程量,取最优方案
2020/10/27
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二、坝顶高程
坝顶高程=水库静水位加相应的超高,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 坝顶高程是指沉陷稳定后的,竣工时的坝顶高程预留 足够的沉陷超高。 坝顶设防浪墙时,d为静水位到墙顶的高差。正常情况
✓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/27
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水布垭下游坝面
2020/10/27
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坝顶宽度必须考虑心墙和斜墙顶部以及反滤层的需 求。寒冷地区还需有足够的宽度以保护粘性土料防渗体 免受冻害。
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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;
(3)冲刷方面:颗粒间粘结力小,因此土石坝抗冲 能力较低;
(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;
图6-3 粘土心墙坝(突出心墙)
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2、排水设备 主要作用:降低坝体浸润线,有利于下游坝坡稳定 并防止土坝可能出现的渗透破坏。 型式:贴坡排水、棱体排水、褥垫排水、混合排水
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(1)贴坡排水(图6-8):又称表层排水。设置在下游坝 坡底 部,由1~3层堆石或砌石构成,在石块与坝坡之间应 设反滤层; 特点:形式简单,省料且 易于检修,可防止渗透破坏。 因未伸入坝体。但不能降低浸润线,且防冻性较差。 适用:中小型且下游无水 的均质坝及防渗体浸润线较低 的中等高度的土坝。
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二、坝的内部构造
土石坝的内部构造包括: 防渗体、排水设备、反滤 层和护坡。
1、防渗体:一般采用塑性、心墙和斜墙,均由渗透 系数较小的粘性土料构成,其尺寸和结构需满足减小 渗透量、降低浸润线和控制渗透坡降的要求。 其种类有:粘性土心墙(图6-3)、粘性土斜墙(图 6-4,6-5)、粘性土斜心墙(图6-6)、沥青混凝土 防渗墙(图6-7)
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•南水水电站
南水水电站 建在广东乳 源的南水, 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,主要泄洪方式 为隧洞,大坝特点是定向爆破筑坝。
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•柘林水库
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(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。
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(4)混合式排水(图6-11):将上述几种排水混合使用。
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*反滤层(图6-12):设在渗透坡降较大,流速较高, 土壤易于变形的渗流出口处或进入排水处. 作用:滤土、排水。
防止土体在渗流作用下发生渗透变形. 组成:二至三层粒径不同的砂、石料铺筑而成,层 面与渗流方向尽量垂直,小粒径 →大粒径。
主坝坝型为壤土心墙土石 坝。最大坝高 101 米,坝 顶长度297米。主要泄洪方 式溢洪道和隧洞。
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•官厅水库
官厅水库建在河 北怀来永定河, 多年平均流量 44.6秒立米,设 计洪水流量 11450秒立米, 总库容21.9亿立 米,设计灌溉面 积150万亩,装 机容量3.0万千 瓦。
主坝坝型为粘土心墙土坝,最大坝 高5米,坝顶长度299米,坝基岩石 为灰岩,坝体工程量228万立米, 主要泄洪方式为岸边溢洪道。
下游护坡 应由坝顶护至排水棱体,无排水棱体时应护至坝脚。
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坝顶应预留竣工后沉降超高。
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2、坝顶
取决于交通需要、构造要求和施工条件。 无特殊要求时,坝顶最小宽度: 对于高坝(>70m)可选用10~15m; 对中低坝可选用5~10m。
坝顶盖面材料应根据当地材料情况及坝顶用途 确定。宜采用密实的砂砾石、碎石、单层砌石 或沥青混凝土等柔性材料。
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坝顶面可向上下游侧或下游侧放坡。坡度宜根据降 雨强度在2%~3%之间选择,并应做好向下游的排 水系统。 坝顶上游侧宜设防浪墙,墙顶应高于坝顶1.0~ 1.2m。防浪墙必须与防渗体紧密结合, 防浪墙应坚固不透水,其结构尺寸应根据稳定强度 计算确定,并应设置伸缩缝做好止水。
柘林水库建在
江西永修,所
在河流为修水,
多年平均流量
256秒立米,
设计洪水流量
18250秒立米,
总库容71.7亿
立米,设计灌 主坝坝型粘土心墙土石坝,最大坝高62
溉面积45万亩, 米,坝顶长度591米(主坝),坝基岩石
装机容量18.0 为砂砾岩,坝体工程量为386万立米。
万千瓦。
主要泄洪方式岸边溢洪道。
岳 城 水 库
岳城水库建设地点在河北磁县,所在河流为漳河,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, 主要泄洪方式岸边溢洪道。精品课件
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水 布 垭
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土质防渗体断面应满足渗透比降、下游浸润线和 渗透流量的要求。应自上而下逐渐加厚,顶部的 水平宽度不宜小于3.0m。 底部厚度斜墙不宜小于水头的1/5,心墙不宜小 于水头的1/4。
土质防渗体顶部在正常蓄水位或设计洪水位以上 的超高。非常运用条件下防渗体顶部不应低于非 常运用条件的静水位。
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3、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。 (1)均质坝的上下游坡度比心墙坝的坝坡缓; (2)粘土斜墙坝的上游坡比心墙的坝坡缓,而下游坝坡可 比心墙坝陡些; (3)土料相同时上游坡缓于下游坡; (4)粘土均质坝的坝坡与坝高有关,坝高越大坝坡越缓; (5)碾压式堆石坝的坝坡比土坝陡。
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图6-1 碾压式土石坝类型
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图6-1 碾压式土石坝类型
第二节 土石坝的剖面和构造
一、坝顶高程
坝顶高程=水库静水位加相应的超高,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Fra bibliotek全加高
坝顶高程是指沉陷稳定后的,竣工时的坝顶高程预
留足够的沉陷超高。
坝顶设防浪墙时,d为静水位到墙顶的高差。正常
情况坝顶应高出静水位0.5m以上,非常情况不低于静
水位。
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1、坝顶超高 其中,hB—爬高, a—安全加高, e—坝前水位因风
浪引起的壅高。
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当坝顶上游侧设有防浪墙时,坝顶超高可改为对 防浪墙顶的要求。但此时在正常运用条件下,坝 顶应高出静水位0.5m,在非常运用条件下坝顶应 不低于静水位。
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3、护坡:占总体造价的10% (1)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;
上游护坡 上部自坝顶起,如设防浪墙时应与防浪墙连接,下 部至死水位以下不宜小于2.5m,4级、5级坝可减至 1.5m。最低水位不确定时应护至坝脚。
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(2)下游 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)褥垫排水(图6-10):用块石、砾石平铺在靠下游 侧的坝基上,并在其周围布置反滤层而构成的水平排水体, 伸入坝体长度1/3~1/4坝底宽。 特点:下游无水时,能有效降低浸润线,有助于坝基排水。 但对不均匀沉降的适应性较差,当下游水位高于排水设备 时,降低浸润线的效果明显降低,我国应用较少。 适用: 下游无水或水位较低的情况.
图6-8 贴坡排水
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(2)棱体排水(图6-9):在下游坝脚处用块石堆成 棱体,需设反滤层。 特点:可降低浸润线,防止坝坡冻胀和渗透变形,保 护下游坝脚不受尾水淘刷且有支持坝体增加其稳定的 作用,是一种可靠的排水型式。但石料用量大,费用 高,检修困难。 适用:较高的土坝及石料较多的地区。
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(4)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. 精品课件
四、土石坝的设计要求
(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。
图6-12 精反品滤课层件
坝的反滤层必须符合下列要求: 1、使被保护土不发生渗透变形 2、渗透性大于被保护土能通畅地排出渗透水流 3、不致被细粒土淤塞失效
反滤层每层的厚度应根据材料的级配、料源、用 途、施工方法等综合确定。人工施工时,水平反 滤层的最小厚度可采用0.3m;垂直或倾斜反滤层 的最小厚度可采用0.5m。采用机械施工时最小厚 度应根据施工方法确定。
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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。
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2、按材料在坝体内的配置和防渗体的位置分类
(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
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二、土石坝广泛应用的原因:
优点:
(1)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。