土石坝的构造

3）褥垫排水 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1/2~1/3 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。 适用场合: 下游无水或水位较低的情况.
二、土料填筑标准的确定
土料的填筑标准：较高密实度、均匀性、强度 和较小的压缩性，在满足渗流条件和坝坡稳定 要求下，取得经济合理的坝体剖面。 确定填筑标准时，应考虑下列因素： ①坝高、坝型、坝的级别和坝的不同部位； ②坝体填料特性：土石料的压实特性、参数 ③坝基土的强度和压缩性； ④当地气候、设计地震烈度和其他影响； ⑤采用的压实机具、施工难易程度； ⑥不同填筑标准对造价的影响。
的要求。 在分区坝的防渗体与坝壳之间，根据需要与土料情况可以 只设置反滤层，也可同时设置反滤层和过渡层。
.5 1:1
2 1 2
1:1 .75
1:2
3
3 1:0.3
3
1:2 .25
泥山土心墙堆石坝（美国） 1——心墙；2——反滤层；3——堆石
⑴反滤层的类型 Ⅰ型反滤，反滤层位于被保护土的下部， 渗流方向主要由上向下，如：斜墙后的反滤层。 Ⅰ型反滤要承受被保护土层的自重和渗流压力 的双重作用，其防止渗流变形的条件更为不利。
▽墙顶＝▽设计+（0.6～0.8）m 常用2～3m。
墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且≮1m。
2.沥青砼防渗墙
沥青砼具有较好的塑性和柔性，k=10–7 ~10–10 cm/s，防渗和适应变形的能力均较好，裂
缝时，有一定的自愈功能，且施工受气候的影响也
小，适用作土石坝的防渗材料。 【奥地利】欧申力克沥青砼斜墙堆石坝，H=106m； 【石砭峪】沥青砼斜墙定向爆破堆石坝，H=85m。
4）混合式排水 将上述几种排水混合使用。
2.反滤层及过渡层
反滤的作用：滤土排水，防止在渗流逸出处遭受管涌、流土
等渗流变形的破坏以及不同土层界面处的接触冲刷。
位置：①土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，
②坝壳与坝基的透水部位均应尽量满足反滤原则。
过渡层：主要对其两侧土料的变形起协调作用。
反滤层可起过渡层的作用，而过渡层却不一定能满足反滤
Ⅱ型反滤，反滤层位于被保护土的上部，渗流 方向主要由下向上，如:位于地基渗流逸出处的反滤 层。 渗流方向水平而反滤层成垂直向的，属过渡型， 如：心墙、减压井、竖式排水等的反滤层。
⑵反滤层设计要求
1）被保护土层不发生管涌等有害的渗流变形，在防渗体出 现裂缝的情况下，土颗粒不会被带出反滤层，而且能促使裂缝自 行愈合。这就要求反滤料必须具有足够小的孔隙，以防土粒被冲 入孔隙或通过孔隙而被冲走。 2）透水性大于被保护土层，能通畅地排出渗透水流，同时 不致被细粒土淤塞而失效。要求反滤料必须具有足够大的孔隙。 3) 反滤层组成：由1～3层级配均匀，耐风化的砂、砾、卵 石或碎石构成。
（3）卵石或碎石护坡 适用于由砂或砾石填筑的下游坝坡，卵石或碎石的粒径应为 5～10cm，厚度40cm。 （4）钢筋混凝土框格填石护坡 适用坝坡较陡、仅仅采用卵石或碎石护坡不稳定且不适宜采用 草皮护坡的情况。框格尺寸一般为4～5m×4～5m，框条宽0.2m， 厚0.3m，在框格中填卵石或碎石。 对干砌石、浆砌石、卵石或碎石、沥青混凝土以及钢筋混凝土 护坡，护坡的下部都应设置碎石或砂、砂砾石垫层。 垫层厚度约为15～30cm。冰冻地区，垫层厚度还应满足坝坡 不冻要求。
1
0.
0. 3
5
1 2 3 0.5
0.
0. 2
1.5 2 3
2
0. 5
1.0 (b)
(a)
干砌石护坡（单位：m） 1-干砌石；2-垫层；3-坝体
（2）浆砌石护坡： 浆砌石是在块石之间充填砂浆或细石混凝土。 适用于波浪高、压力大、容易被冲坏的情况。 浆砌石护坡稳定性较好，其厚度可比干砌石护 坡酌情减小。 （3）混凝土护坡： 混凝土护坡有现浇和预制两种形式，如图所示。采用方 形5m×5m～20m×20m厚度为15～20cm的现浇板块、六角形预 制块； 其他如沥青混凝土护坡和水泥土护坡，可参考有关文献论 述。 如碧口、刘家峡黄山副坝、陆浑等工程，使用效果都较好， 在石料缺乏的地区可考虑采用。
1．粘性土的填筑标准 我国《碾压式土石坝设计规范》（SL274— 2001）对粘性土的填筑标准作出如下规定 粘性土的填筑标准以压实度和最优含水率作为 控制指标:设计干容重应以击实最大干容重乘 以压实度确定: γd = Pγmax 对于I、II级坝和高坝的压实度P应取98%～ 100%，III—V级坝和中、低坝应取0.95～0.98， V级坝和低坝取小值，设计地震烈度为8～9度 时取最大值。 对混凝土防渗墙顶部的高塑性土、湿陷性黄土， 需根据工程实际情况确定合适的压实度.
土石坝下游卵石或碎石护坡
土石坝下游草皮护坡
土石坝下游草皮护坡
土石坝下游干砌石护坡
三、坝体排水和反滤层 2、排水设备 主要作用：控制和引导渗流，降低浸润线，加速孔
隙水压力消散，以增加稳定性，保护下游坝坡免遭 冻胀破坏。 反滤的作用：保护渗流出口，防止坝体坝基发生管涌、 流土等渗透变形。
型式： 贴坡排水 棱体排水 褥垫排水 综合排水
1）贴坡排水：又称表层排水。设置在下游坝坡底 部，由1~2 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。 适用场合： 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。
2）棱体排水： 又称为滤水坝址，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，还可 与坝基排水相连接，是一种可靠的排水型式，但石料用量大， 费用高，检修困难。 适用场合： 较高的土坝及石料较多的地区。
▽墙顶＝▽设计+（0.3～0.6）m 且 ▽墙顶≮▽校核
墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且≮1m。 （2）粘土斜墙 底厚： 顶厚： 斜墙坡比： 墙顶高程： 内坡不陡于1：2； 外坡不陡于1：2.5； ▽墙顶＝▽正常+（0.6～0.8）m 且 ▽墙顶≮▽校核 （垂直于斜墙下游坡） 【J】＝5
蹄脂保护层。按施工要求，斜墙的上游坝坡不应陡于 1：
1.6～1：1.7。
图5–31 沥青砼斜墙和心墙坝（高程：m，尺寸：cm） （a）斜墙坝；（b）心墙坝
（2）沥青混凝土心墙
沥青混凝土心墙可做成竖直的或倾斜的。
顶厚： 底厚： 中低坝 高坝 δc=30～50cm
B H
40 60
（H－坝高） 且≮40cm。 且≮40cm （H为坝高） 。
（1）沥青砼斜墙
早期的斜墙做成双层，在两层沥青砼防渗层之间夹
一层排水层，排除透过防渗层的渗水。但实践表明效果 并不明显。近年来倾向于不设排水层。斜墙铺设在垫层 上，垫层一般为厚1～3m的碎石，上铺3～4cm厚的沥
青碎石层作为斜墙的基垫。斜墙防渗层厚20cm左右，
分层铺压，每一层厚3～6cm。在迎水面涂一层沥青马
对冲积粘土、膨胀土，开挖、冻土和分散性粘土不宜 作为防渗体的填筑土料。 红粘土、湿陷性黄土、砾石土可用于防渗体。 （2）坝壳土石料的要求 坝壳土石料应满足排水性能好、抗剪强度高、易压 实和抗震稳定性良好的要求。 料场开采和坝区开挖的砂、砾石、卵石、石料和风 化料及砾石均可作为坝壳的填筑材料。 均匀中细砂只能用于中、低坝坝壳浸润线以上的干 燥区，高坝和地震区不宜采用这种土料。 下游坝壳应采用透水性能良好的土石料填筑。 对软化系数低，不能压碎成砾石土的风化石料和软岩 宜在坝壳的干燥区填筑。
2．坝体不同部位对土石料的要求
土石坝材料的选用范围越来越广泛。风化料、软岩、砾石土均用 于筑坝。 （1）防渗体对土料的要求: 防渗土料用粘性土， 1) 渗透系数要求：均质坝应不大于1×10-4cm/s，心墙和斜墙应 不大于1×10-5cm/s； 2)水溶盐含量：均质坝、心墙坝应不大于3%； 3) 有机质含量（按质量计）：均质坝应不大于5%，心墙和斜墙应 不大于2%； 4) 具有较好的塑性和稳定性； 5) 浸水与失水时体积变化较小。
土石坝浆砌石护坡
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5 ～2 0 1
1 5 4
3
3 2 4
图 混凝土板护坡矩形板；(b)六角形板 1-矩形混凝土板；2-六角形混凝土板；3-碎石或砾石；4-木板柱；5-结合缝
5 ～2 0 1
5 ～2 0 1
土石坝混凝土板护坡矩形板
土石坝混凝土板护坡六角形板
下游坝坡 下游坝坡工作条件相对上游坝坡好些，一般宜简化设置。下游 护坡型式一般有草皮护坡、单层干砌石护坡、卵石或碎石护坡和 混凝土框格填石护坡等。 （1）草皮护坡 是均质坝常见的护坡形式，国内应用较普遍，如果坝面排水 布置合理，护坡效果良好，而且可以美化环境。草皮护坡的草苗 宜采用爬地草或矮草，以减少日常维护工作。若坝坡为无粘性土 时，则可在草皮下铺一层20～30 cm厚的腐植土，以利于草的生 长。 （2）干砌石护坡 国内使用较多，一般采用单层干砌形式、厚度0.2～0.3m， 通常在石料丰富且砌石费用便宜的地区可以考虑采用。
2．砂和砾石的填筑标准
对砂、砂砾石等，通过击实可提高其抗剪强度和减小压缩性、 防止液化。 试验表明：砂砾的压实与级配和压实功有关；填筑标准应以 相对密度为设计控制指标。
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对于砂料，相对密度不应低于0.7，反滤料宜为0.7，砂砾石 不应低于0.75。 对于砂砾石，根据室内结果整理出级配～干容重～相对密度 关系，以便现场挖坑取样检查。 对于堆石料，宜用孔隙率为设计控制指标，孔隙率宜取 0.2%～28%。