概述土石坝

概述土石坝

水工建筑物种类繁多，但按其作用可以分为挡水建筑物，泄水建筑物，输水建筑物，取（进）水建筑物，整治建筑物，专门为灌溉、发电、过坝需要而兴建的建筑物等六类。

但是，应当指出的是，有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型。如各种溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；以下就介绍一下土石坝。

1、土石坝的工作特点

土石坝是土坝与堆石坝的总称。土石坝历史悠久，在国内外广泛采用。其优点是：

①就地取材；

②结构简单，便于维修和加高、扩建；

③对地质条件要求较低，能适应地基变形；

④施工技术较简单，工序少，便于组织机械化快速施工；

⑤有较丰富的修建经验。

其主要缺点在于：

①坝身不能溢流，需另设溢洪道；

②施工导流不如混凝土坝方便；

③粘性土料的填筑受气候条件的影响大等。

2、土石坝设计、施工

土石坝坝体主要由散粒材料构成。为使其安全有效地发挥作用，在设计、施工和运行中必须满足以下各项要求：

（1）不允许水流漫顶由于规划设计时对洪水估计偏低，致使溢洪道行洪断面偏小；或因坝顶高程不足，或水库控制运用不当等原因，都可导致坝顶漫水直至溃坝的严重事故。

（2）不发生危害性渗透变形水库蓄水后不仅在坝身和坝基内产生渗流，而且库水还会绕过坝端经两岸渗向下游，形成绕坝渗流。渗透水流不但损失水量，更重要的是在渗流逸出处可能将土料中的细颗粒带走或局部主体被冲动，导致坝身、坝基产生危害性的渗透变形，甚至引起溃坝。

（3）坝身和坝基应稳定可靠由于设计不当或施工质量不良，在外力作用下，可能造成坝坡或连同坝基的坍滑破坏。国内外土石坝破坏事故中约有1／4是由滑坡造成的。

（4）避免产生有害的裂缝由于受坝址地形、筑坝材料性质。坝基不均匀沉陷、施工质量以及地震荷载等因素的影响，坝身可能产生不均匀沉陷，一旦形成大的裂缝，就会危及坝身安全。

（5）能抵抗其他自然现象的破坏作用库区风浪在水位变化范围内可能淘刷上游坝被；雨水沿坡面流动可能冲毁坝坡；冰冻可能破坏坝坡；坝身粘性土料，冬季由干冻胀可能产生裂缝，夏季由于日晒又会龟裂，等等。

3、土石坝的类型

土石坝既可依筑坝施工方法分类，也可按土料在坝身内的配置划分类型。

（1）根据筑坝施工方法可分为碾压式上石坝、抛填式堆石坝、

定向爆破堆石坝。水力冲填坝等。其中应用最广的是碾压式上石坝。

（2）按照土料在坝身内的配置和防渗体的材料，可分为以下几种主要类型：

1）均质坝。坝身的绝大部分由一种主料筑成，整个剖面起防渗和稳定作用。

2）粘土心墙和斜墙坝。用透水性较好的砂石料作坝壳，以防渗性较好的土质做防渗体，设在坝中央或稍向上游倾斜的防渗墙坝称为心墙坝或斜心墙坝；设在靠近上游面的防渗墙坝称为斜墙坝。

3）人工材料心墙或斜墙坝。防渗体由沥青混凝土、钢筋混凝土或其他人工材料制成，其余部分用土石料构成的坝称为人工材料心墙或斜墙坝。

4）多种土质坝。坝身主要部分由几种不同的土料所构成的坝称为多种土质坝。

5）土石混合坝。将多种土质坝的某些部位以石料代替，即成为土石混合坝坝。。为改善坝身应力状态，避免裂缝，近代修建的高土石坝常将心墙略向上游倾斜做成斜心墙土石混合

3、土石坝组成和作用及渗透

土石坝四部分组成，即坝壳、防渗体、排水设备和护坡。坝壳是土石坝的主体，坝的稳定主要靠它来维持；防渗体的作用是降低浸润线，防止渗透破坏坝体和减少渗流量；排水设备的主要作用是要全地排除渗漏水，增加坝体和下游坝坡的稳定性，降低扬压力；而护坡的作用则是防止波浪、冰层、温度变化、雨水和水流等对坝坡的破坏。

土壤在渗透水流作用下可能产生渗透变形。破坏性的渗透变形可以导致水工建筑物失事。渗透变形主要有以下几种形式：管涌、流土、接触冲刷及接触流土和接触管涌。