概述土石坝
土石坝简介
❖ 密云水库白河主坝（北京，66.4m）等；
❖ 定向爆破坝——
❖ 南水水电站大坝（广东，80.2m），石砭峪水库大 坝（陕西，82.5m）等。
❖l 1980年以来
❖ 进入70年代后期，特别是1978年以后，土 石坝建设步入了健康发展的轨道，在科学 试验和设计理论与方法方面已进入国际先 进行列。
❖ 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。
❖l 1980年以来
❖ 堆石坝仍受到施工设备的限制，没有大的发展。 定向爆破筑坝技术从1958年开始应用，1960年 修建广东南水定向爆破堆石坝。这一时期也修 建了一些抛填式堆石坝。
❖ 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。
（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；
沥青砼，钢筋砼
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。
浸润线：在坝体内，渗透水流的表面叫浸润面， 浸润面与坝体横断面的交线为浸润线。
土石坝
一、土石坝
1 土坝和堆石坝
土石坝是土坝和堆石坝的总称，亦称当地材料坝。是 应用最广泛、发展最快的一种坝型。
土坝：坝身以土料为主的坝。 堆石坝：坝身以堆石为主的坝。
2.土石坝广泛应用原因
（1）就地取材，节省水泥、钢材、木材，减少工地的外线运输量，降 低造价；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。几乎任何不良地基， 经处理后均可修建土石坝。特别是在气候恶劣、工程地质条件复杂和高烈 度地震区情况下，土石坝是唯一可取的坝型。
（3）高效施工机械的发展，提高了土石坝的压实密度，减小了土石坝 的断面，加快了施工进度，降低了造价，促进了高土石坝建设的发展。
（4）设计（岩土）理论、试验手段和计算技术的发展，提高了分析计 算的水平，加快了设计进度，保障了安全性。
（5）高边坡、地下工程、高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和 施工技术的综合发展，促进了土石坝的建设和推广。
缺点： ●坝身一般不能溢流，需另设溢洪道； ●施工导流不如砼坝方便； ●粘性土料的填筑受气候条件影响； ●断面大，体积大，工程量大。
二、土石坝实例
坝壳
心墙
坝壳
水布垭混凝土面板堆石坝
水布垭位于湖北巴东清 江上，坝高233m，坝 顶长576m。主体建筑 物有：混凝土面板堆石 坝、河岸式溢洪道、右 岸地下式电站厂房和放 空洞等。
土石坝
上坡
浆砌石护坡
水库大坝外坡
下游干砌石护坡
下游草皮护坡
土石坝
土石坝
枢纽由拦河坝、溢洪道、泄洪隧洞、输水隧洞和 水电站组成。
土石坝
坝壳
心墙
坝壳
土坝典型剖面图
糯扎渡电站枢纽由心墙堆石坝、左岸溢洪道、 左岸引水发电系统等组成。
土石坝介绍
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2.渗透变形
（1）管涌 坝体或坝基中的无粘性土细粒被渗透水带走并逐步形成
渗流通道的现象称为管涌。 （2）流土
在渗流作用下产生的土体浮动或流失现象，称为流土。 （3）接触冲刷
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碾压式土石坝类型
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碾压式土石坝类型
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二、土石坝的特点
优点：
筑坝材料来源直接、方便，能就地取材，材料运 输成本低，还能节省大量的钢材、水泥和木材等 建筑材料。
适应地基变形的能力强。 构造简单，施工技术容易掌握，便于组织机械化
施工。 运行管理方便，工作可靠，寿命长，维护加固和
扩建均较容易。
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五、土石坝的组成及作用
土石坝的坝体剖面由坝身、防渗体、排水体、 护坡四部分组成
1）坝身 坝身是土石坝的主体，坝体的稳定主要靠坝
身来维持，并对防渗体起到保护作用。坝身土 料应采用抗剪强度较高的涂料，以减少坝体的 工程量；当坝身土料为壤土时，由于其渗透系 数较小，可以不再另设防渗体而成为均质坝。
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较大的不均匀沉陷会使坝体产生裂缝，甚至危 及大坝的安全。因此设计时应进行沉陷量分析；施 工时要预留坝高，防止坝顶高程不足而发生洪水漫 顶。
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当渗流沿着两种不同土层的接触面流动时，沿层面带走 细颗粒的现象称为接触冲刷。 （4 ）接触流失
当渗流垂直于渗透系数相差较大的相邻土层的接触面流 动时，把渗透系数较小的土层中的细颗粒带入渗透系数较大 的另一种土层中的现象，称为接触流失。
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3.土石坝稳定性分析
水工建筑物_土石坝_
h R e A
hm 2
A R
坝 顶
静 位 水
e
hm 2
α
R——波浪爬高；e——风雍高度；A——安全加高
Y
土石坝
2、坝顶宽度
• 根据坝高、构造施工、交通和防汛抢险要求确定。 • 如无特殊要求，中低坝顶宽可为5-10m，高坝可为1015m。 • 满足心墙或斜墙顶部及反滤层布置厚度要求。
3、坝坡 ——影响坝坡的主要因素： 坝型、坝高、筑坝材料的性质、地质条件及地震等。
土石坝
缺点： 1 坝顶不能溢流； 2 施工导流不如混凝 土坝方便； 3 粘土防渗体施工受 气候影响。
土石坝
二、 土石坝的类型 按施工方法分：
（1）碾压式土石坝－应用最多
（2）抛填式堆石坝 （3）定向爆破堆石坝 （4）水中填土坝 广东南水定向爆破堆石坝 (81.3m)
土石坝
按土石料在坝体中的配置及防渗设施位置和材料分： （1）均质坝 － 绝大部分由一种土料组成
•
接触流失、接触冲刷等。
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土石坝
•管涌：坝体或地基中的土壤细颗粒被渗透水流带走，并 逐步形成渗流通道的现象。在缺乏中间粒径的非粘性土 中极易发生。
•流土：渗透坡降足够大时，渗流出逸处的土体被掀动浮 起的现象。它主要发生在粘性土及均匀非粘性土体的渗 流出口处。
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土石坝
•接触流失：渗流垂直于渗透系数相差较大的接触面流动 时，将渗透系数较小土层中的细颗粒带入渗透系数较大 的另一土层。
土石坝
• 坝型——心墙坝上游坡一般比同等条件下的斜墙坝陡，
下游坡则相反。 • 坝高——坝高超过10-30m时，可从上到下分级放缓，变 坡处设马道。每隔15-20m变坡一次。 • 地质条件——地质条件较差时，坡度应缓些。
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。
土石坝简介
（三）、土石坝的工作特点
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。 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。 颗粒间粘结力小，因此土石坝抗冲能力较低。 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。 冰冻、地震、动物筑窝等。
（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。 粘性土心墙 粘性土斜墙 粘性土斜心墙 沥青混凝土防渗墙 水平铺盖 人工材料防渗体： 沥青砼，钢筋砼
碧口水电站
石砭峪水库
石头河水库
主坝坝型为沥青混凝土斜墙堆石坝，最大坝 高82.5米，坝顶长度285米，坝基岩石为片 麻花岗岩，坝体工程量208万立米。主要泄 洪方式为隧洞，大坝特点是定向爆破筑坝。
主坝坝型为粘土心墙土石坝,最大坝 高105米,坝顶长度590米,坝基岩石为 石英片岩,坝体工程量855万立米,主 要泄洪方式为岸边溢洪道.
心墙坝——
斜墙坝——
定向爆破坝——
l
1980年以来
进入70年代后期，特别是1978年以后，土
石坝建设步入了健康发展的轨道，在科学 试验和设计理论与方法方面已进入国际先 进行列。 随着国家经济实力的增长，以重型土石坝 施工设备武装起来的大型施工企业已有能 力在合理工期内完成大量土石方的开挖和 填筑。特别是有可能大量使用堆石材料， 大大提高了高土石坝的安全性和经济性。
土石坝施工的基本知识-页 (一)
土石坝施工的基本知识-页 (一)土石坝是一种常用的水利工程建设构造。
由于它具有成本低、施工便利等特点，在一定的地形环境下能够有效地起到节水和保护环境的作用。
下面我们来具体了解一下土石坝的基本知识。
一、土石坝的定义土石坝，简称土坝，是指由土石等地质层构成的大坝。
它具有施工简单、边坡稳定等特点，适用于土石坝建设场地不宽阔、土质较好的情况下。
二、土石坝的基本组成土石坝的基本组成包括坝顶、坝体、坝前、坝后。
1.坝顶：水平方向的坝顶是土石坝的上部平面，上面常设引水作用、监测与排水设备。
其距坝底高度为一定值，并根据实际情况设定一定的弧度。
2.坝体：坝体是指从坝顶到坝底之间所有填筑材料所构成的大坝。
其总高度由坝顶到坝底的有效存水高度与坝顶以上的自由板块高度之和。
3.坝前：也称为上游侧，是坝体前沿，其面貌应在水平方向上具有一定的防渗、防渗漏和稳定的能力。
通常用混凝土面板或者石质表层来做坝前的处理，可以保证坝前的稳定。
4.坝后：也称为下游侧，通常处理方式也与坝前相似，但部分地段可以采用绿化的方式来保证坝后的稳定。
同时，对于坝后的管理与巡查十分重要，以及对于落石、洪水等不安全的情况的预警推进和整改。
三、土石坝施工的基本流程1.确定位置：土石坝施工前需要先确定合适的位置，应选在地形高陡、施工容易、可控水级等因素满足条件的位置。
2.基坑开挖：根据设计要求，先进行大坝基盘的开挖和砂石垫层的铺设，以便于基坑水平度和厚度的调整。
3.定型：坝顶定型也是整个施工过程中的关键之一。
在基盘开挖和砂石垫层铺设完成后，需要进行坝顶的定形处理。
这一步需要使用机械设备或人工的方式，使得坝顶的轮廓线以及坡度满足设计标准。
4.土石填筑：根据设计要求，进行土石料的填筑、夯实。
这一步是整个施工过程中最为多样的步骤，通常采用多种填筑材料，以保证填筑后坝的整体性。
5.固结：经过土石填筑后，需要对填筑材料进行固结。
有的项目采用压缩机器固结，有的则采用水固结。
第十一章土石坝
二、土石坝的构造 坝体构造主要包括：坝顶、防渗体、排水设 备、护坡等几个方面。 （一）坝顶 坝顶无公路要求时，可采用单层砌石或只铺 设碎石、砾石层。Ⅳ级以下的坝可采用草皮护面； 有公路要求时，则按道路要求设置。 坝顶排水系统：横坡（2~3%），并设置纵向排 水沟 （二）防渗体 防渗体的尺寸应能满足防渗、构造、施工和防裂 等方面的要求。
1、塑性心墙 2、塑性斜墙 3、斜心墙 4、钢筋混凝土斜墙 5、沥青防渗墙 （三）排水设备 按其所在的位置分为：坝身排水、坝基排水及坝坡 排水。 1、坝身排水 坝身排水的主要作用是降低坝体浸润线,有利于 下游坝坡稳定,并防止土壤可能产生的渗透破坏。排 水设备应有充分的排水能力，不致被渗水中挟带的
细颗粒所堵塞；不得因设置排水而引起其附近的坝体 和地基土壤发生渗透变形。为此，要求在排水与坝体 和坝基的接合处设置反滤层。常见的坝身排水有一下 几种： （1）贴坡排水（表层排水） （2）棱体排水 （3）褥垫排水 （4）管带式排水 （5）综合排水 2、坝基排水 减压井 3、坝坡排水 为防止雨水冲刷下游坡面而在坝坡坡面上设置纵横小 水沟。
一、对土石坝的一般要求 土石坝坝体主要由散粒体材料构成，而土料有易 变形、易透水、强度低的特点。要保证土石坝安全有 效地工作，应满足以下各项要求： （一）保证坝体及坝基的稳定可靠 因土石坝坝体的整体性不如重力坝，坝体发生局 部性的坍滑便是土石坝的主要破坏形式之一。土石坝 的坝坡就是人工边坡，其稳定性与坡度或坡角关系密 切。所以，土石坝在断面设计时，要满足坝坡稳定性 的要求。 （二）限制坝体及坝基中的渗流量及渗流速度 土石坝总有一定的渗流，但渗流量过大，会影响 水库的蓄水功能；渗流速度过大，则会使坝体或坝基
降、施工质量以及地震荷载等因素的影响，土石 坝往往会出现裂缝，可能会影响到坝的稳定性。 为此，在施工期间，对坝基的处理和坝体的施工 一定要保证质量。在运行期间，要加强管理维护。 （五）预留坝体沉陷量（超高） 对成坝后的压缩量进行估算和预留，以保证 坝在长期运行时的有效高度。 （六）能抵抗其它自然现象的破坏作用 库内风浪在水位变化范围内可能淘刷上游坝坡； 雨水沿坡流动也可能冲毁坝坡；库内冰冻可能破 坏坝坡；坝体粘性土料如不加保护，冬季可会因 冻胀影响产生裂缝，夏季日晒又会龟裂等等。对 这些不利因素都应采取一定的防护措施。
土石坝
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。
土石坝的筑坝材料
一、土石坝筑坝土料设计的任务： 对坝体各部位的土料进行选择，然后确 定土料的填筑标准。 （土石坝主要由坝壳、防渗体、排水设备、 护坡等组成，还有反滤层及过渡层。）
二、土石坝筑坝土料的选择： 一般土料原则上均可作为碾压式土石坝的筑 坝材料，或经处理后用于坝的不同部位。但下列 土料不宜采用：沼泽土、斑脱土、地表土及含有 未完全分解有机质的土料。 1、均质坝对土料的要求 2、防渗体对土料的要求 3、坝壳对土石料的要求（坝壳保持大坝稳定） 4、排水、护坡对土石料的要求 5、反滤料及过渡层土料 6、关于风化料及特殊粘土料的采用.
(一)、均质坝对土料的要求 (1)强度指标Φ、c较大。 (2)渗透系数k较小，<10-4cm/s。 (3)要有一定的塑性： 塑性指数Ip=ωL-ωP=7～17。 →能适应坝基变形而不会产生裂缝。 (4)有机杂质含量≤5%。 (5)土质：绝大多数采用粘性土。
二、坝的内部构造
（4）混合式排水：将上述几种排水混合使用。
* 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: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。
土石坝
第一节概述土石坝是指由土料、石料或土石混合料，采用抛填、碾压等方法堆筑成的挡水坝。
堤坊是沿河岸构筑的护岸建筑物，大多数采用土石坝的结构形式，在许多方面土石坝与堤坊都存在共性。
由于结构简单、施工方便、可就地取材和投资低等特点，因而土石坝是应用最为广泛和发展最快的一种坝型，也是历史最为悠久的坝型。
一、土石坝的工作原理土石坝是土石材料的堆筑物，主要利用土石颗粒之间的摩擦、粘聚特性和密实性来维持自身的稳定、抵御水压力和防止渗透破坏。
一般来说，土石坝为维持自身稳定需要较大的断面尺寸，因而有足够的能力抵御水压力。
因此，土石坝工程主要面对两个问题：确保自身稳定和防止渗透破坏。
其中自身稳定包括滑坡、沉陷和冲刷问题。
1、滑坡由于土石材料为松散体，抗剪强度低，主要依靠土石颗粒之间的摩擦和粘聚力来维持稳定，没有支撑的边坡是填筑体稳定问题的关键。
所以，土石坝失稳的型式，主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动，影响坝体的正常工作，甚至导致工程失事。
为确保土石填筑体的稳定，土石坝断面一般设计成梯形或复合梯形，而且边坡较缓，通常1:1.5〜1:3.5 。
此外，渗流也是影响坝体稳定的重要因素。
2、渗流水库蓄水后，土石坝迎水面与背水面之间形成一定的水位差，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，还会使背水面的土体颗粒流失、变形，引起管涌和流土等渗透破坏。
在坝体与坝基、两岸以及其他非土质建筑物的结合面，还会产生集中渗流现象。
防止渗流破坏的原则是“前堵后排” ，在坝前（迎水面）采取防渗、防漏的工程措施，减少渗流量，同时要尽量排除渗入坝体的水量，降低渗流对坝体的不利影响。
3、沉陷由于土石颗粒之间存在较大的孔隙，在外荷载的作用下，易产生移动、错位，细颗粒填充部分孔隙，使坝体产生沉降，也使土体逐步密实、固结。
如果土石坝颗粒级配不合理，沉降变形、不均匀会产生裂缝，破坏坝体结构，也会降低坝顶高程，使坝的高度不足。
土石坝的沉陷与坝体、坝基的土石材料有关，因此，土石坝设计需要考虑土石材料选用、坝基处理、填筑工艺等因素，筑坝时应有适量的超填。
土石坝(修改)
坝体剖面设计
选择坝型
影响因素：坝高、材料、地形、地质、施工、运行等
拟订剖面基本尺寸
基本尺寸：坝顶高程和宽度、坝面坡度、防渗体和排水 体尺寸等
确定剖面构造 稳定及应力分析 调整、确定剖面尺寸及构造
坝顶高程
∇顶 = ∇静 + H超高
H 超高 = hB + e + a
e = 0.03 V f2 D H cosθ
优点：能显著降低浸润线 有助于地基的排水固结 缺点：对不均匀沉降敏感 难以检修
混合式排水(1)
混合式排水(2)
混合式排水(3)
反滤层（1）
作用：滤土排水，避免管涌 位置：排水体与坝体之间 排水体与地基之间 土质防渗体与坝壳或透水地基之间 设计要求：相邻两层，粒径小的一层不得穿过粒径大的一层 各层内颗粒不得发生移动 被保护土层颗粒不得穿过反滤层 不能被堵塞，足够的透水性 良好的耐久性和稳定性
反滤层（2）
材料：均匀、抗风化的砂、砾、卵石和碎石，土工布 结构布置：2~3层不同粒径的砂砾料铺成 层面与渗流方向垂直 粒径沿渗流方向逐渐增大 每层厚度一般为15~30cm
护坡
作用：上游护坡：防浪、防冻、防漂、防冲 下游护坡：防冻、防冲、防风、防裂、防蚁 材料：上游护坡：砌石、堆石、（钢筋、沥青）混凝土 下游护坡：砾石、碎石、草皮 范围：上游护坡：由坝顶至最低库水位以下2.5m 下游护坡：由坝顶至坝趾排水体 注：护坡上应设置排水孔 马道及护坡最下端应设置基角 下游坝坡上应设置 排水沟
工作特点
稳定：浅层、深层滑坡失稳 渗流：坝体、坝基渗透变形 冲刷：上下游均需防冲保护 沉降：坝体、坝基沉降 其它方面：冰冻、裂缝、地震等
土石坝设计要求
坝身、坝基在各种工况下均需稳定 渗流量及渗透变形均需满足设计要求 设置安全可靠的泄洪设施 采取合理的护坡、护顶结构 选择合理的结构形式和材料压实标准 采用有效的地基处理和严格的施工质量控制 就地取材
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
1
2
3
4、5
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。
土石坝简介资料.
❖ 这一时期主要受到施工设备的限制，堆石坝没有得 到发展，唯一的一座堆石坝是四川长寿龙溪河梯级 水电站中的狮子滩工程。
❖ l1958~1980年
❖ 全国掀起建坝高潮，坝高一般达到80m，个别 达到100m 量级。坝型仍以均质土坝及粘性土心 墙或斜墙砂砾石坝为主。大部分工程仍以人力 施工为主。
❖ 在筑坝技术方面，除碾压式土石坝外，还发展 了只需少量简易机械的水中填土、水力冲填、 定向爆破等型式。
❖ 以防洪治水为目的，从治理淮河开始，兴建了一批 土坝，坝高都在50m以下，坝型均为均质土坝或粘 性土心墙砂砾石坝。
❖ 地基的防渗措施主要是开挖回填粘土截水墙或上游 粘土铺盖；施工基本依靠人力，配合少量轻型机具。
❖ 代表性的工程有淮河上游河南省境内的石漫滩、板 桥、白沙、薄山、南湾等水库大坝；北方有永定河 上官厅水库河；辽宁浑河上的大伙房水库大坝等。
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。
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。
洪方式为隧洞，大坝特点是定向爆破筑坝。
主坝坝型为粘土心墙土石坝,最大坝 高105米,坝顶长度590米,坝基岩石为 石英片岩,坝体工程量855万立米,主
要泄洪方式为岸边溢洪道.
第4章 4节土石坝
排水设备的作用是安全地排除渗透水，增强下游坝坡的稳定性；
护坡的作用是防止波浪、冰层、温度变化、雨水和水流等对坝 坡的破坏。
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坝体结构图
护坡
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排水设备
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206座土石坝事故原因分析
破坏原因 洪水漫顶 渗透破坏 沿管道渗漏 滑坡 护坡 其它 原因不明
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建设情况：
历史最悠久，数量最多。中国最早的土石坝出现在公 元前600多年，我国开始填筑土堤，防御洪水，蓄水兴利。 如：安徽芍陂(quèbēi) 、浙江海塘等。
解放后至今，我国内已建成的八万多座水坝，土石坝 约占90%左右。
国际上：古印度、古埃及等，也很早开始修建土坝。
土石是水利工程建设中最被广泛利用的当地材料，这 不仅有利于群众性施工，而且随着大型高效施工机具的采 用，施工人数大幅度减少，施工工期缩短，施工费用大大 降低。因此，在国内外水利工程建设中，绝大多数堤坝均 土石材料填筑。
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安徽寿县芍陂(quèbēi)
芍陂陂塘灌溉工程，位于安徽省寿县南。春秋时期楚庄王十六年至 二十三年（公元前598年～公元前591年）由孙叔敖创建，迄今2500 多年一直发挥不同程度的灌溉效益。
1959年，安徽省文化局文物工作队曾在安丰塘越水坝地方，发掘出 一座汉代（公元前206年～公元220年）水利工程（草土堰）遗址， 伴随出土的有汉代时期铁锤等文物。芍陂灌区面积，在公元4世纪～ 公元13世纪常见记载，有灌田万顷、灌田五千余顷等说法。自古来 芍陂工程的人为破坏严重，多次受到战争波及，以致到民国年间， 芍陂灌溉效益越来越低，1949年实灌面积仅8万多亩。
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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。