土石坝6结构设计

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四、反滤层
作用：滤土排水，防止水工建筑物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的接触冲刷。 在下游侧具有承压水的土层，还可起压重作用。 位置：在土质防渗体与坝壳或坝基透水层之间，以及渗 流逸出处或进入排水处 要求： 相邻层细粒不能穿过粗粒空隙D/d<7～20 各层稳定，不能移动 不能被细粒堵塞 耐久稳定，不改变性质 材料：粒径均匀，抗风化的砂、卵石、碎石等 过渡层：避免刚度相差较大的两种土料之间产生急剧的 变形和应力 反滤层可以起过渡层作用，但过渡层不能做反滤层。
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采用土工合成材料进行防护的主要工程有： 1 江、河、湖、海和渠道、储液池护坡、护底。 2 水下结构基础防冲。 3 道路边坡防冲。 4 涵闸工程护底。 5 泥石流和悬崖侧建筑物障墙防冲。 6 应急防汛措施。 7 沙漠地区砂篱滞砂和固砂。 8 军工弹药库防爆。 9 严寒地区防冻措施。 10 道路防止盐渍化措施。 11 边坡土钉加固等。
三、排水
作用：降低浸润线和孔隙压力，改变渗流方向，防止渗流出 逸处产生渗透变形，保护坝坡土不产生冻胀破坏。 设计要求： •能自由地向坝外排出全部渗透水； •应按反滤要求设计； •便于观测和检修 常见的排水形式： 1、棱体排水； 2、贴坡排水； 3、坝体内排水； 4、综合排水，综合以上几种。
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反滤层类型： (1)Ⅰ型反滤：其特点是反滤层位于被保护土层的下部，渗 流方向主要由上向下，如褥垫排水； (2)Ⅱ型反滤：其特点是反滤层位于被保护土层的上部，渗 流方向主要由下向上，如减压沟的反滤层。 渗流方向近乎水平或倾斜向，反滤层近乎垂直或倾斜向的情 况，属于过渡型，如贴坡反滤等，可归为Ⅰ型。
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2、沥青混凝土防渗墙 优点： 防渗好，K=10-7～10-10cm/s； 塑性好，适应变形； 厚度小； 受气候影响小。 要求：强度、热稳定性、和易性、柔性、水稳定性 沥青斜墙： 沥青不漏水，不需设排水；一层即可；斜墙与基础连接 要适应变形，柔性结构。 沥青心墙 受外界温度影响小，结构简单，修补困难； 厚度H/30，顶厚30～40cm； 上游侧设粘性土过渡层，沥青墙坏了可补救； 下游侧设排水。
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六、坝顶
坝顶盖面材料应根据当地材料及坝顶用途确定，宜采 用密实的沙砾石、碎石、单层砌石或沥青混凝土等柔性材 料。 坝顶面可向上、下游侧或下游侧放坡。坡度根据降雨 强度，在2%～3%内选，并做好向下游的排水系统。 坝顶上游侧宜设置防浪墙，墙顶高出坝顶1～1.2m，防 浪墙必须与防渗体紧密结合。防浪墙应坚固不透水，结构 尺寸根据稳定、强度计算确定，并设置伸缩缝，做好止水。 地震区应核算防浪墙的动力稳定性。 坝顶结构与布置应经济、实用，建筑艺术处理美观大 方，与周围环境协调。坝顶还要设置相应的照明措施、栏 杆等安全措施。
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2、贴坡排水 结构：在下游坝坡表面用一二层堆石或砌石加反滤层铺 设成 优点：构造简单、用料省，施工方便，易检修 缺点：不能降低浸润线位置，受冰冻失效 适用于中小型工程下游无水均质坝或浸润线较低的中等 高度坝。 3、褥垫排水 结构：沿坝基面平铺的由块石组成的水平排水层、外包 反滤层 优点： 缺点：对不均匀沉降适应性差，易断裂，难检修，下游 水位高时降低浸润线效果不明显 其它
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采用土工合成材料防渗的主要工程有： 1 土石坝、堆石坝、砌石坝和碾压混凝土坝。 2 堤、坝前水平防渗铺盖，地基垂直防渗层。 3 尾矿坝、污水库坝身及库区。 4 施工围堰。 5 渠道、蓄液池（坑、塘）。 6 废料场。 7 地铁、地下室和隧道、隧洞防渗衬砌。 8 路基。 9 路基及其它地基盐渍化防治。 10 膨胀土和湿陷性黄土的防水层。 11 屋面防漏。
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二、防渗体
作用：降低浸润线，保证下游坡稳定；降低渗流量， 防止渗透变形。 类型： 按防渗体材料性质分：塑性材料（粘土、沥青）和刚 性材料（混凝土）； 按位置分：斜墙、心墙。
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1、土质防渗体：心墙、斜墙 土质防渗体断面满足渗透比降、下游浸润线和渗流量以 及施工、结构稳定要求，自上而下逐渐加厚，顶部水平宽度 ≥3m，底部厚度，斜墙不小于水头的1/5，心墙不宜小于水 头的1/4。 防渗体顶部要高出正常水位，超高斜0.8～0.6m,心 0.6～0.3m。非常运用条件下，防渗体顶部不低于非常运用 条件的静水位。有防浪墙时不低于正常水位。 防渗体顶部预留竣工后沉降超高。 土质防渗体顶部和土质斜墙上游应设保护层。保护层厚 度（包括上游护坡垫层）应不小于该地的冻结和干燥深度。 心墙、斜墙与坝壳和截水槽与坝基透水层之间，以及下 游渗流逸出处，都必须设置反滤层。
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沥青心墙与沥青斜墙比较： 优点： 不受气候影响，可以采用渣油； 施工简单； 与坝基连接易； 抗振性好； 沉陷不容易开裂； 与坝体同时施工，早期可蓄水。 缺点： 厚度大； 与坝体同时施工影响进度； 检查维修困难。 3、混凝土防渗体 用于堆石坝、土石混合坝
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§6 构造设计
一、概述
二、防渗体
三、排水
四、反滤层 五、护坡 六、坝顶 七、土工合成材料
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一、概述
土石坝设计步骤： 初拟剖面→渗流计算→稳定计算→材料设计→构造设计 →地基处理 构造设计目的： 保障坝的安全和正常运行 构造设计内容： 防渗体、排水设备、护坡、坝顶
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形式选择依据：坝型、下游水位、坝基地质、气候、材 料及施工条件。 设计要求： • 能自由地向坝外排出全部渗透水； • 应按反滤要求设计； • 便于观测和检修 1、棱体排水 结构：下游坡脚用块石堆成的棱体，顶宽1～2m，坝坡 （内1：1～1：1.5、外1：1.5～1：2.0） 优点：降低浸润线，防止坝坡冻胀，保护下游不受尾水淘 刷，增加稳定 缺点：石料用量大，费用高，与坝体施工干扰，检修困难
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坝顶路面和浆砌石防浪墙
钢筋混凝土防浪墙
1-浆砌石防浪墙；2-钢筋混凝土防浪墙；3-坝顶路面；4-沙砾坝壳； 5-心墙；6-方柱；7-排水管；8-回填土
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七、土工合成材料
以人工合成的聚合物为原料制成的土工织物和土工膜， 分别代表透水材料和不透水合成材料 。 优点： 重量轻、整体性好、产品规格化、强度高、耐高温、 耐腐蚀、运输方便、施工简易 土工织物：编织物、机织物、无纺织物及复合织物 土工膜：高分子聚合物、沥青土工膜
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采用土工合成材料作反滤、排水设施的主要工程有： 1 铁路、公路反滤、排水设施。 2 挡墙后排水系统。 3 岸墙后填土排水系统。 4 隧洞、隧道衬砌后排水系统。 5 土石坝过渡层；灰坝、尾矿坝反滤层。 6 防渗铺盖下排气、排水系统。 7 农田水利工程、减压井、农用井等外包体。 8 地基处理塑料排水带预压工程。
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五、护坡
原因： 上游坡面受波浪淘刷、顺坡水流冲刷、冰层和漂浮物 等的危害作用；下游受雨水、大风、尾水波浪、冰层和水 流作用以及动物、冻胀干裂。 类型： 砌石护坡（干砌）：单层厚0.3～0.35m，双层0.4～ 0.6m，垫层0.15～0.25m，自坝顶至最低水位以下1.5～ 2.0m 堆石护坡：厚0.5～0.9m，垫层0.4～0.5m，与砌石护 坡相比，用石料多，省工，消浪好。 其它：浆砌石、沥青混凝土、混凝土、钢筋混凝土等 下游：碎石、砌石、草皮、表面排水沟、阶梯、马道
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反滤层的设计内容 反滤层的设计可分为保护无粘性土和保护粘性土两大类， 设计内容有： •确定反滤层的类型； •根据滤土准则，确定反滤层的级配或选择土工织物产品。并 据以选择宜于作反滤层的天然料场或确定人工筛选的任务。 •对砂砾反滤料确定反滤层的厚度和层数； •鉴定反滤料的透水性，对土工织物反滤层还应鉴定淤堵性； •有纵向渗流时，鉴定沿反滤层和被保护土层接触面的冲刷稳 定性