第四章4节土石坝-精选文档52页
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第四章 土石坝
4.2.3 土石坝的坝坡选择
在变坡处设马道
作用：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。
4.3土石坝的构造
主要内容：坝顶、护坡、防渗体和排水设施等。
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。 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； 2、贴坡排水； 3、坝体内排水； 4、综合排水：综合以上几种。
常见的排水形式：
土石坝的排水设备—贴坡排水
4.1.2土石坝的类型
碾压式土石坝
碾压式土石坝按土料在坝身内的配置和 防渗体所用的材料种类分为：均质坝、 土质防渗体分区坝（土质心墙坝、土质 斜墙坝、多种土质坝）、非土质材料防 渗体坝（人工材料心墙坝、人工材料面 板坝）
坝型的选择
高山峡谷覆盖层很厚，砼坝不经济，宜修土坝； 高山峡谷覆盖层不厚，但基岩缓倾角裂隙，泥 化夹层很多，宜修土坝； 宽河谷小流量的坝址修土石坝有利； 坝型选择与筑坝材料有关：
黄土地区 用水中填土 东北地区 多雨、冰冻，粘土施工不方便，适宜修薄 心墙坝、薄斜墙坝，坝壳料采用砂卵石 西南地区 粘土压实难，采用薄心墙坝 中南华南（湖北、广东）风化岩做坝壳料 定向爆破可缩短施工道路，节省运输，节省劳力，节 省碾压设备，但需大量炸药 中等高度的坝采用水力冲填法 高土坝，一般修心墙，斜墙不稳定。
土石坝工程
4、粘性土的压实控制含水量至关重要，含水 粘性土的压实控制含水量至关重要， 量过小，土粒间的磨阻力和粘结力较大， 量过小，土粒间的磨阻力和粘结力较大，难以 压实；含水量过大， 压实；含水量过大，土粒孔隙中就会出现自由 产生孔隙水压力，压实效果不好。 水，产生孔隙水压力，压实效果不好。在一定 压实功能下，粘性土只有在某一特定含水量时， 压实功能下，粘性土只有在某一特定含水量时， 才能取得最好的压实效果，即最大干容重， 才能取得最好的压实效果，即最大干容重，这 一特定含水量就是最优含水量。 一特定含水量就是最优含水量。最优含水量确 定后，施工中要严格按此控制，土料过湿， 定后，施工中要严格按此控制，土料过湿，应 翻晒凉干，土料过干，应洒水湿润。 翻晒凉干，土料过干，应洒水湿润。 对于砂性土， 5、对于砂性土，加水能明显降低土粒之间相 对移动时的磨阻力，它透水性好，排水容易， 对移动时的磨阻力，它透水性好，排水容易， 压实时不会形成明显的孔隙水压力， 压实时不会形成明显的孔隙水压力，因此不存 在最优含水量的问题， 在最优含水量的问题，压实时可以大量洒水灌 以提高压实效果。 水，以提高压实效果。
夯实机械： 利用冲击力压实土方的一类机械。主要使用于 碾压机械难以施工的狭窄部位土方的压实。 1)蛙式打夯机：由电动机带动偏心块旋转，在 1)蛙式打夯机：由电动机带动偏心块旋转，在 不平衡离心力作用下使夯头上下跳动。 2)挖土机夯板：用钢索悬吊一个铸铁制成的原 2)挖土机夯板：用钢索悬吊一个铸铁制成的原 形或方形夯板。一般用起重机或正铲挖掘机改 装。夯板底面积1左右，重1~2吨，落距3~4m， 装。夯板底面积1左右，重1~2吨，落距3~4m， 铺土厚度50~60mm，夯打3 铺土厚度50~60mm，夯打3—4遍即可。 3)强夯机：工作原理与挖土机夯板相同，只是 3)强夯机：工作原理与挖土机夯板相同，只是 夯块更重（一般10~40吨）落距更大（一般 夯块更重（一般10~40吨）落距更大（一般 10~40米）压实影响深度能达4~5米。因此压实 10~40米）压实影响深度能达4~5米。因此压实 效果好，生产效率高，最适宜杂填土地基、软 土地基等。但产生较大的噪声。
土石坝施工的基本知识
第四章 土石坝的施工
本章重点：土石坝施工的挖运机械及 施工方案
本章难点：土料压实的机理――最优 含水量
增加内容：面板材料坝的施工 结合讲课安排2～3次录象教学
2019/5/11
§4－1 土石坝施工概述
一、土石坝的施工特点
1、土石坝建设方兴未艾的原因
①地质条件好的坝址已开发殆尽， 余下的只好建土石坝
4、非粘性土及石料
非粘性土的压实试验因与含水量无关，所以只作出n－D －h关系曲线，再确定……最佳值。 石料的压实试验（从略）
四、压实机械
2019/5/11
1、羊脚辗 P109图4－10
n羊—足插正接入压触足力应数＋力，挤：压n1A+力n—2＋—单揉插位压入是力排面两积适边，用排ma于数x 粘A性[n土Q (12掘(n重1 ) n2)]
从环境上来看，土石坝基本上不破坏生态。
3、从施工的角度来看土石坝的缺点（与砼坝相比）
①防渗问题 ②过水问题
2019/5/11
二、土石坝的施工方法
1、水中填土法：常用于修筑土石围堰 2、水力冲填法 3、定向爆破法 4、干填辗压法：施工内容和施工程序如下：
①准备工作：A――地基和岸坡的处理 主要清理：杂草杂树及乱石
对应于设计的γd值可求得n＝a、b、c及
对应的ω%值，并对h1／a、 h2／b、 h3／c
2019/5/11
进行比较，取其最大值――为最经济合理的 单位压实遍数的压实厚度。（试验目的） 上述试验中，h和n的取值应根据经验确定，且它们与压 实机械的功能有关，具体 可参考P114表4－5 由此可见：γd＝ƒ(n，ω%，h，机械种类……)
②土石坝设计和施工技术进步很快 特别是结合面板技术
③省工省料，施工简单（无模板、无温控） ④机械化施工，工期短 ⑤有环境保护方面的优势
本章重点：土石坝施工的挖运机械及 施工方案
本章难点：土料压实的机理――最优 含水量
增加内容：面板材料坝的施工 结合讲课安排2～3次录象教学
2019/5/11
§4－1 土石坝施工概述
一、土石坝的施工特点
1、土石坝建设方兴未艾的原因
①地质条件好的坝址已开发殆尽， 余下的只好建土石坝
4、非粘性土及石料
非粘性土的压实试验因与含水量无关，所以只作出n－D －h关系曲线，再确定……最佳值。 石料的压实试验（从略）
四、压实机械
2019/5/11
1、羊脚辗 P109图4－10
n羊—足插正接入压触足力应数＋力，挤：压n1A+力n—2＋—单揉插位压入是力排面两积适边，用排ma于数x 粘A性[n土Q (12掘(n重1 ) n2)]
从环境上来看，土石坝基本上不破坏生态。
3、从施工的角度来看土石坝的缺点（与砼坝相比）
①防渗问题 ②过水问题
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二、土石坝的施工方法
1、水中填土法：常用于修筑土石围堰 2、水力冲填法 3、定向爆破法 4、干填辗压法：施工内容和施工程序如下：
①准备工作：A――地基和岸坡的处理 主要清理：杂草杂树及乱石
对应于设计的γd值可求得n＝a、b、c及
对应的ω%值，并对h1／a、 h2／b、 h3／c
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进行比较，取其最大值――为最经济合理的 单位压实遍数的压实厚度。（试验目的） 上述试验中，h和n的取值应根据经验确定，且它们与压 实机械的功能有关，具体 可参考P114表4－5 由此可见：γd＝ƒ(n，ω%，h，机械种类……)
②土石坝设计和施工技术进步很快 特别是结合面板技术
③省工省料，施工简单（无模板、无温控） ④机械化施工，工期短 ⑤有环境保护方面的优势
水工建筑物_任旭华_第四章土石坝
（地震时正常蓄水位+非常安全超高A +涌浪超高）
38
第四章 土石坝
• 计算的坝顶超高很大时，可设臵L型挡墙，以减少
工程量；
• 无论是否设L型挡墙，坝顶高程在正常运用条件下
都应高出静水位0.5m并且不得低于非常运用条件
下的静水位。 • 计算的坝顶高程是指包括坝基和坝身沉降稳定后 的坝顶高程；
39
第四章 土石坝
30
第四章 土石坝
②冲刷问题控制
• 不允许水流漫顶
• 要求：
a.要有足够的坝高，应预留沉陷值；
b.要设臵泄水能力足够大的泄水建筑物；
c.在上、下游坝坡应采取有效的防护措施及坝面
排水措施。
31
第四章 土石坝
3.沉降问题及其控制
①沉降问题：
• 沉降过大会造成坝顶高程不足。 • 过大的不均匀沉降会引起坝体开裂，导致漏水。
二、坝体防渗设施 土石坝坝体防渗设施根据材料可分为：
1、人工材料防渗体：沥青砼，钢筋砼
2、土质防渗体
⑴土质心墙
⑵土质斜墙
⑶斜心墙
⑷粘土铺盖
43
第四章 土石坝
44
第四章 土石坝
⑴土质心墙：
• 位臵：位于坝体中央或稍偏上游； • 材料：透水性很小的粘土或壤土； • 厚度：自上而下逐渐加厚，底部厚度不宜小于水头的 1/4，顶部的水平宽度不宜小于3m；
水库大坝（河北，53m）等；
心墙坝：碧口水电站大坝（甘肃，101.8m），毛家
村水电站大坝（云南，82.5m）等；
斜墙坝：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。
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第四章 土石坝
• 计算的坝顶超高很大时，可设臵L型挡墙，以减少
工程量；
• 无论是否设L型挡墙，坝顶高程在正常运用条件下
都应高出静水位0.5m并且不得低于非常运用条件
下的静水位。 • 计算的坝顶高程是指包括坝基和坝身沉降稳定后 的坝顶高程；
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第四章 土石坝
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第四章 土石坝
②冲刷问题控制
• 不允许水流漫顶
• 要求：
a.要有足够的坝高，应预留沉陷值；
b.要设臵泄水能力足够大的泄水建筑物；
c.在上、下游坝坡应采取有效的防护措施及坝面
排水措施。
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第四章 土石坝
3.沉降问题及其控制
①沉降问题：
• 沉降过大会造成坝顶高程不足。 • 过大的不均匀沉降会引起坝体开裂，导致漏水。
二、坝体防渗设施 土石坝坝体防渗设施根据材料可分为：
1、人工材料防渗体：沥青砼，钢筋砼
2、土质防渗体
⑴土质心墙
⑵土质斜墙
⑶斜心墙
⑷粘土铺盖
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第四章 土石坝
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第四章 土石坝
⑴土质心墙：
• 位臵：位于坝体中央或稍偏上游； • 材料：透水性很小的粘土或壤土； • 厚度：自上而下逐渐加厚，底部厚度不宜小于水头的 1/4，顶部的水平宽度不宜小于3m；
水库大坝（河北，53m）等；
心墙坝：碧口水电站大坝（甘肃，101.8m），毛家
村水电站大坝（云南，82.5m）等；
斜墙坝：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。
土石坝
防渗体
(四)排水、护坡对土石料的要求
(1)良好的抗水性、抗冻性和抗风化性。 (2)具有一定的强度：抗压强度 ≥50Mpa (3)岩质：不宜用风化料，用新鲜岩石、卵 石、碎石。
(五)反滤料及过渡层土料
(1) 应具有必要的透水性、强度，具有高度的抗水 性和抗风化能力。 (2) 必须具有良好的级配，粒径小于0.1mm的颗 粒含量小于5%，不应含有粒径小于0.05mm的粉 土和粘粒。 (3) 土质：反滤料应尽量采用天然砂砾筛分，也可 用人工碎石。
一般要求Dr不低于0.7～0.75.
非粘性土料的施工合格率要求一般为 80%～85%。
第四节 土石坝的渗流分析
一、渗流的概念：水库蓄水后，由于上下游水位差 的关系，水流会通过坝体土粒之间的空隙从上游向下 游流动。
二、渗流分析的目的：
（1）确定坝体内浸润线的位置； （2）确定坝体及坝基的渗流量，以估算水库的 渗漏损失； （3）确定坝体和坝基渗流逸出区的渗流坡降， 检查产生渗透变形的可能性； （4）为坝体稳定分析和布置观测设备提供依据。
(三) 坝壳对土石料的要求
(1)强度指标Φ、c较大，具有抗震、抗滑稳定性。 (2)排水性能好，k>10^3×k 。→经过防渗体后， 迅速降低浸润线。 (3)有良好级配：级配连续；不均匀系数 Cu=d60/d10≈30～100。 (4)土质：级配良好的无粘性土（砂、砾石、卵石、 碎石等）
3、坝坡坡度
土石坝的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。 在满足稳定要求的前提下，尽可能使坝坡陡些，以 减小坝体工程量
坝坡坡度选择遵循的规律：
上游坡常缓于下游坝坡。 斜墙坝的上游坡比心墙坝缓，而下游坡比心墙坝陡。
(四)排水、护坡对土石料的要求
(1)良好的抗水性、抗冻性和抗风化性。 (2)具有一定的强度：抗压强度 ≥50Mpa (3)岩质：不宜用风化料，用新鲜岩石、卵 石、碎石。
(五)反滤料及过渡层土料
(1) 应具有必要的透水性、强度，具有高度的抗水 性和抗风化能力。 (2) 必须具有良好的级配，粒径小于0.1mm的颗 粒含量小于5%，不应含有粒径小于0.05mm的粉 土和粘粒。 (3) 土质：反滤料应尽量采用天然砂砾筛分，也可 用人工碎石。
一般要求Dr不低于0.7～0.75.
非粘性土料的施工合格率要求一般为 80%～85%。
第四节 土石坝的渗流分析
一、渗流的概念：水库蓄水后，由于上下游水位差 的关系，水流会通过坝体土粒之间的空隙从上游向下 游流动。
二、渗流分析的目的：
（1）确定坝体内浸润线的位置； （2）确定坝体及坝基的渗流量，以估算水库的 渗漏损失； （3）确定坝体和坝基渗流逸出区的渗流坡降， 检查产生渗透变形的可能性； （4）为坝体稳定分析和布置观测设备提供依据。
(三) 坝壳对土石料的要求
(1)强度指标Φ、c较大，具有抗震、抗滑稳定性。 (2)排水性能好，k>10^3×k 。→经过防渗体后， 迅速降低浸润线。 (3)有良好级配：级配连续；不均匀系数 Cu=d60/d10≈30～100。 (4)土质：级配良好的无粘性土（砂、砾石、卵石、 碎石等）
3、坝坡坡度
土石坝的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。 在满足稳定要求的前提下，尽可能使坝坡陡些，以 减小坝体工程量
坝坡坡度选择遵循的规律：
上游坡常缓于下游坝坡。 斜墙坝的上游坡比心墙坝缓，而下游坡比心墙坝陡。
第四章4节土石坝-精品文档
2019/3/13
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水布垭面板堆石坝
水布垭枢纽总工期8年，自从2019年正式开工，工程于2019年12月底全 2019/3/13 部竣工。水布垭的面板堆石坝是目前世界上最高的面板堆石坝。
12
水 布 垭 水 利 枢 纽 基 本 资 料
2019/3/13 13
姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤 (Serayu)河上。主坝为心墙土石坝，最大坝高110m。
2019/3/13 3
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，
§1
土石坝概述
一、定义及建设情况 二、结构特点及优缺点
三、组成及设计要求
四、类型及坝型选择
2019/3/13
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一、定义及建设情况
定义：
由土、石料等当地材料经抛填、碾压等方法堆筑成 的坝。
土石坝又可分为两大类土坝和堆石坝: 1、土坝：土或砾石(含砾量< 60% ~ 70%) 渗透系数较低 2、堆石坝：块石或砾石(含砾量>60% ~ 70%) 渗透系数较高、砾石起骨架作用 关键：控制坝体强度和稳定的是填土或者堆石
水利工程施工——土石坝工程
第四章土石坝工程教学目的和要求：本章目的主要是讲解土石坝工程施工的特点，机械化作业的适用性。
要求学生掌握土石坝施工常用技术，了解常用机械以及适用性；运用、分析土石料的特性，选择施工方法和施工机械。
重点与难点：1.料场的规划2.土石坝压实参数的确定和机械的选择3.面板混凝土坝的施工工艺和方法教具与参考：1.水利施工图片2.[1]司兆乐水利水电枢纽施工技术.北京：中国水利水电出版社，2002[2]魏璇. 水利水电工程施工组织设计指南.北京：中国水利水电出版社，1999主要教学方法：1.讨论法 2.讲授法 3.演示法水利水电工程中，土方工程应用非常广泛。
有些水工建筑物，如土坝、土堤、土渠等，几乎全部都是土方工程。
它的基本施工过程是开挖、运输和压实。
可根据实际情况采用人工、机械、爆破或水力冲填等方法施工。
准备作业包括：三通一平、临时实施的建设基本作业包括：料场土石料开采，坝面铺平、压实、质检等土的施工分级的方法很多，在水利工程施工中，根据施工的困难程度，将土壤分为Ⅳ级，见表4-1。
表4-1 土壤的工程分级表二、土壤的工程特性1、表观密度土壤表观密度，就是单位体积土壤的重量。
土壤保持其天然组织、结构和含水量时的表观密度称为自然表观密度。
单位体积湿土的重量称为湿表观密度。
单位体积干土的重量称为干表观密度。
它是体现粘性土密实程度的指标，常用它来控制压实的质量。
2、含水量表示土壤空隙中含水的程度，常用土壤中水的重量与干土重量的百分比表示。
含水量的大小直接影响粘性土压实质量。
3、可松性是自然状态下的土经开挖后因变松散而使体积增大的特性，这种性质称为土的可松性。
土的可松性用可松性系数表示，即：式中：Ｖ２——土经开挖后的松散体积，m³；Ｖ１——土在自然状态下的体积，m³。
土的可松性系数，用于计算土方量、进行土方填挖平衡计算和确定运输工具数量。
各种土的可松性系数见表4-2。
4、自然倾斜角指自然堆积土壤的表面与水平面间所形成的角度，称为土自然倾斜角。
(水利水电工程概论课件)第4章4节土石坝
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2020/7/8
水 布 垭 水 利 枢 纽 基 本 资 料
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姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤 (Serayu)河上。主坝为心墙土石坝，最大坝高110m。
2020/7/8
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西北口面板堆石坝
西北口面板堆石坝作为“七五”国家重点科技攻关的试验坝，结合实际工程做 了大量科研工作，并用之于工程实际。1988年4月23日至26日浇筑第一块面板 试验块，获得成功，随后将此项成果移交给施工单位，在1989年3-6月份浇筑 其余各块，却出现严重裂缝事故，基本上呈水平走向，贯穿整个面板条块。当 时引起一些人对面板坝的疑虑，甚至有的面板坝工程提出更改坝型的问题，影 响了面板坝的声誉。经过多次调查分析论证，认为其主要原因是原材料使用不 当，202施0/7/工8 工艺不严格，以及未及时养护等，只要认真对待，还是可以解决的16 。
为此，应设置防渗和排水措施，以减少水库的渗漏损失
和保证坝坡的稳定性。
2020/7/8
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2020/7/8
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2．土石坝的局部失稳定破坏形式
土石坝是松散的土石料填筑，坝体剖面需要做成 上、下游边坡较平缓的梯形断面。
由于由松散颗粒组成，其失稳是以局部坝坡坍塌 的形式出现。
当坝坡太陡或土体的抗剪强度指标较小时，在渗 透压力和土体上部重力的作用下，局部坝坡土体 （包括坝基土体）将向坡外滑移，简称滑坡。
明代嘉靖十五年（公元1536年）加高堰（坝）顶1尺，清代咸丰 七年（公元1857年）曾进行较大修治。公元1914年清理堰上淤积， 使水道通畅。1987年定为全国重点保护文物。
2020/7/8
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2020/7/8
它山堰 6
(精品)水利工程施工4
第四章土石坝工程第四章土石坝工程简介土石坝包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝，是一种充分利用当地材料的坝型。
随着大型、高效施工机械的广泛采用，坝体防渗结构和材料的改进，施工人数大量减少，施工工期不断缩短，施工费用显著降低，施工条件日益改善，为土石坝发展开辟了广阔前景。
自20世纪70年代以来，世界各国兴建的土石坝无论在数量上还是在高度上均超过了混凝土坝。
特别是20世纪80年代以来，混凝土面板堆石坝以其经济性和快速施工的显著特点，更成为坝工建设中具有很强竞争力的一种新坝型。
根据施工方法的不同，土石坝分为干填碾压、水中填土、水力冲填（包括水坠坝）和定向爆破修筑等类型。
国内外均以碾压式土石坝采用最多。
碾压式土石坝的施工，包括准备作业、基本作业、辅助作业和附加作业。
准备作业包括：平整场地、通车、通水、通电，架设通讯线路，修建生产、生活、行政办公用房以及排水清基等项工作。
基本作业包括：料场土石料开采，挖、装、运、卸以及坝面铺平、压实、质检等项作业。
辅助作业是保证准备及基本作业顺利进行，创造良好工作条件的作业，包括清除施工场地及料场的覆盖，从上坝土料中剔除超径块石、杂物，坝面排水、层间刨毛和加水等。
附加作业是保证坝体长期安全运行的防护及修整工作，包括坝坡修整，铺砌护面块石及铺植草皮等。
本章以碾压式土石坝施工为主线，全面介绍料场及开采、运输、坝面作业、质量控制，特殊气象条件下的施工，最后介绍面板堆石坝施工。
主要内容如下：（1）坝体材料与料场规划（2）土石料的开挖与运输（3）坝面填筑与压实（4）面板堆石坝施工（5）土石坝施工质量控制（6）土石坝的冬雨季施工第一节坝体材料与料场规划一、土石坝筑材料及其要求土石坝最大的特点是对材料的适应性，能够根据近坝材料的特性，设计坝体断面，因此，土石坝又被称作当地材料坝。
1．防渗料作为防渗的土料最基本的要求是防渗性，渗透系数不大于1×10-5cm/s时，一般即可满足要求。
第4章土石坝工程_水利工程施工
（1）防渗性
• 渗透系数不大于l×10-5cm/s时，一般即可满足要求 ；同时还有 抗剪强度、渗流稳定性、变形性能、压缩性能、可溶盐和有 机物的含量等指标。 （2）施工性 • 土料的天然含水量在最优含水量附近，无影响压实的超径材 料，压实后的坝面有较高的承载力。
一、土石坝筑坝材料及其要求 2、坝壳料 堆石、砂砾石及风化料等均可作为坝壳料。
水坠坝(earth dam by sluicing siltation method)
水坠坝是水力冲填坝的一种，亦称为自流式水力冲 填坝。 水力冲填坝的一种。引水入高于坝顶的土料场中， 水土混合后，经顺坡渠道急流而下，在流动过程中 拌合均匀成为泥浆，并进入坝体的冲填池中脱水固 结，然后土体逐渐密实成坝。土料必须遇水崩解， 故只能在黄土地区修建中小型工程中运用。为中国 根据水力冲填坝原理所创造的，其优点可节省劳力、 投资，施工方法简便。在华北、西北地区已用此法 筑坝5000余座．最大坝高达52m。
二、料场规划 1.空间规划
对料场的位置、高程的恰当选择，合理布置。
2.时间规划
考虑施工强度和坝体填筑部位的变化，随着季 节及坝前蓄水情况的变动，料场的工作条件也 在变化。
二、料场规划 3. 质与量的规划
料场的质量和数量应满足要求。
各种不同坝料的质量指标达到要求；料场的总储
第二节 土石料的开挖与运输施工
土石坝工程施工包括挖、运、填、压等 多道工序和相匹配的工程机械来完成。土石 料的开挖与运输是一个非常重要的环节。
第二节 土石料的开挖与运输施工
一、土石料的开采与加工
二、挖运机械
三、挖运强度和挖运机械数量的确定 四、综合机械化施工 五、土石料开挖运输方案
土石坝工程
第四章土石坝工程土坝重点介绍：碾压土石坝丿土石混合坝堆石坝'准备作业T 一平三通才十片“基本作业施工作业辅助作业.附加作业§ 4 —1 土石料场规划在全面调查勘探的基础上，结合施工总体布置，进行全面规划:1.空间规划一一位置、高程有利施工。
“近、省、方便”。
高料高用，低料低用。
2.时间规划一一适应施工进度。
先开采上游，后下游料场。
3.质量规划一一品质、数量余富。
（开采量/填筑量=p99--）要有备用料场。
4.资源规划一一物尽其用，挖填统筹。
人工筛分控制级配。
§ 4—2综合机械化施工(挖、运、卸、铺、压)一、挖运机械P 99索式;按传动链式液压式1 •单斗式挖掘机(内燃机或电机驱动) 二、综合机械化方案选择p106 1.要求：p106 1) ~6) 2.选择：p107 (1) ~ (4)(一)挖掘机械：按构造 :循环单斗式 连续多斗式 (1) 液压正向铲图4-1(2)液压反向铲图4-2 (3) 索铲图3-28-1(4) 抓铲图3-28-2 “挖”停机面以上的土; “挖”停机面以下的土; “刮”停机面以下的土; “抓”停机面以下的土。
生产率很高。
(1) 斗轮式：“挖”停机面以上的土;(2) 链斗式：“挖”停机面以下的土。
(二)组合机械(挖、运、卸、铺连续作业)1. 推土机2. 铲运机3. 装载机 图4-4 经济距离60-100m ; 图4-5 经济距离国外达57.5m ；容量6-7m[ 图4-7 短程装运；容量1-3m 3;; (三)运输机械1. 循环式：汽车10— 35t ;有轨机车2.连续式：带式输送机 图4-6」 固定式移动式每小时万吨§4—3坝面作业工序有：铺土、平土、洒水、压实、质检、（粘性土刨毛）—、施工组织规划---- 流水作业，工序专业队、机具固定、质量有保证，依次进入各工段。
人、机、地三不闲，施工不干扰，多快好省。
图4-8 坝面流水作业图。
1.铺土一一p108;2.平土——p108；活L咪占性土,最优含水量有助提高r d3.洒水」d;'砂性土,有助于粘间润滑提高D r（-r d）4.压实；5.刨毛一一3—5cm利于粘性土层间结合；一、压实碾压-静力；夯实一动力；震动一重复动力；（一）压实机械及方法：p109 1.羊脚碾图4-10 对粘性土静压及侧挤作用，不用刨毛。
第四章 土石坝工程(定稿)——工程施工课件PPT
1．低料低用，高料高用； 2．易于排除地面水和地下水； 3．坝的上下游、左右岸最好都选有料场； 4．近料场不应因取料影响坝的防渗稳定和上坝运输。
黄景忠
时间规划
1．近料先用，远料后用； 2．上游易淹的料场先用，下游不易淹的料场后用； 3．含水量高的料场旱季用，含水量低的料场雨季用； 4．上坝强度高时用近料场，低时用较远的料场。
黄景忠
• 质与量的规划
• 主要料场和备用料场之分， 质好、量大、运距近，且
有利于常年开采；
• 通常在淹没区外，做备用料场。
黄景忠
• 质与量的规划
• 施工前规划料场的实际可开采的总量时，应考虑料场
调查精度，料场天然容重与坝面压实容重的差值，以 及开挖与运输、雨后坝面清理、坝面返工及削坡等损 失。
• 其与坝体填筑数量的比例一般为:土料2-2.5;砂砾料
黄景忠
•
2． 多斗式挖掘机
•
多斗挖掘机是有多个铲土斗的挖掘机械，它能够 连续地挖土，是一种连续工作的挖掘机械，按其工作 方式不同，分为链斗式和斗轮式两种。
黄景忠
图 斗轮式挖掘机（单位：mm） 1—斗轮；2—升降机构；3—司机室；4—中心料仓； 5—卸料皮带机6—双槽卸料斗；7—动力装置；8—履带； 9—转台；10—受料皮带机；11—斗轮臂
黄景忠
• 4．超径处理 •
超径块石料的处理方法主要有浅孔爆破法和机械破 碎法两种。
浅孔爆破法：指采用手持式风动凿岩机对超径石进 行钻孔爆破。
机械破碎法：指采用风动和振冲破石、锤击破碎超 径块石，也可利用吊车起吊重锤，利用重锤自由下落 破碎超径块石。
黄景忠
• 二、挖运机械 • （一） 挖掘机械 • 1． 单斗式挖掘机
黄景忠
土石坝施工PPT课件
第24页/共84页
• （三）挖运强度与挖运机械数量的确定 • （1）坝体分期填筑强度Qd＝Vd·K·K1／（T·N）
•
（2）坝体分期 Qd·K2·γd/γy
施工
的运
输强
度QT＝
• （3）坝体分期施工的开挖强度
•
Qc=Qd·K3·K2·γd/γn
• （4）满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量
•
Nc＝Qc／Pc
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• 土坝施工是个复杂、大规模的系统工程
• 包括截水槽的排水、开挖，灌浆，回填； 防渗墙或灌浆廊道的混凝土浇筑； 坝体土砂石料的开挖、运输、上坝、铺料、碾
压； 砂石料及反滤料的筛选、运输、填筑。
这些工程既是独立的施工系统，又互相穿插制约。
系统特征：不具有简单的加和性。
第7页/共84页
• 连接面处理不当可能出现的问题： （1） 连接面或靠近连接面发生水力劈裂、连接面处表层的岩石节理和裂隙大量渗 漏，引起坝体管涌； （2） 岸坡（包括与其他建筑物的接坡）形状和坡度不当时，由于坝体与岸坡之间 的不均匀变形，使坝体与岸坡脱开、产生裂缝； （3） 连接面或靠近连接面残存软弱面，影响坝坡稳定。
除此之外，还有： 对外交通系统； 场内运输系统； 风水电系统； 场内外的通讯系统； 各种附属企业及加工厂； 各类型的仓库； 供施工人员的生活福利系统。
第8页/共84页
• 无论是主体工程或附属设施，在外部都受到社会政治、经济及自然条件 如：当地资源供应的可能性；
原有的交通运输条件； 工地的水文、气象、地形、地质条件等。 方面的的影响和制约。
第27页/共84页
第28页/共84页
四、坝面作业
• （一）坝面作业的特点 • 坝面作业包括铺土、平土、洒水或晾晒（控制含水量）、压实、刨毛（平碾碾压
• （三）挖运强度与挖运机械数量的确定 • （1）坝体分期填筑强度Qd＝Vd·K·K1／（T·N）
•
（2）坝体分期 Qd·K2·γd/γy
施工
的运
输强
度QT＝
• （3）坝体分期施工的开挖强度
•
Qc=Qd·K3·K2·γd/γn
• （4）满足上坝填筑强度要求的挖掘机数量
•
Nc＝Qc／Pc
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• 土坝施工是个复杂、大规模的系统工程
• 包括截水槽的排水、开挖，灌浆，回填； 防渗墙或灌浆廊道的混凝土浇筑； 坝体土砂石料的开挖、运输、上坝、铺料、碾
压； 砂石料及反滤料的筛选、运输、填筑。
这些工程既是独立的施工系统，又互相穿插制约。
系统特征：不具有简单的加和性。
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• 连接面处理不当可能出现的问题： （1） 连接面或靠近连接面发生水力劈裂、连接面处表层的岩石节理和裂隙大量渗 漏，引起坝体管涌； （2） 岸坡（包括与其他建筑物的接坡）形状和坡度不当时，由于坝体与岸坡之间 的不均匀变形，使坝体与岸坡脱开、产生裂缝； （3） 连接面或靠近连接面残存软弱面，影响坝坡稳定。
除此之外，还有： 对外交通系统； 场内运输系统； 风水电系统； 场内外的通讯系统； 各种附属企业及加工厂； 各类型的仓库； 供施工人员的生活福利系统。
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• 无论是主体工程或附属设施，在外部都受到社会政治、经济及自然条件 如：当地资源供应的可能性；
原有的交通运输条件； 工地的水文、气象、地形、地质条件等。 方面的的影响和制约。
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四、坝面作业
• （一）坝面作业的特点 • 坝面作业包括铺土、平土、洒水或晾晒（控制含水量）、压实、刨毛（平碾碾压
项目4 土石坝(59页)
• 图4－2 罗贡土石坝剖面图
• 罗贡土石坝剖面图
任务2 了解土石坝剖面设计
• 一、土石坝的剖面
– （一）坝顶高程
• 坝顶高程≥设计洪水位+Y设 • 坝顶高程≥校核洪水位+Y校 • Y=R (波浪爬高)+e (风壅水面高)+A (安全加高)
– （二）坝顶宽度
• 根据交通、防汛抢险、人防、构造、运行管理要求。一般高坝： 10~15m；中低坝：5~10m。
– （三）坝坡
• 土 坝：1:2～1:4 • 堆石坝：1:1.3～1:1.6
– 图4－3 土坝坝顶超高计算图
• 二、土石坝的构造
– （一）坝项：见图4-4。 – （二）护坡：见图4-13、4-14、4-15、4-16。 – （三）防渗体：粘土心墙、斜墙，沥青砼防渗墙
– （四）排水设施
1 2 3 4 5
• 图4－4 坝顶构造
• 砌石护坡
• 坝面排水沟布置
• 反滤层
• 三、筑坝材料选择及填筑标准
– （一）坝体不同部位对土石料的要求
• 1. 适用于防渗体和均质坝的土料 • 2. 适用于填筑坝壳的土石料
– （二）土料填筑标准的确定
• 1.粘性土：可用（4－77）式计算，一般设计干容重为15.5 ~16.5kN/m3。
– 最危险滑裂面圆心位置：
• 方捷耶夫法和费南钮斯法。见P113图4-30。
– （二）折线滑动法
• 在非粘性土中，滑裂面近似为直线或折线，采用刚体极线平衡 法求安全系数。
– 图4－28 坝坡稳定计算圆弧法
任务5 掌握土石坝的地基处理
– 土石坝的坝基处理的任务：防渗、防滑、防沉
• 一、砂卵石地基处理
– 混凝土面板堆石坝
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。
第四章4节土石坝 52页PPT文档
压缩的。
尽管在筑坝时要求分层填筑、逐层压实，但坝体
的沉陷仍然是不可避免的。当坝基为土基时，沉
陷值将更大。
过大的沉陷将会降低坝顶的设计高程；而不均匀
的沉陷将使坝体产生纵向、横向和各种走向的裂
缝，危及坝身安全。观测资料表明，竣工后的坝
体沉陷仍可达到坝高的0.5%～1.0%左右。
因此，在设计坝顶高程时应适当考虑预留沉陷
目前世界上最高的水坝为塔吉克斯坦的罗贡土石 坝，坝高335m。
我国已建的最高土石坝为小浪底土石坝，坝高 154m，在建的水布垭面板堆石坝高达233m。在本世纪， 我国将发展更高的土石坝。
23.08.2019
7
全世界高坝中土石坝的比例变化
23.08.2019
Hale Waihona Puke 8各种坝型建设情况
23.08.2019
9
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江西东津 88.5m
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兴山古洞口 118m
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二、结构特点及优缺点
1、结构特点：
（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；
为了保持坝坡稳定，需设置较平缓的上、下游坝 坡。因此，应根据地形、地质条件和筑坝材料等 因素选择适宜的坡。
2使3.08.2坝019 体：保证安全稳定、经济合理。
22
3．抗冲性能差
坝体材料是松散的颗粒：
当洪水漫过坝顶时，水流必然会携带土粒流 失，从而引起坝体局部破坏或整体溃决。
例如，1975年8月，我国淮河上游两座土坝，因
水利水电工程概论4节土石坝
2020/5/2
3
浙江省鄞(yín)县它山堰
它山堰是甬江支流鄞江上修建的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程。 位于浙江省宁波市西南，唐代大和七年（公元833年）由县令王 元玮创建。
筑堰前，海潮可沿江上溯章溪，因海水倒灌使耕田卤化，城市用 水困难。在鄞江上游出山处的四明山与它山之间，用条石砌筑一 座上下各36级的拦河溢流坝。这座坝平时可以下挡咸潮，上蓄溪 水，供鄞西平原七乡数千顷农田灌溉，并通过南塘河供宁波城使 用。为防止洪水涌入城市。宋代（公元960年～公元1279年）至 清代（公元1644年～公元1911年）时都对工程进行维修。
明代嘉靖十五年（公元1536年）加高堰（坝）顶1尺，清代咸丰 七年（公元1857年）曾进行较大修治。公元1914年清理堰上淤积， 使水道通畅。1987年定为全国重点保护文物。
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它山堰 5
特别是最近十几年以来，随着大型高效的土石方 施工机械的采用，岩土力学理论和电子计算机技术在 土石坝设计中的广泛使用，为建筑高土石坝提供了有 利条件，土石坝得到了飞跃发展，成为当今世界上坝 体高度最高、应用最广泛的坝型。
目前世界上最高的水坝为塔吉克斯坦的罗贡土石 坝，坝高335m。
我国已建的最高土石坝为小浪底土石坝，坝高 154m，在建的水布垭面板堆石坝高达233m。在本世纪， 我国将发展更高的土石坝。
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全世界高坝中土石坝的比例变化
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各种坝型建设情况
2020/5/2Biblioteka 8南美 印 度 629
一、定义及建设情况
定义： 由土、石料等当地材料经抛填、碾压等方法堆筑成
的坝。 土石坝又可分为两大类土坝和堆石坝: 1、土坝：土或砾石(含砾量< 60% ~ 70%) 渗透系数较低 2、堆石坝：块石或砾石(含砾量>60% ~ 70%) 渗透系数较高、砾石起骨架作用 关键：控制坝体强度和稳定的是填土或者堆石
土石坝
第四章土石坝第一节概述 (1)第二节土石坝的基本剖面 (3)第三节土石坝的渗流分析 (6)第四节土石坝的稳定分析 (14)第五节筑坝材料选择与填筑标准 (22)第六节土石坝的构造 (24)第七节土石坝的地基处理 (29)第八节土石坝与坝基、岸坡及其它建筑物的连接 (34)第九节堆石坝 (36)第十节土石坝的运用管理 (39)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分析土石坝的四大问题（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。
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我国西北地区创造的水坠坝与这种坝型的施工原理相 似，其料场位于坝顶高程以上的山体，泥浆输送是利 用浆液的重量经沟渠自流到坝面，因而有学者也把水 坠坝归类为水力冲填坝。这种坝型因施工质量难以保 证应用较少。
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40
•水中填土坝:
水中填土坝是将易于崩解的土料分层倒 入静水中，依靠土体自身重量和运输工 具压实而成。施工时，一般在施工仓面 上用堤埝围埂分格，并在格中灌水倒土 逐层填筑。
25
缺点： 1、坝身一般不能溢流，需另设溢洪道； 2、施工导流不如混凝土坝方便； 3、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 。
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四、土石坝组成及设计要求
1、土石坝组成
坝身
防渗体
排水设备
护坡
坝身是土石坝的主体，坝的稳定主要靠它维持； 防渗体的作用是防止渗透破坏和减少渗透水量；
25.01.20部20 竣工。水布垭的面板堆石坝是目前世界上最高的面板堆石坝。
12
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水 布 垭 水 利 枢 纽 基 本 资 料
13
姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤 (Serayu)河上。主坝为心墙土石坝，最大坝高110m。
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14
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3
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。
南美 印 度 629
998 日本 1484
欧洲（含俄 罗斯） 1918
其他 2778
美国 4694
中国 17475
世界土石坝按国家或地区分类统计图
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10
小浪底土石坝
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水布垭面板堆石坝
水布垭枢纽总工期8年，自从2019年正式开工，工程于2019年12月底全
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浙江省鄞(yín)县它山堰
它山堰是甬江支流鄞江上修建的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程。 位于浙江省宁波市西南，唐代大和七年（公元833年）由县令王 元玮创建。
筑堰前，海潮可沿江上溯章溪，因海水倒灌使耕田卤化，城市用 水困难。在鄞江上游出山处的四明山与它山之间，用条石砌筑一 座上下各36级的拦河溢流坝。这座坝平时可以下挡咸潮，上蓄溪 水，供鄞西平原七乡数千顷农田灌溉，并通过南塘河供宁波城使 用。为防止洪水涌入城市。宋代（公元960年～公元1279年）至 清代（公元1644年～公元1911年）时都对工程进行维修。
值— (1.0%)H。
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三、土石坝的优缺点
优点：
（1）筑坝材料可以就地取材，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。
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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
为了保持坝坡稳定，需设置较平缓的上、下游坝 坡。因此，应根据地形、地质条件和筑坝材料等 因素选择适宜的坡。
2使5.01.2坝020 体：保证安全稳定、经济合理。
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3．抗冲性能差
坝体材料是松散的颗粒：
当洪水漫过坝顶时，水流必然会携带土粒流 失，从而引起坝体局部破坏或整体溃决。
例如，1975年8月，我国淮河上游两座土坝，因
为此，应设置防渗和排水措施，以减少水库的渗漏损失
和保证坝坡的稳定性。
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2．土石坝的局部失稳定破坏形式
土石坝是松散的土石料填筑，坝体剖面需要做成 上、下游边坡较平缓的梯形断面。
由于由松散颗粒组成，其失稳是以局部坝坡坍塌 的形式出现。
当坝坡太陡或土体的抗剪强度指标较小时，在渗 透压力和土体上部重力的作用下，局部坝坡土体 （包括坝基土体）将向坡外滑移，简称滑坡。
溢洪道泄洪能力不足发生洪水漫顶而溃坝。
由于波浪的作用，必然导致坡面土料的流失 和坍塌，削弱坝体剖面尺寸，对坝体稳定不利。
设计中，要求：
1）坝体应有足够的超高
2）坝坡应有相应的防冲措施。
25.301.）2020 保证泄洪措施有足够的泄洪能力。
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4．坝体沉陷量大
坝体材料是松散的颗粒：
由于坝体土料、石料之间的孔隙存在，坝体是可
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•定向爆破堆石坝:
这种坝型是在坝肩山体的预定位置开挖洞室，埋 放炸药，引爆后使土石料按照物体平抛运动的轨 迹抛到预定的设计位置，完成大部分坝体填筑， 再经过加高修复而形成的坝型。
这种筑坝方法由于爆破力很大，可能造成坝址附 近地质构造破坏等方面问题，因而，一般采用较 少。我国已建成这种土坝或堆石坝约有40余座， 最高的有陕西石砭峪水库大坝，坝高82.5m，广 东乳源南水电站的主坝，坝高81.3m。
近二十多年来，随着大型碾压机械的采用，使得 这种坝型得到最广泛的应用。本章将重点介绍这 种坝型的设计。
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振动碾
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坝面碾压
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•冲填式土石坝:
水力冲填坝是利用水力和简易的水力机械完成土料开 采、运输和填筑等主要工序而筑成的坝型。具体地说， 是用高压水枪驱动高压水流向料场的土料喷射冲击， 使之成为泥浆，然后通过泥浆泵和输浆管把浆液输送 到坝体预定位置分层淤积、沉淀、排水和固结后形成 的坝型。
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•2、按施工方法分： •碾压式土石坝； •冲填式土石坝； •水中填土坝； •定向爆破堆石坝。
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碾压式土石坝:
用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体。
它具有透水性好，抗震性能强，排水性好，地震 时不会产生孔隙水压力，不会液化或坝坡失稳。 施工导流方便，坝体可过水。施工受雨季影响小， 可分期施工的优点。
占总溃坝的% 30 25 13 15 5 7 5
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2、设计基本要求：
1）具有足够的断面维持坝坡的稳定。 边坡稳定和坝基稳定是土石坝安全的基本保证。 施工期、水库水位降落以及地震作用在坝坡的荷 载和土石料的抗剪强度指标都将发生变化，应分 别计算。
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2、设置良好的防渗和排水设施以控制渗流。
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西北口面板堆石坝
西北口面板堆石坝作为“七五”国家重点科技攻关的试验坝，结合实际工程做 了大量科研工作，并用之于工程实际。1988年4月23日至26日浇筑第一块面板 试验块，获得成功，随后将此项成果移交给施工单位，在1989年3-6月份浇筑 其余各块，却出现严重裂缝事故，基本上呈水平走向，贯穿整个面板条块。当 时引起一些人对面板坝的疑虑，甚至有的面板坝工程提出更改坝型的问题，影 响了面板坝的声誉。经过多次调查分析论证，认为其主要原因是原材料使用不 当，25.施01.2工020 工艺不严格，以及未及时养护等，只要认真对待，还是可以解决的16 。
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2
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。
压缩的。
尽管在筑坝时要求分层填筑、逐层压实，但坝体
的沉陷仍然是不可避免的。当坝基为土基时，沉
陷值将更大。
过大的沉陷将会降低坝顶的设计高程；而不均匀
的沉陷将使坝体产生纵向、横向和各种走向的裂
缝，危及坝身安全。观测资料表明，竣工后的坝
体沉陷仍可达到坝高的0.5%～1.0%左右。
因此，在设计坝顶高程时应适当考虑预留沉陷
目前世界上最高的水坝为塔吉克斯坦的罗贡土石 坝，坝高335m。
我国已建的最高土石坝为小浪底土石坝，坝高 154m，在建的水布垭面板堆石坝高达233m。在本世纪， 我国将发展更高的土石坝。
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全世界高坝中土石坝的比例变化
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各种坝型建设情况
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江西东津 88.5m
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兴山古洞口 118m
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二、结构特点及优缺点
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•水中填土坝:
水中填土坝是将易于崩解的土料分层倒 入静水中，依靠土体自身重量和运输工 具压实而成。施工时，一般在施工仓面 上用堤埝围埂分格，并在格中灌水倒土 逐层填筑。
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缺点： 1、坝身一般不能溢流，需另设溢洪道； 2、施工导流不如混凝土坝方便； 3、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 。
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四、土石坝组成及设计要求
1、土石坝组成
坝身
防渗体
排水设备
护坡
坝身是土石坝的主体，坝的稳定主要靠它维持； 防渗体的作用是防止渗透破坏和减少渗透水量；
25.01.20部20 竣工。水布垭的面板堆石坝是目前世界上最高的面板堆石坝。
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水 布 垭 水 利 枢 纽 基 本 资 料
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姆里卡水电站位于印度尼西亚爪哇岛中部的塞拉尤 (Serayu)河上。主坝为心墙土石坝，最大坝高110m。
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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。
南美 印 度 629
998 日本 1484
欧洲（含俄 罗斯） 1918
其他 2778
美国 4694
中国 17475
世界土石坝按国家或地区分类统计图
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小浪底土石坝
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水布垭面板堆石坝
水布垭枢纽总工期8年，自从2019年正式开工，工程于2019年12月底全
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浙江省鄞(yín)县它山堰
它山堰是甬江支流鄞江上修建的御咸蓄淡引水灌溉枢纽工程。 位于浙江省宁波市西南，唐代大和七年（公元833年）由县令王 元玮创建。
筑堰前，海潮可沿江上溯章溪，因海水倒灌使耕田卤化，城市用 水困难。在鄞江上游出山处的四明山与它山之间，用条石砌筑一 座上下各36级的拦河溢流坝。这座坝平时可以下挡咸潮，上蓄溪 水，供鄞西平原七乡数千顷农田灌溉，并通过南塘河供宁波城使 用。为防止洪水涌入城市。宋代（公元960年～公元1279年）至 清代（公元1644年～公元1911年）时都对工程进行维修。
值— (1.0%)H。
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三、土石坝的优缺点
优点：
（1）筑坝材料可以就地取材，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。
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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
为了保持坝坡稳定，需设置较平缓的上、下游坝 坡。因此，应根据地形、地质条件和筑坝材料等 因素选择适宜的坡。
2使5.01.2坝020 体：保证安全稳定、经济合理。
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3．抗冲性能差
坝体材料是松散的颗粒：
当洪水漫过坝顶时，水流必然会携带土粒流 失，从而引起坝体局部破坏或整体溃决。
例如，1975年8月，我国淮河上游两座土坝，因
为此，应设置防渗和排水措施，以减少水库的渗漏损失
和保证坝坡的稳定性。
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2．土石坝的局部失稳定破坏形式
土石坝是松散的土石料填筑，坝体剖面需要做成 上、下游边坡较平缓的梯形断面。
由于由松散颗粒组成，其失稳是以局部坝坡坍塌 的形式出现。
当坝坡太陡或土体的抗剪强度指标较小时，在渗 透压力和土体上部重力的作用下，局部坝坡土体 （包括坝基土体）将向坡外滑移，简称滑坡。
溢洪道泄洪能力不足发生洪水漫顶而溃坝。
由于波浪的作用，必然导致坡面土料的流失 和坍塌，削弱坝体剖面尺寸，对坝体稳定不利。
设计中，要求：
1）坝体应有足够的超高
2）坝坡应有相应的防冲措施。
25.301.）2020 保证泄洪措施有足够的泄洪能力。
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4．坝体沉陷量大
坝体材料是松散的颗粒：
由于坝体土料、石料之间的孔隙存在，坝体是可
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•定向爆破堆石坝:
这种坝型是在坝肩山体的预定位置开挖洞室，埋 放炸药，引爆后使土石料按照物体平抛运动的轨 迹抛到预定的设计位置，完成大部分坝体填筑， 再经过加高修复而形成的坝型。
这种筑坝方法由于爆破力很大，可能造成坝址附 近地质构造破坏等方面问题，因而，一般采用较 少。我国已建成这种土坝或堆石坝约有40余座， 最高的有陕西石砭峪水库大坝，坝高82.5m，广 东乳源南水电站的主坝，坝高81.3m。
近二十多年来，随着大型碾压机械的采用，使得 这种坝型得到最广泛的应用。本章将重点介绍这 种坝型的设计。
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•冲填式土石坝:
水力冲填坝是利用水力和简易的水力机械完成土料开 采、运输和填筑等主要工序而筑成的坝型。具体地说， 是用高压水枪驱动高压水流向料场的土料喷射冲击， 使之成为泥浆，然后通过泥浆泵和输浆管把浆液输送 到坝体预定位置分层淤积、沉淀、排水和固结后形成 的坝型。
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•2、按施工方法分： •碾压式土石坝； •冲填式土石坝； •水中填土坝； •定向爆破堆石坝。
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碾压式土石坝:
用堆石或砂砾石分层碾压填筑成坝体。
它具有透水性好，抗震性能强，排水性好，地震 时不会产生孔隙水压力，不会液化或坝坡失稳。 施工导流方便，坝体可过水。施工受雨季影响小， 可分期施工的优点。
占总溃坝的% 30 25 13 15 5 7 5
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1）具有足够的断面维持坝坡的稳定。 边坡稳定和坝基稳定是土石坝安全的基本保证。 施工期、水库水位降落以及地震作用在坝坡的荷 载和土石料的抗剪强度指标都将发生变化，应分 别计算。
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2、设置良好的防渗和排水设施以控制渗流。
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西北口面板堆石坝作为“七五”国家重点科技攻关的试验坝，结合实际工程做 了大量科研工作，并用之于工程实际。1988年4月23日至26日浇筑第一块面板 试验块，获得成功，随后将此项成果移交给施工单位，在1989年3-6月份浇筑 其余各块，却出现严重裂缝事故，基本上呈水平走向，贯穿整个面板条块。当 时引起一些人对面板坝的疑虑，甚至有的面板坝工程提出更改坝型的问题，影 响了面板坝的声誉。经过多次调查分析论证，认为其主要原因是原材料使用不 当，25.施01.2工020 工艺不严格，以及未及时养护等，只要认真对待，还是可以解决的16 。
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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。
压缩的。
尽管在筑坝时要求分层填筑、逐层压实，但坝体
的沉陷仍然是不可避免的。当坝基为土基时，沉
陷值将更大。
过大的沉陷将会降低坝顶的设计高程；而不均匀
的沉陷将使坝体产生纵向、横向和各种走向的裂
缝，危及坝身安全。观测资料表明，竣工后的坝
体沉陷仍可达到坝高的0.5%～1.0%左右。
因此，在设计坝顶高程时应适当考虑预留沉陷
目前世界上最高的水坝为塔吉克斯坦的罗贡土石 坝，坝高335m。
我国已建的最高土石坝为小浪底土石坝，坝高 154m，在建的水布垭面板堆石坝高达233m。在本世纪， 我国将发展更高的土石坝。
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全世界高坝中土石坝的比例变化
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各种坝型建设情况
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二、结构特点及优缺点