土石坝第七节 土石坝的构造
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较低处的面板，当周边缝张开或面板出现裂缝时，能自动淤堵恢复防 渗性能，1B为盖重区可填充任意料，对1A起保护作用。在多泥沙河 流上，可利用天然淤积物来形成1区。设置1区造价增加不多，对加 强防渗却十分有利。但若水库发生渗漏，设置1区后难以查漏，维修 不便。故有些坝不设1区，运行情况也很好。
◆2区为垫层区
排水和反滤层对于土石坝的安全运行十分重要。
第十一节 堆石坝
一、发展的三个阶段
(1) 初期阶段：自19世纪中至1940。以抛wenku.baidu.com为主，辅以高压水枪 冲实。密实度差，沉降和水平位移量都较大，施工期的沉降量可达 坝高的5％，竣工后沉降量仍有坝高的1％～2％，给堆石体的防渗 结构造成困难。
(2) 过渡阶段：1940年至1965年。由于土力学、土工试验技术以 及碾压设备的进步，采用土质防渗体的心墙堆石坝和斜墙堆石坝有 了较大的发展。碾压密实的堆石体的变形显著降低，而设计施工良 好 的 土 质 防 渗 体 则 具 有 较 好 的 适 应 变 形 的 能 力 。 这 一 时 期 200 ～ 300m级高土石坝的建设促进了高效率重型碾压机具的发展，特别 是大型振动碾的出现及其应用于堆石的压实，使堆石填筑质量大大 提高，可容许使用过去认为质量较差的石料填筑坝体。
◆3区为堆石区——承受水荷载的主要支撑体 3A为过渡区；3B为主堆石区；3C远离面板，主要起稳定坝
坡的作用，可用任意料填筑，为下游次堆石区。E为可变动的 主堆石区与下游次堆石区的过渡区，其扩展角经综合考虑坝料 特性及坝高等因素后加以选定。3D为下游护坡，3F为排水区， 各区坝料的渗透性宜从上游向下游增大，并应满足水力过渡要 求。用砂砾石料填筑的坝体分区与之类似。
下游护坡：干砌石，碎石、或砾石护坡，厚约0.3m。对气候适 宜地区的粘性土均质坝也可采用草皮护坡，草皮厚约5～10cm。
三、坝体排水和反滤层
排水的作用：控制和引导渗流，降低浸润线，加速孔隙水压力 的消散，以增强坝体的稳定，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。
反滤层的作用：保护渗流出口，防止坝体和坝基发生管涌、流 土等渗流变形的最直接和最有效的工程措施。
坝体分区实例
浙江梅溪面板坝坝体材料分区图(坝高40m)
贵州洪家渡面板坝坝体材料分区图(坝高179.5m)
云南那兰面板坝坝体材料分区图(坝高109m)
新疆察汗乌苏面板坝坝体材料分区图(坝高110m)
甘肃九甸峡面板坝坝体材料分区图(坝高136.5m)
（3）粘土斜心墙
斜心墙位置介于心墙和斜墙之间。斜心墙是为了克服 直立心墙产生拱效应和斜墙对坝体变形敏感的缺点而发 展起来的。它既保留了心墙坝有较陡的上游边坡，又保 持了斜墙坝下游边坡较陡且稳定性好的优点，还可节省 工程量。斜心墙可改善坝体的应力状态和避免防渗体开 裂。斜心墙的上游坡一般在1:0.4~1:1.0之间，下游坡 一般在1:0.1~1:0.5之间。目前有较多超高土石坝采用 斜心墙，例如美国的渥洛维尔坝(坝高224m)和加拿大 买加坝(坝高244m)都是斜心墙土石坝。
第七节 土石坝的构造
一、防渗体
1.土质防渗体
土质防渗体的主要型式是心墙和斜墙。K＜1×10-5cm/s。 确 定 心 墙 或 斜 墙 防 渗 体 厚 度 的 原 则 ： 墙 厚 T≥H/ ［ J ］ ， 即 J≤ ［J］，同时还要考虑土料质量和施工条件综合确定厚度。 （1）粘土心墙 粘土心墙防渗效果好，但抗剪强度低，施工受气候影响大。所以， 过于宽厚的心墙对稳定和施工都不利，但过薄也不利于抗渗稳定、 抗裂和抗震。 规范规定：心墙［J］≤4。 底厚：厚心墙= （0.3 ~ 0.5）H；薄心墙=（0.15 ~ 0.2）H。 顶厚：≮3m。 心墙坡比：1：0.15～1：0.3；厚心墙可达1：0.4～1：0.5。
二、坝顶和护坡
1.坝顶 防浪墙：墙顶高于坝顶1.00~1.20m。用浆砌石或
钢筋混凝土筑成，墙底应和坝体中的防渗体紧密连接。 坝顶面：向两侧或一侧倾斜，作成2％～3％的坡度。 坝顶照明：常设。
黄金坪水电站沥青混凝土心墙坝坝顶结构
2. 护坡
上游护坡：干砌石、浆砌石或堆石，近年来砼板、沥青砼、钢 筋混凝土板护坡使用得也不少。浆砌石和混凝土板类的护坡必须 设置排水孔。砌石、堆石护坡下面应设置砂土、碎石或砾石垫层， 一般砂土垫层厚度15~30cm，卵砾石和碎石垫层厚度30~60cm。
(1) 材料分区 硬岩堆石料填筑的坝体分区：迎水面为砼面板F；然后从
上游向下游方向划分为垫层区、过渡区、主堆石区、下游 次堆石区；在周边缝下游侧设置特殊垫层区；100m以上 高坝，还宜在面板上游面底部设置上游铺盖区及盖重区。
◆1区为上游防渗铺盖区 1A用防渗土料碾压填筑或水下抛填，其作用是覆盖周边缝及高程
2A直接位于面板下部，为面板提供均匀而可靠的支撑，并将库 水压力较均匀地传给堆石体，同时又缓和其下游堆石体变形对面板 的影响，以改善面板内部应力状态。垫层区应具有较高的变形模量， 足够的抗剪强度、弱透水性和渗透稳定性，可发挥第二道防渗的作 用。在周边缝下游侧设置特殊垫层区2B，对周边缝及其附近面板 上铺设的堵缝材料及水库泥沙起反滤作用，以防流失。
墙顶高程：▽墙顶＝▽正常蓄水+（0.3～0.6）m 或▽墙顶＝▽设计洪水+（0.3～0.6）m 且▽墙顶≮▽校核洪水
墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且≮1m。
心墙两侧与坝壳之间应设置足够厚度的反滤层或过渡层，其作用是粒径逐
步过渡以改善坝体应力分布和反滤排水保护心墙土料免遭流失。
云南糯扎渡砾石土心墙堆石坝(澜沧江，高261.5m)
（2）粘土斜墙
底厚(垂直于斜墙下游坡)：［J］＝5。 顶厚：≮3m。 斜墙坡比：内坡不陡于1：2；外坡不陡于1：2.5。 墙顶高程：▽墙顶＝▽正常蓄水+（0.6～0.8）m
▽墙顶＝▽设计洪水+（0.6～0.8）m 且▽墙顶≮▽校核 斜墙顶部及斜墙上游坡面保护层厚度：不小于当地冻土或干 燥深度；且≮1m，常用2～3m。保护层材料常用砂砾石、卵石 或碎石等筑成。 斜墙下游或上下游与坝壳接触之间应设置反滤层或过渡层。
◆2区为垫层区
排水和反滤层对于土石坝的安全运行十分重要。
第十一节 堆石坝
一、发展的三个阶段
(1) 初期阶段：自19世纪中至1940。以抛wenku.baidu.com为主，辅以高压水枪 冲实。密实度差，沉降和水平位移量都较大，施工期的沉降量可达 坝高的5％，竣工后沉降量仍有坝高的1％～2％，给堆石体的防渗 结构造成困难。
(2) 过渡阶段：1940年至1965年。由于土力学、土工试验技术以 及碾压设备的进步，采用土质防渗体的心墙堆石坝和斜墙堆石坝有 了较大的发展。碾压密实的堆石体的变形显著降低，而设计施工良 好 的 土 质 防 渗 体 则 具 有 较 好 的 适 应 变 形 的 能 力 。 这 一 时 期 200 ～ 300m级高土石坝的建设促进了高效率重型碾压机具的发展，特别 是大型振动碾的出现及其应用于堆石的压实，使堆石填筑质量大大 提高，可容许使用过去认为质量较差的石料填筑坝体。
◆3区为堆石区——承受水荷载的主要支撑体 3A为过渡区；3B为主堆石区；3C远离面板，主要起稳定坝
坡的作用，可用任意料填筑，为下游次堆石区。E为可变动的 主堆石区与下游次堆石区的过渡区，其扩展角经综合考虑坝料 特性及坝高等因素后加以选定。3D为下游护坡，3F为排水区， 各区坝料的渗透性宜从上游向下游增大，并应满足水力过渡要 求。用砂砾石料填筑的坝体分区与之类似。
下游护坡：干砌石，碎石、或砾石护坡，厚约0.3m。对气候适 宜地区的粘性土均质坝也可采用草皮护坡，草皮厚约5～10cm。
三、坝体排水和反滤层
排水的作用：控制和引导渗流，降低浸润线，加速孔隙水压力 的消散，以增强坝体的稳定，并保护下游坝坡免遭冻胀破坏。
反滤层的作用：保护渗流出口，防止坝体和坝基发生管涌、流 土等渗流变形的最直接和最有效的工程措施。
坝体分区实例
浙江梅溪面板坝坝体材料分区图(坝高40m)
贵州洪家渡面板坝坝体材料分区图(坝高179.5m)
云南那兰面板坝坝体材料分区图(坝高109m)
新疆察汗乌苏面板坝坝体材料分区图(坝高110m)
甘肃九甸峡面板坝坝体材料分区图(坝高136.5m)
（3）粘土斜心墙
斜心墙位置介于心墙和斜墙之间。斜心墙是为了克服 直立心墙产生拱效应和斜墙对坝体变形敏感的缺点而发 展起来的。它既保留了心墙坝有较陡的上游边坡，又保 持了斜墙坝下游边坡较陡且稳定性好的优点，还可节省 工程量。斜心墙可改善坝体的应力状态和避免防渗体开 裂。斜心墙的上游坡一般在1:0.4~1:1.0之间，下游坡 一般在1:0.1~1:0.5之间。目前有较多超高土石坝采用 斜心墙，例如美国的渥洛维尔坝(坝高224m)和加拿大 买加坝(坝高244m)都是斜心墙土石坝。
第七节 土石坝的构造
一、防渗体
1.土质防渗体
土质防渗体的主要型式是心墙和斜墙。K＜1×10-5cm/s。 确 定 心 墙 或 斜 墙 防 渗 体 厚 度 的 原 则 ： 墙 厚 T≥H/ ［ J ］ ， 即 J≤ ［J］，同时还要考虑土料质量和施工条件综合确定厚度。 （1）粘土心墙 粘土心墙防渗效果好，但抗剪强度低，施工受气候影响大。所以， 过于宽厚的心墙对稳定和施工都不利，但过薄也不利于抗渗稳定、 抗裂和抗震。 规范规定：心墙［J］≤4。 底厚：厚心墙= （0.3 ~ 0.5）H；薄心墙=（0.15 ~ 0.2）H。 顶厚：≮3m。 心墙坡比：1：0.15～1：0.3；厚心墙可达1：0.4～1：0.5。
二、坝顶和护坡
1.坝顶 防浪墙：墙顶高于坝顶1.00~1.20m。用浆砌石或
钢筋混凝土筑成，墙底应和坝体中的防渗体紧密连接。 坝顶面：向两侧或一侧倾斜，作成2％～3％的坡度。 坝顶照明：常设。
黄金坪水电站沥青混凝土心墙坝坝顶结构
2. 护坡
上游护坡：干砌石、浆砌石或堆石，近年来砼板、沥青砼、钢 筋混凝土板护坡使用得也不少。浆砌石和混凝土板类的护坡必须 设置排水孔。砌石、堆石护坡下面应设置砂土、碎石或砾石垫层， 一般砂土垫层厚度15~30cm，卵砾石和碎石垫层厚度30~60cm。
(1) 材料分区 硬岩堆石料填筑的坝体分区：迎水面为砼面板F；然后从
上游向下游方向划分为垫层区、过渡区、主堆石区、下游 次堆石区；在周边缝下游侧设置特殊垫层区；100m以上 高坝，还宜在面板上游面底部设置上游铺盖区及盖重区。
◆1区为上游防渗铺盖区 1A用防渗土料碾压填筑或水下抛填，其作用是覆盖周边缝及高程
2A直接位于面板下部，为面板提供均匀而可靠的支撑，并将库 水压力较均匀地传给堆石体，同时又缓和其下游堆石体变形对面板 的影响，以改善面板内部应力状态。垫层区应具有较高的变形模量， 足够的抗剪强度、弱透水性和渗透稳定性，可发挥第二道防渗的作 用。在周边缝下游侧设置特殊垫层区2B，对周边缝及其附近面板 上铺设的堵缝材料及水库泥沙起反滤作用，以防流失。
墙顶高程：▽墙顶＝▽正常蓄水+（0.3～0.6）m 或▽墙顶＝▽设计洪水+（0.3～0.6）m 且▽墙顶≮▽校核洪水
墙顶保护层厚度：不小于当地冻土或干燥深度；且≮1m。
心墙两侧与坝壳之间应设置足够厚度的反滤层或过渡层，其作用是粒径逐
步过渡以改善坝体应力分布和反滤排水保护心墙土料免遭流失。
云南糯扎渡砾石土心墙堆石坝(澜沧江，高261.5m)
（2）粘土斜墙
底厚(垂直于斜墙下游坡)：［J］＝5。 顶厚：≮3m。 斜墙坡比：内坡不陡于1：2；外坡不陡于1：2.5。 墙顶高程：▽墙顶＝▽正常蓄水+（0.6～0.8）m
▽墙顶＝▽设计洪水+（0.6～0.8）m 且▽墙顶≮▽校核 斜墙顶部及斜墙上游坡面保护层厚度：不小于当地冻土或干 燥深度；且≮1m，常用2～3m。保护层材料常用砂砾石、卵石 或碎石等筑成。 斜墙下游或上下游与坝壳接触之间应设置反滤层或过渡层。