堆石坝土石坝的坝型选择
溷凝土面板堆石坝——富有竞争力的坝型
混凝土面板堆石坝——富有竞争力的坝型世界混凝土面板堆石坝的发展历程混凝土面板堆石坝, 是以堆石或砾石为主体材料、上游以混凝土面板作为防渗体的一种土石坝型。
据美国坝工专家介绍, 用石料筑坝早在古代已有, 但一般认为, 堆石坝发源于美国的加利福尼亚州。
堆石坝的发展过程可划分为三个阶段, 即1 8 5 0 ～1 9 4 0 年, 以抛填堆石为特征的早期阶段; 1 9 4 0 ～1 9 65 年, 从抛填堆石到碾压堆石的过渡阶段; 1 9 6 5 年以后推广碾压堆石的现代阶段。
早期阶段, 在1 9 世纪中叶的1 8 7 0 年, 美国加利福尼亚人在塞拉山上, 用抛填堆石加木面板作防渗, 筑起了世界上第一座木面板堆石坝。
到1 9 0 0 年混凝土面板堆石坝成为一种典型的堆石坝。
在1 9 2 0 ～1 9 4 0 年间, 美国建成了许多3 0 米以上的面板堆石坝, 而且, 坝越来越高, 如1 9 3 1 年建成的盐泉坝, 高达1 0 0 米。
在这一阶段, 因采用抛填堆石方式, 堆石松散不密实, 坝体变形大, 混凝土面板出现裂缝严重, 导致坝体严重渗漏。
虽然安全并不成问题, 但大量渗漏是人们不希望发生的。
因此, 在本世纪4 0 年代至5 0 年代, 出现了一个停滞时期, 基本没有再修建较大的面板堆石坝。
1 9 5 8 年, 英国修建的库契坝, 首次引入了振动碾压实坝体堆石。
层厚0 . 6 米, 先用1 0 吨平碾压平, 再用3 .5 吨振动碾压实, 结果, 3 8 米高的坝只沉降了1 . 9 厘米, 从而开始了由抛填堆石向碾压堆石的过渡。
到1 9 6 5 年, 则完成了由抛填堆石到碾压堆石的过渡, 这标志着堆石坝开始进入现代阶段。
碾压堆石层厚一般不超过2 米, 用振动碾压实, 作为坝的主要结构。
薄层碾压堆石坝体密实而较少变形, 使混凝土面板的工作状况大为改善, 从而使这种坝型又重新崛起, 日益成为常用的坝型, 并向更高的坝发展。
6.4 土坝设计
一、土坝坝型选择
土坝是由土料填筑而成的挡水建筑物，它是淤地
坝和小型水库采用最多的一种坝型。土坝按土料 组合和防渗设备的位置等不同，可分均质土坝、 心墙土坝、斜墙土坝和多种土质坝等；按施工方 法的不同，又可分为碾压式土坝、水中填土坝以
及水力冲填（水坠）坝等。
1 均质土坝
用一种土料筑成的坝称为均质土坝。这种坝型的优点 是就地取材，施工简单，投资也少，对坝基条件要 求较低。缺点是由于透水性大，抗渗透破坏的能力 弱；需要平缓坝坡，因而工程量较大。
应当注意：淤地坝与蓄水灌溉的小型水库不同。
水库常用的心墙坝能够防止库水外渗，是小型水库 较好的坝型，但对淤地坝不适合。
因为这种坝型没有给地下水和坝内积水留有出路， 随着地下水的积聚，容易发生坝地土壤次生盐碱化。 因此，为了排除坝内地下水，淤地坝应选择能透水 的均质土坝等坝型，并设置反滤排水设施，以防止 坝地盐碱化，增加坝体稳定性。
2 坝地排水
淤地坝如果不给坝内地下水出路，坝地土壤易发生盐 碱化，且愈来愈严重。所以淤地坝必须设置反滤排 水设施，排泄坝内地下水，降低水位，防止坝地土 壤盐碱化。 坝地排水可由纵横排水暗渠组成，横排水暗渠设在坝 体上游坝脚处，汇集坝内地下水；纵排水暗渠设在 坝体底部，与横排水暗渠垂直，或顺水流方向成一 定锐角，其末端与坝趾排水体相连，将横排水暗渠 中的水排至下游坝外。纵横排水暗渠的条数可根据 地下来水量的大小、坝地大小及沟底比降等因素确 定。排水暗渠的结构形式与坝趾堆石排水体相似。
ΔH—相邻两层坝面间高差，m。
（2）
1 V S1 S 2 H 2
（3）
V C H 3bL L H m1 m2 L 2L
土石坝设计的知识点
土石坝设计的知识点土石坝是一种常见的水利工程结构，常用于水库、水电站、农田灌溉等领域。
它由堆积而成的土石材料组成，通过合理的设计和施工技术，能够有效地防止水流冲刷和渗漏，起到调节水流、灌溉和发电的作用。
以下是土石坝设计中的几个关键知识点。
一、坝型选择在土石坝设计中，坝型的选择是至关重要的。
常见的土石坝有重力坝、矮板坝、拱形坝等。
不同的坝型适用于不同的地质条件和水利工程要求。
例如，重力坝适用于坝址地质条件好、安全要求高的场合；矮板坝适用于地质条件较差、坝体高度较低的场合；拱形坝适用于两岸峡谷较陡峻的场合。
在选择坝型时，需要综合考虑地质、工程和经济等因素。
二、坝体稳定性分析土石坝的稳定性是设计中的核心问题之一。
稳定性分析主要包括坝体的抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性等方面。
通过应力分析、滑动体分析和位移分析等方法来评估坝体的稳定性，并采取相应的措施来保证坝体的安全稳定。
常见的增加坝体稳定性的方法包括设置坝体排水系统、改善坝基地基条件等。
三、泄洪设计泄洪是土石坝的重要功能之一。
泄洪设计需要根据工程需求、洪水特征和坝型特点等因素进行合理的规划。
泄洪设计的主要目标是通过合理的泄洪能力和泄洪结构，确保坝体的安全稳定，同时控制泄洪流量和速度，保护下游的人民生命财产安全。
对于大型土石坝，泄洪系统通常包括溢流坝段、泄洪洞和底泄洪排等。
四、渗流和防渗结构设计渗流问题在土石坝设计中也是需要考虑的重要环节。
土石坝的设计应该充分考虑坝体中的渗流和渗透问题，以避免坝前渗漏和坝体内部的渗流。
常见的防渗结构包括防渗墙、排渗管和渗水帷幕等。
通过合理的设计和施工，有效地防止渗漏，保证坝体的稳定性。
五、抗震设计土石坝作为一种重要的水利工程结构，其抗震性能的设计至关重要。
抗震设计需要根据地震活动性、坝址地质条件和工程要求等因素进行，以确保土石坝在地震发生时能够抵抗震荡力，保证工程的安全稳定。
抗震设计的常见方法包括增加坝体的自重、提高坝体的渐进抗滑能力和采取防震加固措施等。
凤庆县大摆田水库沥青混凝土心墙堆石坝设计
凤庆县大摆田水库沥青混凝土心墙堆石坝设计摘要：水库蓄水水源工程枢纽建筑物主要由拦河坝、溢洪道、导流输水放空隧洞等组成，其中，拦河坝相比其他建筑物体量大、投资高，往往是整个枢纽建筑物的关键和核心部分，坝体设计的合理与否直接决定项目成败及影响经济效益。
本文结合项目实际情况，通过方案比选、分析论证，最终设计沥青混凝土心墙堆石坝作为大摆田水库挡水建筑物。
关键词：拦河坝；比选；结构布置；标准；分析计算1.项目概况大摆田水库径流区属澜沧江流域澜沧江水系，位于澜沧江二级支流岔河中上游。
水库总库容1032.7万m3，工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等，设计灌溉面积2.949万亩。
枢纽建筑物由沥青混凝心墙堆石坝、溢洪道、导流输水放空隧洞组成。
2.坝轴线选择水库选定坝址位于岔河中上游草坝河与酒房河交汇口附近，河道长度630m。
该河段河床开阔，左岸坡趋于顺直，基岩局部出露，左岸坡发育中型古滑坡，滑坡体量36万m3，右岸为凸出的山脊，基岩普遍出露，右岸地质条件较左岸好。
靠坝址下游侧河道急剧转，且右岸地形坡度较陡，不具备布置枢纽建筑物的条件；两支流以上不具备兴建满足规划区用水要求的水库。
经对枢纽建筑物详细布置分析，坝址具备布置枢纽建筑物并满足建库蓄水条件的坝轴线位于河床高程1590.00～1592.00m、河段长116m的范围，但该河段左岸部分被Ⅱ号滑坡体覆盖，要完全避开滑坡体难于实现。
因此，为最大限度避开滑坡体对大坝影响，确保工程安全，本阶段选择不同的上、下两坝轴线进行比选。
经枢纽布置，对两坝轴线在地形地质条件、基础处理、施工条件、安全风险和工程投资等方面进行比较，比较结果详见下表。
表1上、下坝轴线方案综合比较表综上所述，下坝轴线区域断层F39穿过下游坝基，左岸分布中型古滑坡体，断层破碎带上部清除处理可能扰动滑坡体，坝体左右岸均存在高边坡，滑坡体和高边坡处理难度和代价都都特别大，存在不可控因素，安全风险大，且上坝轴线较下坝轴线节省投资3824.39万元。
土石坝1
步比较工程量、工期、造价及施工难度，最后选定技
201术9/10上/23 可靠，经济上合理水的工坝建筑型物 。
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The end !
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位于陕西泾水，用
于郑国渠引水，高 30m，是世界第一座 土石大坝。
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郑国渠坝遗址
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后获得格拉茨工业大学的学士和博士学 位。获得过9个名誉博士学位，受过多 种奖励。唯一得到过4次美国土木工程 师学会最高奖——诺曼奖的杰出学者。
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各种坝型最高的水库土石坝统计表
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三. 土石坝设计的基本要求
1、具有足够的断面，以维持坝坡稳定； 2、设置良好防渗和排水措施以控制渗流； 3、设计合理，防止有害裂缝的发生； 4、坝顶不能溢流，泄洪建筑物具有足够的泄洪 能力； 5、采取适当构造措施，抗冲刷，并增加坝体的 耐久性。
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工程所在地区的自然条件非常复杂，最高气温达40℃，最低 气温－31℃，无霜期一般在180～230天，坝的施工是在极严酷的 环境中进行的。 工程于1976年开工。
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努列克坝（Nurek Dam）
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第一章 坝型选择及枢纽布置概述
第二章坝型选择及枢纽布置概述坝型的选择与枢纽布置密切相关。
针对同一坝址可能有不同的坝型和枢纽布置方案。
必须根据枢纽综合利用要求，结合地形、地质，水利，等条件，拟定出不同坝型的各种枢纽布置方案，进行比较，然后才能选择出最好的坝型和相应的枢纽布置合理位置。
2.1 坝型选择2.1.1 坝型的选择坝型选择是大坝设计中的首要问题，它直接关系到整个枢纽的工期、投资和工程量。
地形、地质、气候、坝高、筑坝材料、施工以及运行条件等都是影响坝型选择的重要因素。
水利枢纽中的拦河坝的型式主要有：重力坝、支墩坝、拱坝、土石坝及新型坝型如碾压混凝土坝等。
根据本地形、地质条件和材料储备情况对以上坝型进行分析比较，选择出最适合的坝型。
（1）重力坝重力坝的特点：对地形地质条件的适应性能较好；坝体结构比较简单；坝体抗冲刷能力很强；材料用量多，坝内压应力较低，材料强度不能充分发挥；由于坝体与地基的接触面大，所以受到扬压力也大，对稳定不利；坝体体积大，浇筑混凝土方量较多，混凝土水化热高，散热条件差等特点。
较高的混凝土重力坝要求建在岩性地基上，本工程地基承载能力较低，地质条件差、已知弱风化岩与混凝土之间的摩擦系数较小，必然要求增加断面面积以求稳定，导致了工程量的增加；其次，用来拌和混凝土的砂砾石料只从距离坝址10~15km的料场运输，导致运输费用大大增加，工程造价，不经济也不合理，因此不宜选用建造重力坝。
（2）支墩坝支墩坝是由支墩和所支承的上游挡水盖板所组成。
支墩坝结构较复杂，本身应力较高，对地基要求也很高，尤其是连拱坝不能适应不均匀的地基变形，对地基要求更为严格，支墩坝的侧向稳定性差，如受到垂直于河流方向的地震，其抗侧向倾覆能力较差。
而本工程地基强度低，且不完整，易产生不均匀沉陷，且坝区有7级地震。
所以本工程不选用支墩坝的型式。
（3）拱坝拱坝结构特点：拱坝是三面固结于基岩上的空间壳结构，拱向上游凸出，且不设永久性分缝，是高次超静定结构。
水利水电工程中的土石坝设计与施工要点
水利水电工程中的土石坝设计与施工要点水利水电工程是人类利用水资源进行能源开发和供水的重要举措，其中土石坝作为一种常见的大坝类型，在工程的设计和施工中起着重要的作用。
土石坝是利用土石等自然材料进行堆筑，形成一个坝体来阻止水流并储备水资源的工程。
本文将介绍土石坝设计与施工的要点。
1. 土石坝的选择与类型在进行土石坝设计之前，需要先进行河流形态、地理和地质条件的详细调查。
根据地形、土壤类型、坝址附近的地质结构等因素进行评估，选择适合的土石坝类型。
常见的土石坝类型有重力坝、拱形坝、抗滑坝等。
不同类型的土石坝适用于不同地质条件，以确保坝址的稳定性和坝体的安全性。
2. 坝体的稳定性分析坝体的稳定性是土石坝设计与施工的核心问题之一。
在设计过程中需要进行坝体的稳定性分析，考虑坝体的自重、抗滑稳定、坝基的承载能力等因素。
采用现代计算机模型和数值分析方法，结合相应的地质勘察数据，对坝体进行全面的力学分析，确保坝体在各种工况下的稳定性。
3. 坝体材料的选择与堆筑土石坝的坝体主要由土石等材料堆筑而成，选择合适的材料对坝体的稳定性和工程质量至关重要。
一般情况下，选择粘土、砂土、碎石等可堆积性好的材料作为坝体的主要材料。
在堆筑过程中，需要合理控制施工层数和坝体的坡度，确保堆筑过程中不会发生塌方、滑坡等问题。
4. 溢洪道与泄洪能力土石坝在面临大型洪水时，需要通过溢洪道和泄洪能力来确保坝体的安全和洪水的顺利排放。
设计中需要充分考虑洪水来水量、泄洪能力、溢洪道的布置等因素，制定合理的设计方案。
在施工过程中，需要确保溢洪道的防渗性和结构的稳定性，以保证坝体在大洪水冲击下的安全性。
5. 坝基处理与渗透控制土石坝的坝基处理是确保坝体稳定性的关键步骤之一。
在设计和施工中，需要针对不同地质条件采取相应的坝基处理措施。
常见的处理方式包括灌浆、加固等，以提高坝基的承载力和渗透控制能力。
在施工过程中，需要对坝基的处理进行严密监控，确保处理效果符合设计要求。
土坝1 坝型选择
碾压式土石坝可在以下三类基本坝型中选择：均质坝、土质防渗体分区坝、人工材料防渗体坝。
坝型选择应综合考虑下列因素，经技术经济比较后确定。
(1) 坝高高坝宜采用土质防渗体分区坝，低坝可采用均质坝。
岩基上高度200m以下的坝宜优先考虑钢筋混凝土面板坝。
(2) 筑坝材料料场开采的或枢纽建筑物开挖材料的种类、性质、数量、位置和运输条件。
(3) 坝址区地形地质条件。
(4) 施工导流、施工进度与分期、填筑强度、气象条件、施工场地、运输条件和初期渡汛等施工条件。
(5) 枢纽布置、坝基处理型式、坝体与泄水引水建筑物等的连接。
(6) 枢纽的开发目标和运行条件。
(7) 土石坝以及枢纽的总工程量、总工期和总造价。
对Ⅱ级及其以下的低坝，可采用土工膜防渗体坝。
下图介绍近些年来国内外建成后运行良好的一些坝的实例。
图1为冀01土坝主坝，长3750m，高51.5m，副坝长2100m，高28.5m，填筑方量2800万m3。
图1 冀01土坝图2为毛家村土坝，坝高80.5m，填筑方量690万m3，坝长467m，河床覆盖33m厚砂砾石冲积层，渗透系数1×10-2cm/s，采用混凝土防渗墙，墙厚95cm。
基岩为玄武岩，防渗墙嵌入半风化岩0.5m。
图2 毛家村土坝图3为横山土坝，填筑土石方109.3万m3，坝高48.6m，坝长310m。
图3 横山土坝图4为昭平台土坝。
图4 昭平台土坝河槽段土坝，坝高34m，坝长2170m。
坝基覆盖层厚8~17m，河槽段为砂卵石，台地段顶部为重粉质壤土，以下为砂卵石。
基岩为花岗岩、云煌岩和石英岩。
斜墙和铺盖为中、重粉质壤土，设计干重度为17KN/ m3，总强度指标内摩擦角14.6°，凝聚力33KPa，渗透系数1.3×10-6~6.4×10-6cm/s。
坝体为中、粗砾质砂和砂卵石填筑，相对密度为0.8~0.85，内摩擦角34°。
图5为甘01土石坝，坝高101m，坝顶长300m，填筑方量395万m3。
土石坝施工技术要点全总结
土石坝施工技术要点全总结土石坝是一种靠土石材料堆砌而成的大坝构造，它具备成本低、易于施工等优点，因此在水利工程中得到广泛应用。
土石坝施工技术的关键在于保证坝体的安全性、稳定性和密实性。
下面将对土石坝的施工技术要点进行详细的总结。
一、坝体选择与布局1.选择合适的坝址：要考虑地质条件、水力条件和工程经济性，并进行详细的地质勘察和工程地质条件评价。
2.确定坝型和布置：要根据坝址特点采用合适的坝型，如土石坝可分为常见土石坝、心墙坝和卵石坝等，同时确定坝顶高程和坝体长度等。
二、坝体建设工艺1.挖台阶：在坝基上挖取一定深度的台阶，并将台阶上部土方料推到坝身一侧，形成倾斜堆石坡。
2.石台阶建设：在坝基台阶上，从坝底向上铺石，选择合适的石块进行石台阶的铺砌，使之夯实，形成一个坝体的稳定基础。
3.坝体剖面建设：根据设计要求，按顺序堆石夯实，一般采用上层、下层夯实法，即先夯实下面一层，在搭建上层，保持坝体的稳定性。
4.坝顶施工：完成坝体夯实后，对坝顶进行修整，确保坝顶平整、流向合理，并进行密实处理。
三、坝体夯实工艺1.湿夯法：坝体土石混合料加水充分搅拌后直接夯实。
优点是施工速度快，坝体孔隙率低，但受天气条件和水分控制影响较大。
2.干夯法：将坝体土石混合料晾晒至一定干度后夯实。
优点是坚实耐久，施工过程不受天气影响，但施工周期较长。
3.湿干夯结合法：先进行湿夯，使土石混合料形成初步的稳定形态，然后再进行干夯。
具备夯实效果好、孔隙率低等优点。
四、坝体裂缝控制1.夯实质量控制：通过夯实频率和夯击能量的控制，保证坝体的夯实质量，减少坝体内部和表面的裂缝。
2.排水系统建设：适时设置排水管道，加强坝体内部和坝底的排水能力，避免积水对坝体的影响。
3.调整过程监测：在工程施工过程中，根据调整过程监测结果及时调整施工和夯实工艺，避免坝体出现不均匀沉降等问题。
五、坝体的消力与排水系统建设1.坝体表面排水：设置坝体表面排水沟或排水管道，排除雨水和洪水对坝体的冲刷和侵蚀，提高坝体的稳定性。
07-面板堆石坝解析
K水平 (1.5 ~ 3.3)K铅直
(3) 堆石体的内摩擦系数
岩石坚硬，摩擦系数大 铅直压应力增大，摩擦系数小（压碎，粒径变小）
4. 堆石体石料选择和分区
应选用新鲜、坚硬、软化系数小、抗侵蚀、抗风化能力强的岩石。
1区——支承面板，向堆石体均匀传递压力，有一定的抗渗能力，最重要 2区——垫层与堆石区过渡作用，重要性稍次 3区——受水压力作用较大，较重要 4区——保持坝的整体稳定、下游坡稳定，要求较低
• 由顶部向下渐增，t=a+bH a——坝顶处厚度，a=0.3m；b=0.001~0.037；H——从坝顶计算的高度
(3) 温度伸缩缝和施工缝
• 易于伸缩，减小温度应力 • 适应堆石变形，在垫层上作少量位移，减小结构应力裂缝 早先：上下向、水平向伸缩缝 现在：只有上下向伸缩缝和面板与底座间的周边缝，从上到下一条缝，便于滑模施工
阿利亚河口坝的变形
阿利亚河口坝在水库蓄水前所产生的变形占蓄水后变形总量的百分比。 可见，水库蓄水后所产生的变形主要分布在靠近上游坝趾的1/3堆石体 内，且在坝趾处最大。这与法向压应力的分布规律一致。
3. 堆石体的强度特性参数
(1) 铅直向变形模量
随高度变化而变化，顶部最小，底部最大
(2) 水平向变形模量
2. 堆石体变形的影响因素
(1) 材料的物理力学性质和粒径级配
石质坚硬？软化系数？级配良好？→变形模量较大
(2) 填筑碾压方式及其碾压密实度
振动碾压好
(3) 坝高——粗略关系（新型碾压式）
S H 3 2 S 沉降变形量，H 坝高， 经验系数
1104 3104
面板堆石坝施工土石坝施工质量控制土石坝冬季和雨季施工
沥青加热 160～190℃
称量
矿粉加热 100～160℃
称量
拌和 160～190℃
装车运输 150～180℃
铺填 130～170℃
压实 100～140℃
工缝处理。 面板混凝土浇筑宜采用无轨滑模，起始三角块宜与主面板块一定浇筑。面板混凝土宜采用跳
仓浇筑。 面板钢筋采用现场绑扎或焊接，也可用预制网片。
面板跳仓浇筑
砼面板中的双向钢筋
混凝土浇筑时，铺料要均匀，每层铺料25～30厘米。止水片周围需人工布料，防止分离。 振捣混凝土时，要垂直插入下层混凝土内5厘米。 振捣过程中，要防止振捣器触及滑模、钢筋和止水片。脱模后的混凝土要及时修整和压面。 滑模滑升时，要保持两侧同步，每次滑升距离不大于30厘米，滑升间隔时间不应超过30分钟。
砂石加热 170～200℃
称量
图4－25 沥青砼施工过程温度控制范围
施工方法：采用流水作 业，坝面准备→拌制运 输沥青砼→辅料车铺料 →斜坡碾压实
施工特点：铺填及压实 层薄，均在坡面上进行
沥青砼面板有复式断面和简式断面两种，见图4－27和4－28。防渗要求较高的工程宜采 用复式断面。
复式断面各层的作用和要求如下：
防渗底层是隔断面层的渗水由排水层引走，并将面板后渗水隔断。其厚度5～10㎝，分一层或 两层铺压。
整平胶结层是使面板与垫层结合良好，并为铺筑防渗层创造良好条件。其厚度5～10㎝，分一 层或两层铺压。
简式断面的分层除无排水层和防渗底层外，其余与复式断面相同，土石坝工程中多采用简式断 面
坝型选择设计Word版
1.4工程选址及坝型比选1.4.1坝型选择坝址区为黄土丘陵阶地，因当地土料、砂砾料、石料丰富，根据就地取材的原则，本次坝型设计选择土石坝的方案进行比较。
斜墙坝与心墙坝可在有覆盖层上的坝基修建，两种坝型造价相差不大，优缺点也无显著差别，但斜墙坝与心墙坝相比适应不均匀变形的能力和抗震性能不强，且斜墙坝防渗体的粘土用量和坝体的总工程量较大，基础处理范围较大，深度要求也较大，不经济。
故首先舍弃粘土斜墙坝。
根据工程地质条件，拟建坝型初步选择粘土心墙坝和均质土坝两种坝型。
1.4.1.1粘土心墙坝(1)坝体断面设计对于土质防渗体的心墙坝：当上游坝壳采用堆石时，常用坡率为1:1.7～1:2.7；采用土料及砂砾料时.常用坡率为1:2.5～1:3.5。
当下游坝壳采用堆石时，常用坡率为1:1.7～1:2.7；采用土料及砂砾料时.常用坡率为1:2.0～1:3.0。
由于该坝最大坝高为37.5m，大于30m，最终确定上游坝坡为1:3.0，下游设两级边坡，坡比分别为1：2、1：2.5、1：2.5。
坝顶高程410.5m，坝顶宽6.0m，长210m。
下游坝坡设二级马道，马道宽3.0m，一级马道高程398.5m，二级马道高程386.5m。
(2)防渗体设计大坝采用粘土心墙做为坝体防渗体。
根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)的规定，土质防渗体断面应满足渗透比降、下游浸润线和渗透流量的要求。
顶部的水平宽度不宜小于3.0m，防渗体应自上而下逐渐加厚，底部厚度应按土料允许渗透坡降来确定。
心墙两侧与坝壳之间应设置足够厚度的过渡层。
心墙两侧边坡多在1:0.15～1:0.3之间，心墙顶部应高出设计洪水位0.3～0.6m，且不低于校核洪水位，心墙顶部应设保护层，且不小于1.0m。
本次设计心墙位于坝体中央。
心墙顶部宽度取3m，粘土心墙坝坡的心墙坡度为1:0.2，心墙底部宽度为18m，心墙两侧设0.6m的粗砂层。
心墙顶部高程不低于校核洪水位409.15m，最终取墙顶高程409.3m，心墙顶部设1.0m厚砂砾石保护层，坝顶设20cm现浇C20砼路面，最终坝顶高程为410.5m。
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。
工程实际的各种坝型选择-非常实用
30 一天门
通山县
0.012
组合拱坝
10+22
上部 0.067
下部浆砌单曲拱,上部 定园心三铰单曲园拱
砌石拱坝
• (1) 天福庙水库
• 位于远安县苟家垭镇黄柏河东支上游，于1978年建成。水库大坝由砌石双曲溢流拱坝和左岸溢流重 力坝组成。拱坝坝顶中心角91.5°，平均半径105.5m，坝顶宽4.2m，底宽20m，坝顶全长232m， 最大坝高63.3m。拱坝顶设8m×7.4m泄洪闸4孔，左岸重力坝设13m×11.5m泄洪闸2孔，下游均采 用为差动鼻坎挑流消能。重力坝兼做拱坝传力墩，坝顶长57m（其中溢流段长32m），最大坝高 45.3m，沿水流方向长63.5m。
线型双曲拱坝
75.6
0.230 1988.10
省内首座双曲拱坝
18 观音坪
宣恩县
0.1288
混凝土拱坝
110
0.173
芭蕉河 19
二级
鹤峰县
0.2428 浆砌石双曲拱坝
66.0
0.235 1999.10
拱圈采用二心园弧，拱 冠梁采用三段圆弧
20 长丰
长阳县
0.0397 浆砌石双曲拱坝
60.5
0.235 1999.10
利川市
12 峡口
南漳县
13 罗坡坝 恩施市
14 马渡河 桃花山
15 一级
五峰县 鹤峰县
库容 亿 m3 34.7 0.863 3.43 4.99 0.2625 0.1923 0.4338
0.294
0.692
0.2657
0.351 1.36 0.8705 0.2463 0.1453
坝型
混凝土重力拱坝， 拱顶以上不灌浆。
玉龙喀什水利枢纽工程坝型选择及混凝土面板堆石坝设计
玉龙喀什水利枢纽工程坝型选择及混凝土面板堆石坝设计彭卫军【摘要】文章通过对国内外部分高坝相关数据的统计分析以及混凝土面板堆石坝和碾压混凝土重力坝的综合技术经济比较,论证了混凝土面板堆石坝对新疆玉龙喀什水利枢纽工程区建设条件的适应性,阐述了在9度地震设防的大温差寒冷地区建设230 m级高混凝土面板堆石坝的工程难点、技术风险和在设计、施工中的应对措施,从而对其他工程进行坝型选择并促进相关坝型的推广运用提供参考和借鉴.【期刊名称】《黑龙江水利科技》【年(卷),期】2016(044)005【总页数】8页(P57-64)【关键词】强震区;230m级;混凝土面板堆石坝;水利枢纽【作者】彭卫军【作者单位】新疆水利水电勘测设计研究院,乌鲁木齐830000【正文语种】中文【中图分类】TV64玉龙喀什水利枢纽工程是和田河支流玉龙喀什河山区河段的控制性水利枢纽工程，为Ⅱ等大(2)型工程。
最大坝高229.5m。
工程洪水标准按500 a一遇设计，5 000 a(土石坝)和2000年(混凝土坝)一遇校核，相应洪峰流量为2164 m3/s、2784 m3/s和2537 m3/s。
坝址处河谷呈“V”型，正常蓄水位2170m时，河谷宽约440m。
坝址区岩性主要为灰黑色的二云母石英片岩，片理产状30～55°NW∠20～30°，岩体较完整。
坝址区地质构造不发育，断层规模较小。
本工程大坝建设条件具有以下特点：1)工程区地处寒冷地区，降水量少，日照和蒸发强烈，温差较大，气候条件对坝型的选择存在一定影响。
2)洪水以融雪型洪水为主，洪峰和洪量不大。
3)坝址场地的地震基本烈度为Ⅷ度。
设防标准对壅水建筑物取基准期100 a内超越概率P100为0.02，相应基岩峰值加速度为350.5gal。
地震烈度较高，坝型选择必须满足抗震需要。
4)坝址地形和工程地质条件较好，可满足多数坝型的建设要求。
5)天然骨料储量不大，但存在合适的人工骨料料场。
07-面板堆石坝
三、设计要求 1.堆石体的变形特性
① ② ③ ④ 堆石体承受上部堆石的重量不断增加 堆石体材料的蠕变特性 堆石料有一定的浸水软化特性 挡水后，库水压力使靠上游1/3的堆石体内法向 压应力有较大增加，产生变形 ⑤ 地震时，堆石体产生突然性变形（地震反应）
上述变形，一部分在堆石体施工期发生，另一部分在水库蓄水后逐 渐发生。一般，面板在堆石体施工完成后才浇筑，因而，在面板浇 筑之前已完成的变形不影响面板的运行；而蓄水后产生的变形会影 响面板的运行。
二、特点
① 面板设于堆石体上游面，整个坝体都受力，水压力的铅直 分力有助于坝的稳定，坝体工程量是土石坝中最小的。 ② 高密度的堆石体变形小，面板的抗裂防渗有保障，，坝的 稳定安全度也是很高的，即使面板少许漏水，也不会危及 堆石体的稳定和坝的安全。 ③ 面板兼起防浪护坡的作用，经济合理。 ④ 面板在上游面，便于检修，即使不放空水库，也便于潜水 检修。 ⑤ 无粘性土料施工，干扰小，气候影响小，可全年施工。 a. 面板对基础沉降很敏感，须重视坝基缺陷处理。 b. 面板抗漂浮物冲击、抗严寒冰冻、抗环境水侵蚀作用性能 稍差。 c. 抗震性能稍差。
CH.7 面板堆石坝（facing rock-fill dam） 一、发展
属于土石坝，有150年的历史，可分为3个阶段。 (1) 第一阶段（1850~1940年），填筑高度不断增加，25m~100m 坝型：刚性防渗体的抛填式堆石坝（钢筋混凝土面板/木面板，少数为沥 青混凝土面板；高架栈桥上自卸卡车或侧卸火车抛石） 代表：美国，盐泉（Salt Spring）坝，高100m ，1931年建成 (2) 第二阶段（1940~1960年），土力学及土工技术发展 坝型：粘性土料作防渗斜墙或心墙（高塑性、适应堆石体变形的能力好） 代表：因兰德（Inland）斜墙堆石坝，斯蒂文斯（Stevens）心墙堆石坝 (3) 第三阶段（1960~今），振动碾问世，滑模技术产生 坝型：钢筋混凝土面板堆石坝 代表：美国，新埃克斯奇格（New Excheguer）坝，高150m，1966年 巴西，阿利亚河口（Fozdo Areia）坝，高160m，1980年 澳大利亚，塞萨纳（Cechana）坝，高110m，1971年 我国于80年代开始建造，西北口（ 95m ），天生桥一级（180m）
浅谈水利工程中堤坝建设选择分析
浅谈水利工程中堤坝建设选择分析本文阐述了水利工程中常见堤坝的分析，水利堤坝的建设事关地方水利安全，事关国民经济建设和经济社会发展的可持续发展具备显著的战略地位。
在水利工程施工中，堤坝的安全性是决定水利工程的关键因素。
前言我国的堤坝的种类繁多，本文主要是对我国常筑堤坝重力坝、拱坝、土石坝分类进行详细的分析及建设堤坝需注意的相关问题。
1.重力坝的分类1.1从坝高来看，可以根据坝的高度，将重力坝分为三类，分别是低坝、中坝、高坝。
坝高小于30米的为低坝，坝高30-70米为中坝，大于70米的为高坝。
在同一坝段内，坝基最低面到坝顶路面的高度就是坝高。
1.1.1建设重力坝应注意的问题坝的高度越大，坝的设计要求就越高，施工就越难操作。
因此，不同高度的坝的设计要求和内容往往是不相同的，对于同一设计规格来讲，在低坝中可能还能适用，而高坝设计中却出现问题。
1.2从筑坝材料来看，目前国内使用的筑坝材料有混凝土和砌石两种，所以，按材料来分，坝又分为混凝土重力坝和砌石重力坝。
重力坝的建筑要求往往比较高，大都用混凝土建造。
而砌石重力坝往往出现在国内的中小型工程中，该工艺的的砌石技术简单易学，不需要较多的水泥量，既可以利用机械施工，也可以实现人工操作。
1.3从泄水条件来看，根据重力坝顶部溢流与否，又可以将重力坝分为溢流与非溢流两种类型。
一座重力坝的坝顶往往溢流，其余坝段则不会发生不溢流，我们把溢流和不溢流的部分分别称为称为溢流坝段和挡水坝段。
1.3.1重力坝特点重力坝的断面比较大，利用这一特点，可以为坝顶溢流创造优越的条件，同时也有利于坝内设里泄水管道，进而降低整个枢纽工程的工程量以及造价，减少资金投入。
因而，不利用坝身泄水而另作溢洪道或放水设备的作法是基本没有的。
坝身的过水能力可能会出现不足的现象，此时则需要利用其他泄水设备来起辅助作用，帮助其放水。
1.4从断面结构来分析，对重力坝的特定工作特点而言，为了改善其工作条件，也进行了坝体的断面结构的优化处理，从而使原始的实体重力坝向宽缝重力坝、空腹重力坝、梯形重力坝等先进的类型转变。
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三、钢筋混凝土面板堆石坝的构造
1．堆石体 堆石体是主体部分，其可划分为：垫层区（2A区）、过
渡区（3A区）、主堆石区（3B区）和次堆石区(3C区)。
面板
2A 3A
1A 1B
A 3A
1.4 1
1.4 1
3C 2
1
3B
B
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图5-42 堆石坝分区示意图
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（1）垫层区
一、概述
面板堆石坝是以堆石体作为支承，以钢筋混凝 土、沥青混凝土作为防渗体的一种坝型。堆石 体是坝的主体，对坝体的强度和稳定条件起决 定性作用，因而要求由新鲜、完整、耐久、级 配良好的石料填筑。
1970年以后，由于大型振动碾薄层碾压技术的 应用，使堆石坝的密实度得到充分提高，从而 大幅降低了堆石坝的变形，加上钢筋混凝土面 板结构在设计上改进.
垫层区应选用质地新鲜、坚硬且耐久性较好的石料， 可采用经筛选加工的砂砾石、人工石料或者由两者混 合掺配。高坝垫层料应具有连续级配，一般最大粒径 为 80 ～ 100mm ， 粒 径 小 于 5mm 的 颗 粒 含 量 为 30 ％～50％，小于0.075mm的颗粒含量应少于8％。 垫层料经压实后应具有内部渗透稳定性、低压缩性、 抗剪强度高，并应具有良好的施工质量。垫层施工时 每层铺筑厚度一般为0.4～0.5m，用10t振动碾碾压4 遍以上。对垫层上游坡面，由于重型振动碾难于碾压， 因此对上游坡面还应进行斜坡碾压。
另外，混凝土面板上游铺盖区（1A区）可采
用粉土、粉细砂、粉媒灰或其他材料填筑；上
13 游盖重区（1B区）可采用渣料填筑；
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2．防渗面板的构造
（1）钢筋混凝土面板
采用钢筋混凝土面板作为防渗体，在堆石坝 中应用较多，少量土坝也有采用。下面介绍钢 筋混凝土面板的构造要求。
钢筋混凝土面板要求下游非粘性土坝体必须具 有很小的变形，而面板本身也应能够适应坝体 的相对变形。为此，钢筋混凝土面板在坝体完 成初始变形后铺筑最为理想。
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在坝顶上游侧设置钢筋混凝土防浪墙。 防浪迎水面高4～6m，背水面高于坝顶 1.0～1.2m，底部与面板间应做好止水 连接，如图5-41所示。对于低坝也可采 用与面板整体连接的低防浪墙结构。
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图5-41 面板堆石坝坝顶构造
防浪墙 面板
1.00～1.20 细部 4
3、对地形地质和自然条件适应性较混凝土坝强， 可建在地质条件略差的坝址上，且施工不受雨天 影响，对温度变化的敏感度也比混凝土坝低得多；
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面板堆石坝与其他坝型相比有如下主要特 点
4、方便机械化施工，有利于加快施工工 期和减少沉降，随着重型振动碾等大型 施工机械的应用，克服了过去堆石坝抛 填法沉降量很大的缺点；
钢筋混凝土面板防渗体主要是由防渗面板和 趾板组成，如图5-43（a）所示。面板是防渗 的主体
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要求面板具有符合设计要求的强度、不透水性和耐久 性。面板底部厚度宜采用最大工作水头的1%，考虑施 工要求，顶部最小厚度不宜小于30cm。
的位移。
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（2）过渡区
过渡区介于垫层与主堆石区之间，起过渡作用， 石料的粒径级配和密实度应介于垫层与主堆石区 两者之间。由于垫层很薄，过渡区实际上是与垫 层共同承担面板传力。此外，当面板开裂和止水 失效而漏水时，过渡区应具有防止垫层内细颗粒 流失的反滤作用，并保持自身的抗渗稳定性。过 渡区石料粒径要求可比垫层材料适当放宽，最大 粒径一般为300～400mm。该区水平宽度可取 3～5m，分层碾压厚度一般为0.40～0.5m。
目前，面板堆石坝已成为大坝中一种重要坝型。
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面板堆石坝与其他坝型相比有如下主要特 点
1、就地取材，在经济上有较大的优越性，除了 在坝址附近开采石料以外，还可以利用枢纽其他 建筑物开挖的废弃石料；
2、施工渡汛问题比土坝较为容易解决，可部分 利用坝面溢流渡汛，但应做好表面保护措施；
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（4）次堆石区
下游次堆石区承受水压力较小，其沉降和变形 对面板变形影响也一般不大，因而对填筑要求 可酌情放宽。石料最大粒径可达1500mm， 填筑层厚1.5～2.0m，用10t振动碾碾压4遍。 下游次堆石区在坝体底部下游水位以下部分， 应采用能自由滤水、抗风化能力较强的石料填 筑；下游水位以上部分，宜使用与主堆石区相 同的材料，但可以采用较低的压实标准，或采 用质量较差的石料，如各种软岩料、风化石料 等。
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（3）主堆石区
主堆石区为面板坝堆石的主体，是承受水 压力的主要部分，它将面板承受的水压力 传递到地基和下游次堆石区，该区既应具 有足够的强度和较小的沉降量，同时也应 具有一定的透水性和耐久性。该区石料应 级配良好，以便碾压密实。主堆石区填筑 层厚一般为0.8～1.0m，最大粒径应不超 过600mm，用10t振动碾碾压4遍以上。
5、坝身不能泄洪，施工导流问题较混 凝土坝难予解决，一般需另设泄洪和导 流设施。
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二、钢筋混凝土面板堆石坝的剖面尺 寸
1．坝顶要求 面板堆石坝一般为梯形剖面，其坝顶
宽度和坝顶高程的确定与土坝类似，其 中坝顶宽度除了应参考土坝的要求外， 还应兼顾面板堆石坝的施工要求(浇筑面 板时有工作面和进行滑模设备的操作)， 一般不宜小于5m。
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垫层区
垫层上下游之间水平宽度应根据坝高、地 形确定，垫层顶部水平宽度一般可采用 3～4m，向下逐渐加宽。坝高100m以下 的面板堆石坝，为了简化施工也可考虑采 用上下等宽的垫层。
对于周边缝附近的特殊垫层区，可以采用
最大粒径小于40mm且内部稳定的细反滤
料，经薄层碾压密实，以尽量减少周边缝
1.4
3B
1
3C
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2．坝坡
面板堆石坝的坝坡与石料性质、坝高及地 基条件有关，设计时可参考类似工程。
对于采用抗剪强度高的堆石料，上、下 游坝坡在静力条件下均可采用堆石料的天 然休止角对应的坡度；因此一般采用 1:1.3～1:1.4。对于地质条件较差或堆石体 填料抗剪强度较低以及地震区的面板堆石 坝，其坝坡应适当放缓。