第4 章 水工建筑物 土石坝 1-2

土石坝(earth and rockfill dam)

授课内容

第一节概述

•一、土石坝及其优缺点

•二、土石坝的类型

•三、土石坝的发展

•四、土石坝的工作特点与设计原则

授课内容

第二节土石坝的剖面设计和构造

•一、土石坝剖面的基本尺寸•二、坝体防渗设施

•三、坝体排水设备

•四、护坡和坝顶构造

授课内容

第三节土石坝的筑坝材料

•一、土石坝筑坝土料设计的任务

•二、筑坝材料的选择

•三、土石料填筑标准设计

第四节土石坝的渗流分析

•一、土石坝渗流分析的目的

•二、土石坝渗流计算的方法

•三、土石坝抗渗稳定验算

•四、防止渗透破坏改善渗透稳定性的工程措施

授课内容

第五节土石坝的稳定分析和沉陷校核

•一、土石坝滑坡滑动面的基本类型•二、稳定分析方法

•三、稳定分析的计算情况和安全系数•四、抗剪强度指标确定

•五、提高坝坡抗滑稳定的工程措施•六、沉降计算

授课内容

第六节土石坝的裂缝控制及地基处理

•一、土石坝裂缝的成因和种类•二、设计阶段裂缝控制

•三、裂缝处理

•四、土石坝地基处理

授课内容第七节面板堆石坝

•一、面板堆石坝的发展

•二、面板堆石坝的特点

•三、设计原则

•四、面板堆石坝的构造

第一节概述

一、土石坝及其优缺点土石坝是土坝与堆石坝的总称。

利用坝址附近的土石料填筑而成的挡水建筑物。又称“当地材料坝”。

100

36235

总计

1.4489 支墩坝 4.41592 拱坝11.54180 重力坝8

2.729974 土石坝% 已建坝数量坝型

世界土石坝按国家或地区分类统计图

中 国17475

欧洲（含俄罗斯）1918

日 本1484美 国4694

印 度998

南 美629其 他2778

世界最高的土石坝：罗贡坝(335m，塔吉克斯坦)

中国最高的土石坝：小浪底(154m)

（中国建成的最高面板堆石坝，清江水布垭，233m）小浪底土石坝

结构特点：

散粒体结构，稳定靠土体的抗剪强度来控制；

只会出现局部滑动而失稳，不会出现整体滑动失稳或倾

覆失稳问题；

坡度大，断面大，体积大。

-11-

优点：

1 筑坝材料就地取材，造价低；

2 适应地基变形能力强；

3 施工方法灵活，技术简单；

4 结构简单，工作可靠，维护方便。

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。

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)

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

（2）分区坝－由不同渗透特性的料区组成

分区坝：

心墙坝

——把防渗体放在坝体中部，断面比均质坝小。

斜墙坝

——把防渗体放在靠近上游坝面处，有效降低坝体浸润线，但适应地基变形的能力比心墙坝差。易产生纵向裂缝，抗震性能不如心墙坝。

土石混合坝

——土石各占相当比例；越靠近防渗体，土料性能越接近防渗体。

心墙坝

——把防渗体放在坝体中部，断面比均质坝小。

土质材料心墙坝人工材料心墙坝

斜墙坝

——把防渗体放在靠近上游坝面处，有效降低坝体浸润线，但适应地基变形的能力比心墙坝差。易产生纵向裂缝，抗震性能不如心墙坝。

土质材料斜墙坝人工材料斜墙坝

斜心墙坝

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岳城土坝

以礼河毛家村水电站（云南会泽，以礼河）主坝坝型为粘土心墙土石坝，最大坝高80.5m ，坝顶长度467m ，主要泄洪方式为隧洞。

以礼河土石坝

岳城水库（河北磁县，漳河）主坝坝型为均质土坝，最大坝高53m ，坝顶长度3570m 。主要泄洪方式岸边溢洪道，大坝特点是坝下泄洪洞（涵管）。

各种坝型的优缺点

（1）均质坝与分区坝比较

●均质坝：施工简单，适合于低坝;

●分区坝：兼用粘性土于无粘性土的优点，用于高坝能节省工程量，缩短工期，但构造和施工比均质坝复杂。

（2）心墙坝、斜墙坝、斜心墙坝比较

●心墙坝

优点：由坝身沉降导致的防渗体裂缝可能性较小，心墙与坝基及两岸防渗结合好。

缺点：心墙与坝体需同步施工，相互干扰。

●斜墙坝

优缺点与心墙坝相反。

●斜心墙坝

综合心墙坝和斜墙坝的优点，克服心墙坝可能产生的拱效应和斜墙坝对变形敏感，对改善坝体应力状态、避免裂缝有利。

三、土石坝的发展

1、概况

⑴四千多年以前；

⑵19世纪，50m；

⑶20世纪50～60年代，大型振动碾出现，高土石坝产生；

世界上高度超过300m的土石坝，一座是塔吉克斯坦的努列克坝，高317m，另一座是该国尚未完建的罗贡坝，设计高度335m。