河海大學水利水工建筑物復試

本文格式為Word版，下載可任意編輯——河海大學水利水工建筑物復試土石壩

一、土石壩得以廣泛應用和發(fā)展的主要原因（優(yōu)點）是：

(1)可以就地、就近取材、節(jié)省大量水泥、木材和鋼材，減少工地的外線運輸量。(2)能適應各種不同的地形、地質(zhì)和氣候條件。

(3)大容量、多功能、高效率施工機械的發(fā)展，提高了土石壩故施工質(zhì)量，加快了進度，

降低了造價，促進了高土石壩建設的發(fā)展。

(4)由于巖土力學理論、試驗手段和計算技術(shù)的發(fā)展，提高了大壩分析計算的水平，加

快了設計進度，進一步保障了大壩設計的安全可靠性。

缺點：（1）壩體不能泄流，需另開溢洪道（2）施工導流不便，增加了工程造價

（3）壩體斷面大，涂料填筑質(zhì)量易受氣候影響，給施工帶來不便，甚至延長工期，

增加造價

二、土石壩的類型

依照土料在壩身內(nèi)的配置和防滲體所用的材料種類，碾壓式土石壩可分為以下幾種主要類型：

(1)均質(zhì)壩。壩體主要由一種土料組成．同時起防滲和穩(wěn)定作用。

(2)土質(zhì)心墻壩。由相對不透水或弱透水土料構(gòu)成中央防滲體．而以透水土石料組成壩殼

(3)土質(zhì)斜去墻壩。由相對不透水或弱透水土料構(gòu)成上游防滲體，而以透水土石科作為下游支撐體

(4)多種土質(zhì)壩。壩體由多種土料構(gòu)成，以細粒土料建成中央或靠近上游的防滲體．壩體其它部位則由各種粗粒土料構(gòu)成

(5)人工材料心墻壩。中央防滲體由瀝青混授土或混凝土、鋼筋混凝土構(gòu)成，壩殼由透水或半透水土石料組成

滲流分析的水力學方法和流網(wǎng)法

(一)水力學方法

水力學方法可用來近似確定浸潤線的位置，計算滲流流量、平均流速和坡降。(二)流網(wǎng)法

流網(wǎng)法是一種圖解法。四、土壩的滲流變形及其防護(一)滲流變形形式

(1)管涌。指壩體和壩基土體中部分顆粒被滲流水帶走的現(xiàn)象。

(2)流土。指在滲流作用下，粘性土及均勻無粘性土體被浮動的現(xiàn)象。

(3)接觸沖刷。指細粒土(砂土或粘土)與粗粒土交界面上，細粒土被滲流水沖動發(fā)生破

壞的現(xiàn)象。此時滲流方向與交界面平行。

土石壩的防滲設計在于選擇好筑壩土料以及壩的防滲結(jié)構(gòu)形式、過渡區(qū)和排水反濾等，以防止?jié)B流變形對壩的危害。

防滲體用以控制滲流，減小逐出坡降和滲流量。過渡區(qū)用以實現(xiàn)心墻或斜墻等防滲體與壩殼土料的可靠連接，并防止?jié)B流變形。反濾則是實現(xiàn)壩體、壩基與排水的連接，防止管涌與流土。

(二)滲流變形的防護標準

(1)管涌。取決于土的顆粒組成和滲流坡降。

(2)流土。

土石壩的穩(wěn)定分析

一、概述

作為穩(wěn)定分析基礎的土的強度與破壞理論，目前獲得比較廣泛應用的是摩爾一庫倫理論，摩爾認為，土體主要發(fā)生剪切破壞，破壞面上法向應力?和剪應力?之間存在一定的函數(shù)關(guān)系

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土的抗剪強度有兩種計算方法：總應力法與有效應力法。三、穩(wěn)定分析方法

(一)簡單條分法——瑞典圓弧法

瑞典圓弧法假定土坡失穩(wěn)破壞可簡化為一平面應變問題，破壞滑動面為一圓弧形面，將面上作用力相對于圓心形成的阻滑力矩與滑動力矩的比值定義為土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。計算時將可能滑動面以上的土體劃分成若干鉛直土條，略去土條間相互作用力的影響

(二)簡化的畢肖普(Bishop)法．

簡單條分法不滿足每一土條力的平衡條件，一般使計算出的安全系數(shù)偏低，為使問題可解，畢肖普假設可略去土條間的切向力xi，，故稱簡化的畢肖普法

(三)折線滑動面與復式滑動面的穩(wěn)定分析

無粘性土的壩坡：心墻壩的上、下游壩坡、斜墻壩的下游壩坡、斜墻的上游保護層以及保護層連同斜墻的滑動，常形成折線形的滑動面。四、提高土石壩抗滑穩(wěn)定性的工程措施

1、壩腳加壓重或放緩壩坡2、加強防滲導滲措施3、加固地基

三、反濾料、過渡料及排水材料應采用質(zhì)地致密堅硬，具有高度抗水性相抗風化能力的材料，風化料一般不能用作反濾料。宜盡用自然砂礫料篩選。沒有自然砂礫料時宜選用抗水性和抗風化性能力強的母巖材料

土石壩的構(gòu)造

一、防滲體

(一)土質(zhì)防滲體

防滲體：是指這部分土體比壩殼其他部分更不透水，它的作用是控制壩體內(nèi)浸潤線的位置．并保持滲流穩(wěn)定。

防滲體的主要結(jié)構(gòu)形式為心墻和斜墻。心墻和斜墻的厚度，決定于土料的容許坡降。

防滲體頂部在靜水位以上,心墻、斜墻與壩殼和截水槽與壩基透水層之間．以及下游滲流逸出處，都必需設置反濾層。(二)瀝青混凝土防滲墻

瀝青混凝土具有較好的塑性和柔性，滲透系數(shù)約為10-7一10-10cm/s，所以防摻和適應變形的能力均較好．產(chǎn)生裂縫時，有一定的自行愈合的功能，而且施工受氣候的影響也小，故適于用作土石壩的防滲體材料。瀝青混凝土防滲體可作成斜墻或心墻。

二、壩頂和護坡(一)壩頂

壩頂可采用碎石、單層砌石、瀝青或混凝土路面。(二)護坡

上游護坡的常用形式為砌石或堆石

土石壩下游壩面除排水棱體外需全部護砌。為避免雨水漫流沖刷壩坡坡面三、壩體排水和反濾層

土石壩滲流控制的基本原則是防、排結(jié)合，排水和反濾是其重要的組成部分。

排水的作用是：

①控制和引導滲流，降低浸潤線，加速孔隙水壓力消散，以加強壩的穩(wěn)定②保護下游壩坡兔遭凍脹破壞。

反濾層作用：濾土排水，保護滲流出口，防止壩體和壩基發(fā)生管涌、流土等不利滲透變形。

(一)壩體排水

(1)棱體排水。又稱濾水壩趾，它是在下游壩腳處用塊石堆成的棱體

1）、注意：棱體與壩體以及土質(zhì)地基之間均應設反濾層。在棱體上游坡腳處應盡量避免出現(xiàn)銳角。

2）、特點：①可降低浸潤線，②壩坡凍脹和滲透變形，③防止保護下游壩腳不受尾水淘刷④支持壩體和增加壩體穩(wěn)定⑤石料用量大，費用高，檢修困難。

3）、適用：較高的土壩及石料較多的地區(qū)。(2)貼坡排水。又稱表面排水，

1）、形式：用一二層堆石或砌石加反濾層直接鋪設在下游壩坡表面．不伸入壩體的排水設施

2）、優(yōu)缺點：構(gòu)造簡單，用料節(jié)省，施工便利，易于檢修。但不能降低浸潤線，且易固冰凍而失效。（3）褥墊排水：

1)用塊石、礫石平鋪在靠下游側(cè)的壩基上

2）特點：下游無水時，能有效降低浸潤線，有助于壩基排水，但對不均勻沉降的適應性較差，當下游水位高于排水設備時，降低浸潤線的效果明顯降低，我國應用較少。（4）混合式排水：將上述幾種排水混合使用。

四.裂縫處理

1)對表面裂縫，先用砂土填塞，再以低塑性粘性土封填、夯實。對深度不大的裂縫，也

可將裂縫部位的土體挖除。2)對深部裂縫，可進行程漿處理。

3)對嚴重的裂縫，可在壩內(nèi)做混凝土防滲墻(參見本章第八節(jié))。

土石壩的壩基處理

處理的主要要求是：

控制滲流，減小滲流坡降，避免管涌等有害的滲流變形，控制滲流量；一、巖基處理

①當巖基上的覆蓋層較薄時，只需將防滲體座落在巖基上形成截水槽②防滲體與基巖的接觸面要求結(jié)合緊湊，一般設。

③帳幕灌漿，用以提高其不透水性、強度和完整性，減小慘流坡降，減少滲漏損失。④對斷層破碎帶等不良地質(zhì)構(gòu)造。處理方法可采用水泥或化學材料灌漿、混凝土塞、混凝土防滲墻，或加寬心墻，加設防滲鋪蓋，作好排水反濾等．用以阻截滲流，防止管涌和溶蝕。

二、砂礫石壩基處理

1、砂礫石地基特點：承載力一般也是足夠的；而且壓縮性不大。

在砂礫石地基上建壩的主要問題是進行滲流控制，解決方法是做好防滲和排水，2、主要措施：

1）粘土截水墻；①深度由透水層決定②寬度由滲流坡降決定

當壩基砂礫石層不太深厚時，截水槽是最為常用而又穩(wěn)妥可靠的防滲設施。2)砼防滲墻；深厚砂礫石地基采用混凝土防滲墻是比較有效和經(jīng)濟的防慘設施3）帷幕灌漿；4）防滲鋪蓋

用粘性土料修筑鋪蓋與壩身防滲體相連接，并向上游延伸至要求的長度，也是土石壩常用的防滲設施。鋪蓋的作用是延長滲徑（不能完全截斷滲流），從而使壩基滲漏損失和滲流坡降減小至容許范圍以內(nèi)。

5）下游排水減壓設施6）蓋重反壓

三、細砂、軟粘土和濕陷性黃土壩基處理

1、細砂等易液化土壩基⑴砂土層薄時：①挖除

②在易液化土層的人工加密措施中，對淺層土進行表面振動加密

⑵砂土層較厚：

①對深層土則以振沖、強夯等方法較為經(jīng)濟和有效。②用上下游截水墻或板樁封閉③砂井：在壩址處降低滲透壓力2、軟粘上壩基

必需做時可采用以下措施

①對埋藏淺的軟粘