《土石坝稳定计算》PPT课件.ppt

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1、 第三章第三章 土石坝土石坝第四节第四节 土石坝的稳定计算土石坝的稳定计算第五节第五节 土料选择与填土标准确定土料选择与填土标准确定第六节第六节 土石坝的地基处理土石坝的地基处理第七节第七节土石坝与坝基、岸坡土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接及其他建筑物的连接第四节第四节 土石坝的稳定分析土石坝的稳定分析一、概述一、概述二、土料抗剪强度指标的选取二、土料抗剪强度指标的选取三、坝坡稳定计算工况和安全系数的采用三、坝坡稳定计算工况和安全系数的采用四、坝坡稳定分析方法四、坝坡稳定分析方法土石土石坝由松散体构成，剖面大，是局部由松散体构成，剖面大，是局部坝坡滑坡滑动。常常见几种滑裂形式：几种滑裂形式

2、：（1 1）曲）曲线滑滑动面面滑滑动面面为曲曲线面。近似面。近似圆弧：分弧：分析析时以以圆弧面代替。弧面代替。（2 2）直）直线或折或折线滑滑动面面这种滑种滑动面多数面多数发生在非生在非粘性土料的粘性土料的坝坡。坡。（3 3）复合滑）复合滑动面面当当坝基表面有基表面有软弱弱夹层时，滑，滑动面上部呈弧形滑面上部呈弧形滑动、下部能呈直、下部能呈直线滑滑动的复合滑的复合滑动形式。形式。第四节第四节 土石坝的稳定分析土石坝的稳定分析一、概述一、概述1 1确定抗剪确定抗剪强度指度指标的的计算方法算方法抗剪抗剪强度指度指标的的计算方法有算方法有总应力法和有效力法和有效应力法力法对于各种于各种计算工况，土的

3、抗剪算工况，土的抗剪强度都可采用有效度都可采用有效应力力法按下式确定：法按下式确定：对于粘性土在施工期或于粘性土在施工期或库水位降落期（中、低水位降落期（中、低坝），），也可用也可用总应力法，按下式确定：力法，按下式确定：土体的抗剪土体的抗剪强强度度 孔隙水孔隙水压力；力；不排水剪的不排水剪的总总强强度指度指标标；固固结不排水剪的不排水剪的总强度指度指标。二、土料抗剪强度指标的选取二、土料抗剪强度指标的选取2 2抗剪抗剪强度指度指标的的测定方法及定方法及仪器使用器使用规定筑定筑坝土料土料的抗剪的抗剪强度度应采用三采用三轴仪测定。定。IIIIII级中低中低坝，可用直剪，可用直剪仪 慢剪慢剪试验测

4、有效有效强度指度指标对于于K10-7cm/SK10-7cm/S土：允土：允许采用直剪采用直剪仪按快剪或固按快剪或固结快剪快剪。二、土料抗剪强度指标的选取二、土料抗剪强度指标的选取11坝坡坡稳定定计算工况算工况 稳定定计算算的的目目的的:验算算坝坡坡的的稳定定性性。控控制制坝坡坡稳定定应按如下几种工况按如下几种工况进行核算：行核算：（1 1）正常运用条件）正常运用条件11）上游正常蓄水位与下游相）上游正常蓄水位与下游相应的最低水位或上的最低水位或上游游设计洪水位与下游相洪水位与下游相应的最高水位的最高水位时，形成，形成稳定渗流期的上、下游定渗流期的上、下游坝坡；坡；22）水）水库水位从正常蓄水位

5、或水位从正常蓄水位或设计洪水位正常降洪水位正常降落到死水位的上游落到死水位的上游坝坡。坡。三、坝坡稳定计算工况和安全系数的采用三、坝坡稳定计算工况和安全系数的采用（2 2）非常运用条件）非常运用条件1 1）施工期的上、下游）施工期的上、下游坝坡；坡；2 2）上上游游校校核核洪洪水水位位与与下下游游相相应最最高高水水位位可可能能形形成成稳定渗流期的上、下游定渗流期的上、下游坝坡；坡；3 3）水水库水水位位的的非非常常降降落落，即即库水水位位从从校校核核洪洪水水位位降降至死水位以下或大流量快速泄空的上游至死水位以下或大流量快速泄空的上游坝坡。坡。（3 3）非常运用条件）非常运用条件正常运用水位遇地

6、震的上、下游正常运用水位遇地震的上、下游坝坡。坡。2 2稳定安全系数的采用定安全系数的采用按按照照我我国国碾碾压式式土土石石坝设计规范范，当当用用计及及条条块间作作用用力力的的计算算方方法法时，坝坡坡稳定定安安全全系系数数应不不小小于于表表3-113-11规定定的的数数值；当当采采用用不不计条条块间作作用用力力时，对I I级坝正正常常运运用用：，其其他他情情况况应比表比表3-113-11规定的数定的数值减少减少8%8%。圆圆 弧弧 法法瑞典圆弧法瑞典圆弧法简化毕肖普法简化毕肖普法讨论与分析讨论与分析 最小安全系数确定最小安全系数确定 坝坡坡稳定定计算算:刚体极限平衡法。极限平衡体极限平衡法。极

7、限平衡稳定定分析分析时，按滑，按滑动面形状分面形状分圆弧法和滑楔法两种。弧法和滑楔法两种。四、坝坡稳定分析方法四、坝坡稳定分析方法滑楔法滑楔法无粘性土坝坡无粘性土坝坡稳定计算稳定计算斜墙与保护层一起斜墙与保护层一起滑动的稳定计算滑动的稳定计算复合滑动面的复合滑动面的坝坡稳定计算坝坡稳定计算 1圆圆弧法弧法 圆弧弧法法是是假假定定坝坡坡滑滑动面面为一一圆弧弧，取取圆弧弧面面以以上上土土体体作作为分分析析对象象。常常用用于于均均质坝、厚厚心心墙坝和和厚厚斜斜墙坝；圆弧弧法法由由瑞瑞典典人人彼彼得得森森提提出出，故故称称瑞瑞典典圆弧弧法法。该法法把把分分滑滑动体体分分若若干干土土条条，不不考考虑土土

8、条条间的的作作用用力力，把把滑滑动土土体体相相对圆弧弧圆心心的的总阻阻滑滑力力矩矩MrMr与与总滑滑动力力矩矩MTMT的的比比值定定义为坝坡坡稳定定安安全全系数。后来，系数。后来，毕肖普提出考肖普提出考虑用用。(1(1）瑞典）瑞典圆弧法弧法图3-143-14表表示示一一均均质坝坡坡滑滑动面面和和其其中中任任一一土土条条的的作作用用力力，为土土条条自自重重；及及分分别表表示示作作用用在在土土条条底底部部的的法向反力和切向阻力。法向反力和切向阻力。由由毕肖普肖普对安全系数的定安全系数的定义，对滑滑动体体进行分条。行分条。然后将各力向土条底部中心然后将各力向土条底部中心简化：化：计算极限平衡状算极限

9、平衡状态时阻滑力与滑阻滑力与滑动力比力比值K:K:SL274-2001SL274-2001新新规范的公式范的公式见P159160P159160图3-143-14表示一均表示一均质坝坡滑坡滑动面和其中任一土条的作面和其中任一土条的作用力，用力，为土条自重；及分土条自重；及分别表示作用在土条底部的表示作用在土条底部的法向反力和切向阻力。法向反力和切向阻力。计算算时:若采用，若采用，则、sin1=0.1,cos1=(1-0.1)sin1=0.1,cos1=(1-0.1)在每个滑弧在每个滑弧计算算时均均为固定固定值，可使，可使计算工作算工作简化。当端土条化。当端土条宽度度时，可将，可将该土条的土条的实

10、际高度高度换算算为等效高度等效高度h h（h=bh/bh=bh/b）进行行计算。采用算。采用总应力法力法计算算时，可在公式（，可在公式（3-363-36）中令孔隙）中令孔隙压力力u=0u=0，同同时把把cc、换成成总应力力强度指度指标即可即可导出用出用总应力法力法计算的算的瑞典瑞典圆弧法公式弧法公式.瑞典圆弧法计算示意图(2)(2)简化化毕肖普法肖普法如如图3-153-15所所示示，图中中E Ei i、E Ei+1i+1、X Xi i、X Xi+1i+1 分分别表表示示土土条条两两侧的的法法向向力力和和切切向向力力，假假设侧摩摩力力X Xi i、X Xi+1i+1=0.=0.W W为土土条条自

11、自重重，N N、T T分分别表表示示土土条条底底部部的的总法法向反力和切向反力，其余符号向反力和切向反力，其余符号见图中表示。中表示。图图3-15 3-15 简化毕肖普法简化毕肖普法国内外广泛国内外广泛应用的用的简化化毕肖普公式肖普公式:式中式中：以上式中两端均含未知量以上式中两端均含未知量KK值,需采用迭代法或需采用迭代法或试算法算法求解。可在求解。可在计算机运算。采用手工算机运算。采用手工试算算时，一般可先，一般可先假假设K=1K=1代入代入m maiai=k,=k,重复到相等重复到相等，(3(3）讨论与分析与分析11）施工期）施工期计算算计算算时，施工期的土条重，施工期的土条重为实重。地

12、下水位以上湿容重，重。地下水位以上湿容重，以下以下为浮容重。浮容重。22）稳定渗流期定渗流期计算算稳定渗流期定渗流期应采用有效采用有效应力法力法计算。式中的土条容重：算。式中的土条容重：浸浸润线至下游水位之至下游水位之间用用饱和容重。和容重。33）库水位降落期水位降落期计算算粘性土在粘性土在库水位降落期可用水位降落期可用总应力法力法计算。算。四、坝坡稳定分析方法四、坝坡稳定分析方法(4(4）最小安全系数确定（略）最小安全系数确定（略）最小安全系数的滑最小安全系数的滑动面需反复面需反复试算才能确定。粘算才能确定。粘性土由于其土粒性土由于其土粒间具有粘聚性，滑具有粘聚性，滑动面切入面切入坝体体或或

13、坝基一般都比基一般都比较深；无粘性土深；无粘性土则切入切入较浅。浅。对于均于均质（包括粘性或无粘性）的（包括粘性或无粘性）的简单坝坡，可坡，可认为最小安全系数最小安全系数对应的滑的滑动面面圆心在心在坝坡中点上坡中点上方一封方一封闭的曲的曲线形范形范围内（如内（如图3-183-18），而且只），而且只有一个极小有一个极小值点。点。对于非均于非均质多土多土层（各（各层土料土料性性质不同）的复不同）的复杂坝坡，坡，则存在着多极存在着多极值问题。下面以瑞典下面以瑞典圆弧法弧法为例介例介绍均均质单层土料土料坝坡坡寻找最小安全系数的找最小安全系数的试算方法。算方法。最小安全系数最小安全系数试算算第一步，第

14、一步，设坝脚脚B1B1点点为滑出点，在滑出点，在egeg线上任上任拟三三点点O1O1、O2O2、O3O3为圆心，分心，分别画出通画出通过B B1 1点的三个弧点的三个弧形滑形滑动面面计算算k k值，并按比例，并按比例标在在对应的的圆心位置心位置上，上，连成曲成曲线，从中找出最小，从中找出最小值K K的位置的位置O O点。点。第二步，通第二步，通过O O点取点取egeg线的垂的垂线NNNN线，在，在NNNN线上上任取三任取三圆心心O4O4、O5O5、O6O6，仿照第一步的方法，从中，仿照第一步的方法，从中求出最小安全系数求出最小安全系数K K1 1。可。可认为，该系数即系数即为通通过B1B1点的

15、最小安全系数。点的最小安全系数。第三步，根据第三步，根据坝基土基土质情况，在情况，在坝坡或坡外再坡或坡外再选B B2 2、B B3 3点点为坝坡滑出点，重复第一、第二步坡滑出点，重复第一、第二步骤，又可分，又可分别求出求出对应于于B B2 2、B B3 3点的最小安全系数点的最小安全系数K2K2、K K3 3。第四步，把第四步，把K K1 1、K K2 2、K K3 3 按比例按比例标在在对应的位置上，的位置上，连成曲成曲线，从中求出的，从中求出的k k值即可即可认为是是坝坡的最小坡的最小安全系数安全系数k kminmin。22滑楔法滑楔法无粘性土无粘性土坝坡，如心坡，如心墙坝的上、下游的上、

16、下游坝坡、斜坡、斜墙坝的的下游下游坝坡或上游保坡或上游保护层以及保以及保护层与斜与斜墙等可能形成等可能形成折折线形滑形滑动面。面。稳定分析定分析时可按滑楔法可按滑楔法计算。算。对厚斜厚斜墙坝和厚心和厚心墙坝还应按按圆弧法校核。弧法校核。图3-193-19按滑楔法按滑楔法计算算时，常将滑，常将滑动体以折点体以折点为界分界分为若干滑若干滑楔。滑楔楔。滑楔间的相互作用力方向一般按两种方向的相互作用力方向一般按两种方向拟定：定：一种是水平方向；另一种是平行于滑一种是水平方向；另一种是平行于滑动斜面，前者斜面，前者计算的算的稳定安全系数比后者小。因此，假定滑楔定安全系数比后者小。因此，假定滑楔间作用作用

17、力的方向不同，力的方向不同，对稳定安全系数的要求也不同。定安全系数的要求也不同。(1(1）无粘性土）无粘性土坝坡坡稳定定计算算以以图3-193-19所示的心所示的心墙坝上游上游坝坡坡为例，假例，假设任一任一滑滑动面面ADCADC，折点，折点D D在坡外水位附近，一般取在坡外水位附近，一般取1/31/3上上游水位附近。将滑游水位附近。将滑动土体分土体分为BCDEBCDE和和ADEADE两两块，重，重量分量分别为W W1 1、W W2 2，抗剪，抗剪强度指度指标分分别为1 1、2 2。滑楔滑楔间假假设作用力作用力P1P1按平行按平行CDCD面，面，则BCDEBCDE和和ADEADE滑滑块的极限平衡

18、方程式的极限平衡方程式为:联解两式可求出安全系数解两式可求出安全系数KK 解：首先固定水位在，取滑解：首先固定水位在，取滑动面折点面折点D D设在与上游在与上游水位附近，假水位附近，假设1 1=40=40度，度，2 2=14=14度，作出滑度，作出滑动面面ADEADE。取。取D D点垂点垂线将滑将滑动土体分土体分为DCEDCE和和ADCADC两条两条块，条条块间相互作用力按平行相互作用力按平行EDED面方向假定，并面方向假定，并计算两算两条条块土重分土重分别为W W1 1；W W2 2=16836.1KN(=16836.1KN(水上部分取湿重，水上部分取湿重，水下部分取浮重水下部分取浮重)。把

19、。把1 1、2 2、tgtg1 1、tgtg2 2代入代入式（式（3-343-34）和（）和（3-353-35）可得：）可得：联解得：解得：四、坝坡稳定分析方法四、坝坡稳定分析方法(2(2）斜）斜墙与保与保护层一起滑一起滑动的的稳定定计算算斜斜墙与与坝体接触面，是两种抗剪体接触面，是两种抗剪强度不同土料的接度不同土料的接触面。触面。计算算时，应计算两种情况：一是保算两种情况：一是保护层沿斜沿斜墙表面滑表面滑动，二是斜，二是斜墙与保与保护层一起沿斜一起沿斜墙底面滑底面滑动。前者可按无粘性土。前者可按无粘性土坝坡坡计算，后者按如下方法算，后者按如下方法计算。算。(3)(3)复合滑复合滑动面的面的坝

20、坡坡稳定定计算算如如图3-243-24所示，所示，坝坡的任一滑坡的任一滑动面面abcdabcd，其中，其中abab、cdcd为圆弧滑弧滑动面。分析的思路是将滑面。分析的思路是将滑动体分体分为三三个区域，土个区域，土块abfabf的推的推动力力为，cdecde的阻滑力的阻滑力为，分分别作用在作用在fbfb和和ecec面上，土面上，土块bcefbcef产生的阻滑力生的阻滑力为，作用在，作用在bcbc面上，建立面上，建立稳定极限平衡方程式定极限平衡方程式为:第五节第五节 土料选择与填土标准确定土料选择与填土标准确定一、筑坝材料选择一、筑坝材料选择二、土料填筑标准的确定二、土料填筑标准的确定坝址附近各

21、种天然土石料和枢址附近各种天然土石料和枢纽建筑物开挖料的建筑物开挖料的性性质、种、种类、储量、运距等因素。量、运距等因素。11筑筑坝土石料土石料选择的原的原则选择筑筑坝土石料土石料应遵循下列原遵循下列原则：（1 1）具有（或）具有（或经加工后具有）与其使用目的相适加工后具有）与其使用目的相适应的工程特性和的工程特性和长期期稳定性；定性；（2 2）就地、就近取材，减少弃料，少占或）就地、就近取材，减少弃料，少占或农田，并田，并优先考先考虑利用枢利用枢纽建筑物开挖弃料；建筑物开挖弃料；（3 3）便于开采、运）便于开采、运输和和压实。第五节第五节 土料选择与填土标准确定土料选择与填土标准确定一、筑坝

22、材料选择一、筑坝材料选择2 2坝体不同部位体不同部位对土石料的要求土石料的要求 土石土石坝材料的材料的选用范用范围越来越广泛。越来越广泛。风化料、化料、软岩、岩、砾石土均用于筑石土均用于筑坝。（1 1）防渗体）防渗体对土料的要求土料的要求:防渗土料用粘性土，防渗土料用粘性土，1)1)渗透系数要求：均渗透系数要求：均质坝应不大于不大于110110-4-4cm/scm/s，心心墙和斜和斜墙应不大于不大于110110-5-5cm/scm/s；2)2)水溶水溶盐含量：均含量：均质坝、心、心墙坝应不大于不大于3%3%；3)3)有机有机质含量（按含量（按质量量计）：均）：均质坝应不大于不大于5%5%，心心

23、墙和斜和斜墙应不大于不大于2%2%；4)4)具有具有较好的塑性和好的塑性和稳定性；定性；5)5)浸水与失水浸水与失水时体体积变化化较小。小。对冲冲积粘土、膨粘土、膨胀土，开挖、土，开挖、冻土和分散性粘土不宜土和分散性粘土不宜作作为防渗体的填筑土料。防渗体的填筑土料。红粘土、湿陷性黄土、粘土、湿陷性黄土、砾石土可用于防渗体。石土可用于防渗体。（2 2）坝壳土石料的要求壳土石料的要求p坝壳土石料壳土石料应满足排水性能好、抗剪足排水性能好、抗剪强度高、易度高、易压实和抗震和抗震稳定性良好的要求。定性良好的要求。p 料料场开采和开采和坝区开挖的砂、区开挖的砂、砾石、卵石、石料和石、卵石、石料和风化料及

24、化料及砾石均可作石均可作为坝壳的填筑材料。壳的填筑材料。p 均匀中均匀中细砂只能用于中、低砂只能用于中、低坝坝壳浸壳浸润线以上的干以上的干燥区，高燥区，高坝和地震区不宜采用和地震区不宜采用这种土料。种土料。p 下游下游坝壳壳应采用透水性能良好的土石料填筑。采用透水性能良好的土石料填筑。对软化系数低，不能化系数低，不能压碎成碎成砾石土的石土的风化石料和化石料和软岩岩宜在宜在坝壳的干燥区填筑壳的干燥区填筑。（3 3）反）反滤层、过渡渡层和排水体的要求：和排水体的要求：11）质地致密、抗水性和抗地致密、抗水性和抗风化性能化性能满足工程运用的足工程运用的技技术要求；要求；22）具有符合使用要求的）具有

25、符合使用要求的级配和透水性；配和透水性；33）反）反滤料和排水体料中粒径小于的料和排水体料中粒径小于的颗粒含量粒含量应不超不超过5%5%。反反滤料可利用天然或料可利用天然或经过筛选的砂的砂砾石料，也可采用石料，也可采用块石、石、砾石石轧制，或采用天然和制，或采用天然和轧制的混合料。制的混合料。IIIIIIV V级低低坝经论证可采用土工布作可采用土工布作为反反滤料。料。土料的填筑土料的填筑标准：准：较高密高密实度、均匀性、度、均匀性、强度度和和较小的小的压缩性，在性，在满足渗流条件和足渗流条件和坝坡坡稳定定要求下，取得要求下，取得经济合理的合理的坝体剖面。体剖面。确定填筑确定填筑标准准时，应考考

26、虑下列因素：下列因素：坝高、高、坝型、型、坝的的级别和和坝的不同部位；的不同部位；坝体填料特性：土石料的体填料特性：土石料的压实特性、参数特性、参数坝基土的基土的强度和度和压缩性；性；当地气候、当地气候、设计地震烈度和其他影响；地震烈度和其他影响；采用的采用的压实机具、施工机具、施工难易程度；易程度；不同填筑不同填筑标准准对造价的影响。造价的影响。二、土料填筑标准的确定二、土料填筑标准的确定1 1粘性土的填筑粘性土的填筑标准准我国碾我国碾压式土石式土石坝设计规范（范（SL2742001SL2742001）对粘性土的填筑粘性土的填筑标准作出如下准作出如下规定定l粘性土的填筑粘性土的填筑标准以准以

27、压实度和最度和最优含水率作含水率作为控制控制指指标:设计干容重干容重应以以击实最大干容重乘以最大干容重乘以压实度度确定确定:d=P:d=Pmaxmaxl对于于I I、IIII级坝和高和高坝的的压实度度P P应取取98%98%100%100%，IIIVIIIV级坝和中、低和中、低坝应取，取，V V级坝和低和低坝取小取小值，设计地震烈度地震烈度为8 89 9度度时取最大取最大值。l对混凝土防渗混凝土防渗墙顶部的高塑性土、湿陷性黄土，需部的高塑性土、湿陷性黄土，需根据工程根据工程实际情况确定合适的情况确定合适的压实度度.2 2砂和砂和砾石的填筑石的填筑标准准 对砂、砂砂、砂砾石等，通石等，通过击实可

28、提高其抗剪可提高其抗剪强度和减度和减小小压缩性、防止液化。性、防止液化。u 试验表明：砂表明：砂砾的的压实与与级配和配和压实功有关；填功有关；填筑筑标准准应以相以相对密度密度为设计控制指控制指标。u对于砂料，相于砂料，相对密度不密度不应低于，反低于，反滤料宜料宜为，砂，砂砾石不石不应低于。低于。u对于砂于砂砾石，根据室内石，根据室内结果整理出果整理出级配干容重配干容重相相对密度关系，以便密度关系，以便现场挖坑取挖坑取样检查。对于堆石料，宜用孔隙率于堆石料，宜用孔隙率为设计控制指控制指标，孔隙率，孔隙率宜取宜取0.2%0.2%28%28%。第六节第六节 土石坝的地基处理土石坝的地基处理 土石坝的

29、地基处理的目的土石坝的地基处理的目的一、砂砾石地基处理一、砂砾石地基处理二、软土地基处理二、软土地基处理土石土石坝优点之一是点之一是对地基适地基适应能力能力较强，在各，在各类地基地基上都可建造土石上都可建造土石坝。资料表明料表明:土石土石坝有有40%40%是因地基失事的。是因地基失事的。土石土石坝的地基的地基处理的目的理的目的：控制渗流，要求控制渗流，要求处理后的地基不理后的地基不产生渗透生渗透变形和降形和降低低坝体浸体浸润线，坝坡和坡和坝基在各种情况下均要渗透基在各种情况下均要渗透稳定，渗流量在允定，渗流量在允许的范的范围内；内；控制控制稳定，定，处理使理使坝基具有足基具有足够的的强度，不致

30、因度，不致因坝基基产生滑坡，生滑坡，软土土层不致被不致被挤出，砂土出，砂土层不不发生液化生液化等；等；控制控制变形，要求沉降量和不均匀沉降控制在允形，要求沉降量和不均匀沉降控制在允许的的范范围内（竣工后，不内（竣工后，不应大于大于坝高的高的1%1%），以免影响），以免影响坝的正常运行。的正常运行。土石坝的地基处理的目的土石坝的地基处理的目的第六节第六节 土石坝的地基处理土石坝的地基处理 一、砂砾石地基处理一、砂砾石地基处理1 1垂直截渗措施垂直截渗措施 2 2水平防渗铺盖水平防渗铺盖3 3排水减压措施排水减压措施1 1垂直截渗措施垂直截渗措施（1 1）粘土截水槽粘土截水槽 （2 2）混凝土防渗

31、墙混凝土防渗墙（3 3）灌浆帷幕灌浆帷幕第六节第六节 土石坝的地基处理土石坝的地基处理 一、砂一、砂砾石地基石地基处理理1 1垂直截渗措施垂直截渗措施明挖回填粘土成截水槽明挖回填粘土成截水槽,结构构简单、工作可靠、截、工作可靠、截渗效果好的防渗措施渗效果好的防渗措施.适用适用:砂砂砾土土层深度在深度在15m15m以内。以内。位置位置:一般一般设在大在大坝防渗体的底部（均防渗体的底部（均质坝则多多设在靠上游在靠上游1/31/31/21/2坝底底宽处），横），横贯整个河床并伸到整个河床并伸到两岸两岸尺寸尺寸:截水截水墙的底的底宽，应按回填土料的允按回填土料的允许比降确比降确定（砂壤土取，壤土，粘土

32、），一般取定（砂壤土取，壤土，粘土），一般取5m10m5m10m，最小最小宽度。度。插入相插入相对不透不透层的深度的深度应不小于不小于（1 1）粘土截水槽）粘土截水槽适用适用:砂砂砾石石层深度在深度在151580m80m，高效，高效经济的。的。优点点:施工施工进度快，造价度快，造价较低，防渗效果好。低，防渗效果好。尺寸尺寸:厚度由厚度由坝高和防渗高和防渗墙的允的允许渗透比降、渗透比降、墙体溶体溶蚀速度和施工条件等因素确定速度和施工条件等因素确定.据据经验，一般允，一般允许比比降以降以8080100100为宜，并由最大工作水宜，并由最大工作水头除以允除以允许比降比降校核校核墙的厚度。的厚度。从混

33、凝土溶从混凝土溶蚀速度考速度考虑，其在渗水作用下，其在渗水作用下带走游离走游离氧化氧化钙而使而使强度降低，渗透性增加，因此，可按其度降低，渗透性增加，因此，可按其强度度50%50%的年限的年限审核核墙体厚度。体厚度。从施工和从施工和坝高考高考虑，用冲，用冲击钻造孔，直径造孔，直径钻具最大，具最大，一般将一般将墙体厚度控制在的范体厚度控制在的范围内。内。（2）混凝土防渗墙）混凝土防渗墙防渗防渗墙顶部和底部是防渗的薄弱部位，部和底部是防渗的薄弱部位，应慎重慎重处理。理。防渗防渗墙墙顶应做成光滑的楔形，插入土做成光滑的楔形，插入土质防渗体的防渗体的深度深度为1/101/10坝高；低高；低坝应不小于，

34、并在不小于，并在墙顶填筑含填筑含水率大于最水率大于最优含水率的高塑性土区。含水率的高塑性土区。墙底底应嵌入基嵌入基岩。岩。高高坝深砂深砂砾石石层防渗防渗墙，应分析核算分析核算墙的的应力，力，为选择混凝土的混凝土的强度提供依据。度提供依据。具有足具有足够的抗渗性和耐久性，的抗渗性和耐久性，为此可在混凝土内此可在混凝土内掺入适量的粘土、粉煤灰及其他外加入适量的粘土、粉煤灰及其他外加剂。为了保了保证防防渗渗墙的施工的施工质量，量，对高高坝深砂深砂砾石石层的混凝土防渗的混凝土防渗墙、宜采用、宜采用钻孔、物探等方法做孔、物探等方法做强度和渗透性的度和渗透性的质量量检查。当砂当砂砾石石层很深或采用其他防渗

35、截水措施不可行很深或采用其他防渗截水措施不可行时，可采用灌，可采用灌浆帷幕，或在深帷幕，或在深层灌灌浆帷幕，上帷幕，上层粘粘土截水土截水墙或混凝土防渗或混凝土防渗墙等方法截渗。等方法截渗。在灌在灌浆前，先前，先对地基的可灌性和可灌何种料地基的可灌性和可灌何种料浆进行行评估，可灌性估，可灌性应通通过室内及室内及现场试验确定。确定。1 1）可灌比）可灌比M M d d8585 灌注材料中小于其灌注材料中小于其总土重的土重的85%85%所所对应的粒径，的粒径，mmmm。当当M M1515时,可灌水泥可灌水泥浆；M M1010时可灌水泥粘土可灌水泥粘土浆D D1515 受灌地受灌地层中小于中小于总土重

36、的土重的15%15%所所对应的粒径，的粒径，mmmm（3）灌浆帷幕）灌浆帷幕2 2）渗透系数）渗透系数 除了以可灌比除了以可灌比评价之外，也可用渗透系数价之外，也可用渗透系数进行行评估。估。当地基的渗透系数当地基的渗透系数 10-1 cm/s时时灌水泥灌水泥浆浆当地基的渗透系数当地基的渗透系数10-2 灌水泥粘土灌水泥粘土浆浆.所有的砂所有的砂层和砂和砂砾石石层，均可用化学，均可用化学浆材。材。帷幕厚度帷幕厚度应根据大根据大坝承受的工作水承受的工作水头和帷幕本身的渗透和帷幕本身的渗透比降确定，可按下式比降确定，可按下式计算：算：渗透系数等于渗透系数等于10-410-4-10-3 可灌超可灌超细

37、细水泥水泥浆浆.铺盖的作用是延盖的作用是延长渗径，使渗漏渗径，使渗漏损失和渗流比降减失和渗流比降减小。当小。当坝基透水基透水层深厚，用其他防渗措施深厚，用其他防渗措施经济不合不合理理时可考可考虑。特点特点:就地取材，施工就地取材，施工简单，多用于中小工程。巴基，多用于中小工程。巴基斯坦的塔斯坦的塔贝拉拉坝，坝高高148m148m，用粘性土，用粘性土铺盖防渗，盖防渗，铺盖盖长，最大厚度，最小厚度，最大厚度，最小厚度，虽多次多次发生陷坑，生陷坑，最最终是成功的。是成功的。粘性土防渗粘性土防渗铺盖是从盖是从坝身防渗体向上游延伸，多用身防渗体向上游延伸，多用于斜于斜墙坝，如，如图3-353-35所示。

38、所示。2水平防渗铺盖水平防渗铺盖 尺寸确定尺寸确定:前端最小厚度可取，任截面厚度由下式前端最小厚度可取，任截面厚度由下式计算确算确定定:铺盖的盖的长度，主要取决于下卧土度，主要取决于下卧土层的允的允许比降，国内比降，国内已建工程，一般取已建工程，一般取设计水水头的的4 46 6倍，个倍，个别工程最大工程最大取至取至1111倍水倍水头。当用当用铺盖防渗盖防渗时，因其不能有效地，因其不能有效地拦截渗水，截渗水，可引起可引起坝下地下地层渗透渗透变形或沼形或沼泽化。因此，采化。因此，采用用铺盖防渗或采用其他措施防渗效果盖防渗或采用其他措施防渗效果较差差时，可在下游可在下游坝脚或以外脚或以外处配套配套设

39、置排水减置排水减压措施，措施，如如图5-365-36所示。所示。1)1)排水沟排水沟:对双双层结构透水地基，可将表构透水地基，可将表层挖穿挖穿做成反做成反滤排水暗沟或明沟。排水暗沟或明沟。2)2)减减压井井:当表当表层弱透水弱透水层太厚或透水太厚或透水层成成层性性较显著著时，宜采用减，宜采用减压井深入井深入强透水透水层，将渗，将渗水水导出，出，经排水沟排向下游。排水沟排向下游。3排水减压措施排水减压措施减减压井布置井布置:通常在靠近下游通常在靠近下游坝脚以外脚以外处并平行于并平行于坝轴线方向布置一排，井距一般方向布置一排，井距一般为151530m30m。井径。井径（内径）宜大于（内径）宜大于1

40、50mm150mm。出口高程。出口高程应尽量降低，一尽量降低，一般比沟底高程高。般比沟底高程高。减减压井构造井构造:由沉淀管、由沉淀管、进水花管和水花管和导水管三部分水管三部分组成，渗水由成，渗水由进水花管四周孔眼水花管四周孔眼进入管内，入管内，经导水管水管顶面的出水口排入排水沟，面的出水口排入排水沟，进入管内的土粒入管内的土粒则靠自身重量淤落沉淀管内。靠自身重量淤落沉淀管内。进水花管可用石棉水花管可用石棉水泥管、无砂混凝土管等，水泥管、无砂混凝土管等，贯入入强透水透水层的的50%50%100%100%。进水花管孔眼可水花管孔眼可为条形或条形或圆形，开孔率宜形，开孔率宜为10%10%20%20

41、%，管四周宜按反，管四周宜按反滤要求布置反要求布置反滤层或或用土工布反用土工布反滤。11细砂地基砂地基处理理均匀均匀饱和的和的细砂地基受振砂地基受振动时（遇地震（遇地震时）极易液）极易液化，必化，必须进行行处理。理。1)1)全部挖除全部挖除:当易液化地基厚度小且范当易液化地基厚度小且范围不广不广时。2)2)振振动压密密:当挖除困当挖除困难或很不或很不经济时，可，可进行振行振动压密或重密或重锤夯夯实，其有效深度在，其有效深度在1 12m2m之之间，如采，如采用重型振用重型振动碾，碾，则可达可达2 23m3m，压实后土后土层可达中可达中密或密或紧密状密状态。3)3)振冲振冲强夯夯:当易液化当易液化

42、细砂地基厚度砂地基厚度较深深时，宜采用，宜采用振冲振冲(碎石碎石桩)、强夯等方法加密。夯等方法加密。二、软土地基处理二、软土地基处理沙井沙井2 2淤泥地基淤泥地基处理理淤泥地基含水率大，抗剪淤泥地基含水率大，抗剪强度低，承度低，承载能力小，一能力小，一般不适宜直接作般不适宜直接作为坝基，基，应进行行处理。理。1)1)挖除挖除:当淤泥土当淤泥土层较浅和分布范浅和分布范围不广不广时；2)2)压重法砂井排水法重法砂井排水法:当淤泥当淤泥层较深，挖除深，挖除难和不和不经济时，可采，可采压重法或砂井排水法重法或砂井排水法处理。理。砂井尺寸砂井尺寸:直径直径为303040cm40cm，井距，井距约为（6

43、68 8）倍的）倍的井径，深度井径，深度应伸入至潜在最危伸入至潜在最危险滑滑动面以下。砂井的面以下。砂井的施工是在地基中打入封底的施工是在地基中打入封底的钢管，拔管后回填粗粒砂、管，拔管后回填粗粒砂、砾石料。石料。作用作用:一方面是加密地基，另一方面是通一方面是加密地基，另一方面是通过砂井把地砂井把地基土料的含水量从砂井中基土料的含水量从砂井中导出，从而加快地基固出，从而加快地基固结，提高其承提高其承载力和抗剪力和抗剪强度。度。33软粘性和淤泥地基粘性和淤泥地基处理理挖除挖除:软粘土地基土粘土地基土层较薄薄时宜全部挖除；宜全部挖除；砂井砂井:当当软粘土粘土层较厚、分布范厚、分布范围较广、全部挖

44、广、全部挖除除难度度较大或不大或不经济时，可将表面，可将表面强度很低的部度很低的部分挖除，其余部分可用打砂井（同上）分挖除，其余部分可用打砂井（同上）;插塑料排水插塑料排水带;加加载预压、真空、真空预压、振冲置、振冲置换，以及，以及调整施工整施工速率等措施速率等措施处理。理。第七节第七节土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接一、坝体与土质坝基及岸坡的连接一、坝体与土质坝基及岸坡的连接二、坝体与岩石地基及岸坡的连接二、坝体与岩石地基及岸坡的连接三、土石坝与混凝土建筑物的连接三、土石坝与混凝土建筑物的连接v 土土石石坝与与坝基基、岸岸坡坡及及其其他他建建筑筑物物的

45、的连接接是是土土石石坝设计的关的关键，应当高度重当高度重视并妥善并妥善处理理;v 目的：避免目的：避免产生水力劈裂；生水力劈裂；接触面岩石大量漏水；接触面岩石大量漏水；不均匀沉降而不均匀沉降而导致致坝体体产生裂生裂缝。一、一、坝体与土体与土质坝基及岸坡的基及岸坡的连接接1 1、清基：、清基：把把建建筑筑物物范范围内内（包包括括坝基基和和岸岸坡坡）的的草草皮皮、树根根、含含有有植植物物的的表表土土、蛮蛮石石、垃垃圾圾和和其其他他废料料清清除除，并将清理后的并将清理后的坝基表面土基表面土层压实。第七节第七节土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接土石坝与坝基、岸坡及其他建筑物的连接2 2、清除或、清除

46、或处理：理：不不符符合合设计要要求求的的低低强度度、高高压缩性性软土土和和地地震震时易液化的土易液化的土层；3 3、坝身防渗体身防渗体应与与坝基防渗基防渗设施施连接：接：坝基基防防渗渗设施施应座座落落在在相相对不不透透水水土土基基上上；坝基基覆覆盖盖层与与下下游游坝壳壳粗粗粒粒料料接接触触处，应符符合合反反滤要要求求，否否则必必须设置置反反滤层，以以保保证该处不不发生生渗渗透透稳定定问题。4 4、坝基开挖：基开挖：为使使防防渗渗体体与与岸岸坡坡紧密密结合合，岸岸坡坡开开挖挖应当当大大致致平平顺，避免做成台，避免做成台阶形状、反坡或突然形状、反坡或突然变坡；坡；注注意意：对岸岸坡坡本本身身的的整

47、整体体性性和和稳定定性性要要求求，防防止止蓄蓄水水后后岸岸坡坡稳定定条条件件恶化化，要要求求土土质岸岸坡坡沿沿坝轴方方向向开开挖挖坡度不宜陡于。坡度不宜陡于。55、土、土质防渗与岸坡防渗与岸坡连接：接：如如因因防防渗渗体体底底面面较窄窄而而不不满足足防防渗渗要要求求时，应加加厚厚防防渗渗体体的的断断面面和和加加强反反滤层布布置置，以以增增加加该处的的防防渗渗可可靠性，靠性，渐变加厚断面。加厚断面。1.1.清基清基:要求清除要求清除坝基表面的垃圾、基表面的垃圾、废料料和和杂物外，物外，还应清除其表面松清除其表面松动的石的石块,凹凹处清除清除积土土后后应用混凝土回填。用混凝土回填。2.2.冲洗冲洗

48、:开挖完开挖完毕后，宜用高后，宜用高压水水枪冲洗干冲洗干净;3.3.断断层破碎破碎带处理理:对断断层、张开开节理裂隙理裂隙应逐条开挖清理，并用混逐条开挖清理，并用混凝土或砂凝土或砂浆封堵。封堵。二、坝体与岩石地基及岸坡的连接二、坝体与岩石地基及岸坡的连接4.4.喷混凝土混凝土(水泥水泥浆)坝基基岩岩面面上上宜宜设混混凝凝土土盖盖板板、喷混混凝凝土土或或喷水水泥泥砂砂浆，以以利利坝体体底底面面与与坝基基岩岩面面的的结合合。工工程程经验表表明明，在在防防渗渗体体与与岩岩石石面面之之间建建筑筑混混凝凝土土盖盖板板对保保证填填土土质量量，便便于于施施工工、防防止止接接触触冲冲刷刷，特特别是是便便于帷幕

49、灌于帷幕灌浆。5.5.预留保留保护层:对失失水水后后很很快快风化化的的软岩岩（如如灰灰岩岩、泥泥岩岩等等），开开挖挖时应留留0.50.5m m，待待开开始始回回填填时，边开开挖挖边回回填填，或开挖后用或开挖后用喷水泥砂水泥砂浆或或喷混凝土保混凝土保护。非非粘粘土土土土质防防渗渗体体与与岩岩石石接接触触处，在在邻近近接接触触面面米米范范围内内，防防渗渗体体应改改为粘粘土土，并并在在略略高高于于最最优含含水水率率情情况况下下填填筑筑，在在填填土土前前应用用粘粘土土浆对岩岩层表面涂刷抹面。表面涂刷抹面。岸岸坡坡段段防防渗渗体体底底部部渗渗经不不足足时，应加加厚厚防防渗渗体体尺尺寸寸，直直至至满足足要

50、要求求为止止。同同时岩岩石石岸岸坡坡开开挖挖坡坡度度应满足足稳定要求。一般不宜陡于定要求。一般不宜陡于。土石土石坝与混凝土建筑物的与混凝土建筑物的连接，使接，使结合面具有足合面具有足够的渗径的渗径长度和保度和保护坝坡、坡、坝脚不受冲刷的脚不受冲刷的连接措施。接措施。土石土石坝与混凝土建筑物与混凝土建筑物连接一般采用插入式和接一般采用插入式和侧墙式（翼式（翼墙式和重力墩式等）两种型式。式和重力墩式等）两种型式。1 1、插入式、插入式这种种连接型式从混凝土接型式从混凝土坝与土石与土石坝的的连接部位接部位开始，混凝土开始，混凝土坝的断面逐的断面逐渐缩小，最后成小，最后成为混凝土混凝土心心墙插入土插入