公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南宣贯.ppt

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1、公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南宣贯 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一、拱坝的工作原理及其特点一、拱坝的工作原理及其特点 工作原理工作原理 拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈拱坝是固接于基岩的空间壳体结构，在平面上呈凸向凸向上游的拱形上游的拱形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形，其拱冠剖面呈竖直的或向上游凸出的曲线形，坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的坝体结构既有拱作用又有梁作用，其所承受的水平荷载大水平荷载大部分通过拱的

2、作用传给两岸岩体部分通过拱的作用传给两岸岩体，小部分通过梁的作用传，小部分通过梁的作用传至坝底基岩，坝体的至坝底基岩，坝体的稳定主要依靠两岸拱端岩体来支承稳定主要依靠两岸拱端岩体来支承，并不是靠坝体自重来维持。并不是靠坝体自重来维持。二滩双曲拱坝二滩双曲拱坝欧阳海拱坝欧阳海拱坝小湾双曲拱坝小湾双曲拱坝一、拱坝的工作原理及其特点一、拱坝的工作原理及其特点特点：特点：1 1、用拱结构特点，充分利用材料强度。、用拱结构特点，充分利用材料强度。2 2、利用两岸岩体维持稳定。、利用两岸岩体维持稳定。3 3、超载能力强（、超载能力强（5 51111倍），安全度高。倍），安全度高。4 4、抗震性能好。、抗震

3、性能好。5 5、荷载特点。、荷载特点。6 6、坝身泄流布置复杂。、坝身泄流布置复杂。二、拱坝的地形地质条件二、拱坝的地形地质条件1 1、地形条件、地形条件用用坝坝顶顶高高程程处处的的河河谷谷宽宽度度和和坝坝高高之之比比（称称为为宽宽高高比比L/HL/H）及及河河谷断面形状谷断面形状来描述地形情况。来描述地形情况。当当L/H4.5时，时，一般认为拱的作用已经很小，一般认为拱的作用已经很小，不宜修建拱坝不宜修建拱坝。河河谷谷的的断断面面形形状状是是影影响响拱拱坝坝体体形形及及其其经经济济性性的的重重要要因因素素。不不同河谷即使具有相同的宽高比，断面形状也可能相差很大。同河谷即使具有相同的宽高比，断

4、面形状也可能相差很大。二、拱坝的地形地质条件二、拱坝的地形地质条件二、拱坝的地形地质条件二、拱坝的地形地质条件河谷在平面上应呈喇叭口状，以使两岸拱座下游有足够河谷在平面上应呈喇叭口状，以使两岸拱座下游有足够厚的岩体来维持坝体的稳定。厚的岩体来维持坝体的稳定。二、拱坝的地形地质条件二、拱坝的地形地质条件2 2、地质条件、地质条件 拱坝对地质条件的要求比其他混凝土坝更严格。拱坝对地质条件的要求比其他混凝土坝更严格。较理想的地质条件是：较理想的地质条件是：岩石均匀单一，有足够的强度岩石均匀单一，有足够的强度透水性小，耐久性好透水性小，耐久性好两岸拱座基岩坚固完整，边坡稳定，无大的断裂构造和软两岸拱座

5、基岩坚固完整，边坡稳定，无大的断裂构造和软 弱夹层，能承受由拱端传来的巨大推力而不致产生过大的变弱夹层，能承受由拱端传来的巨大推力而不致产生过大的变形，尤其要避免两岸边坡存在向河床倾斜的节理裂隙或构造。形，尤其要避免两岸边坡存在向河床倾斜的节理裂隙或构造。三、拱坝的类型和布置三、拱坝的类型和布置1 1、拱坝坝体主要参数、拱坝坝体主要参数 拱弧半径拱弧半径 中心角中心角 拱弧圆心位置拱弧圆心位置 拱圈厚度等拱圈厚度等按其厚高比特征可分按其厚高比特征可分为为薄拱薄拱坝坝厚拱厚拱坝坝 (或称重力拱或称重力拱坝坝)按照坝体形态为：按照坝体形态为：定圆心等半径拱坝（单曲拱坝）定圆心等半径拱坝（单曲拱坝）

6、等中心角变半径拱坝等中心角变半径拱坝变圆心变半径双曲拱坝变圆心变半径双曲拱坝2 2、拱坝的类型、拱坝的类型1）拱拱坝坝坝坝身的布置原身的布置原则则：满满足足稳稳定和运用要求，定和运用要求，坝坝体体轮轮廓力求廓力求简单简单；基岩面、基岩面、坝坝面面变变化平化平顺顺，避免有任何突，避免有任何突变变；使使坝坝体材料得到充分体材料得到充分发挥发挥；总总工程量最省。工程量最省。3 3、拱坝的布置原则、拱坝的布置原则2 2）拱坝坝端的布置原则：）拱坝坝端的布置原则：拱端应嵌入开挖后的坚实基岩内；拱端应嵌入开挖后的坚实基岩内；拱端与基岩的接触面接近垂直；拱端与基岩的接触面接近垂直；拱坝的荷载及应力分析拱坝的

7、荷载及应力分析拱坝的荷载：作用在拱坝上的荷载有作用在拱坝上的荷载有静水压力、动水压力、静水压力、动水压力、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、温度荷载、自重、扬压力、泥沙压力、浪压力、冰压力和地震荷载冰压力和地震荷载等。等。荷载的计算方法与重力坝基本相同，荷载的计算方法与重力坝基本相同，但温度荷载但温度荷载变为主要荷载变为主要荷载，自重和扬压力降为次要荷载。，自重和扬压力降为次要荷载。拱坝的荷载及应力分析拱坝的荷载及应力分析温度荷载温度荷载温度荷载的大小与封拱温度有关，封拱温度的高低对温度荷载的大小与封拱温度有关，封拱温度的高低对温度荷载的影响很大。温度荷载的影响很大。当坝体温度高于封拱

8、温度时，即温度升高，拱圈伸长当坝体温度高于封拱温度时，即温度升高，拱圈伸长并向上游位移，由此产生的弯矩、剪力的方向与库水并向上游位移，由此产生的弯矩、剪力的方向与库水位产生的相反，但轴力方向相同。位产生的相反，但轴力方向相同。拱坝的荷载及应力分析拱坝的荷载及应力分析当坝体温度低于封拱温度时，即温度降低，拱圈收当坝体温度低于封拱温度时，即温度降低，拱圈收缩并向下游位移，由此产生的弯矩、剪力的方向与库缩并向下游位移，由此产生的弯矩、剪力的方向与库水位产生的相同，但轴力方向相反。水位产生的相同，但轴力方向相反。一般情况下一般情况下温降对坝体应力不利，对坝肩稳定有利。温降对坝体应力不利，对坝肩稳定有利

9、。温升对坝体应力有利，对坝肩稳定不利。温升对坝体应力有利，对坝肩稳定不利。拱坝的荷载及应力分析拱坝的荷载及应力分析 应确定合理的封拱温度应确定合理的封拱温度一般选在年平均气温或略低于年一般选在年平均气温或略低于年平均气温时进行封拱。平均气温时进行封拱。温温 度度 荷荷 载载温度荷载分解为三部分：温度荷载分解为三部分：均匀温度变化均匀温度变化tm 沿坝厚温度梯度变化沿坝厚温度梯度变化td 非线性温度变化非线性温度变化tn拱坝应力分析拱坝应力分析拱坝应力分析的常用方法有拱坝应力分析的常用方法有1 1、圆筒法、圆筒法 2 2、纯拱法、纯拱法3 3、拱梁分载法（包括拱梁法和拱冠梁法）、拱梁分载法（包括

10、拱梁法和拱冠梁法）4 4、有限单元法、有限单元法 5 5、模型试验法等、模型试验法等拱坝应力分析拱坝应力分析圆圆筒筒法法是是把把拱拱坝坝当当作作是是铅铅直直圆圆筒筒的的一一部部分分，采采用用圆圆筒筒公式进行计算。公式进行计算。它它是是拱拱坝坝计计算算中中使使用用最最早早，最最简简单单的的方方法法，只只适适用用于于承承受受均均匀匀外外水水压压力力的的等等截截面面圆圆弧弧拱拱圈圈，只只能能粗粗略略地地求求出出径径向向截截面面上上的的均均匀匀应应力力。它它不不考考虑虑拱拱在在两两岸岸的的嵌嵌固固条条件件，不不能能计计入入温温度度及及地地基基变变形形的的影影响响，因因而而不不能能反反应应拱拱坝坝的的真

11、真实工作情况。实工作情况。圆筒法圆筒法拱坝应力分析拱坝应力分析纯拱法假定拱坝由一系列各自独立互不影响的水平拱纯拱法假定拱坝由一系列各自独立互不影响的水平拱圈叠合而成，每层拱圈简化为两端固结的平面拱，用结构圈叠合而成，每层拱圈简化为两端固结的平面拱，用结构力学方法求解拱的应力。力学方法求解拱的应力。该方法虽然可以计入每层拱圈的基础变位、温度、水该方法虽然可以计入每层拱圈的基础变位、温度、水压力等的作用，但忽略了拱坝的整体作用，求得的拱应力压力等的作用，但忽略了拱坝的整体作用，求得的拱应力偏大，也不符合拱坝的真实工作情况偏大，也不符合拱坝的真实工作情况。纯拱法纯拱法拱坝应力分析拱坝应力分析拱拱梁梁

12、分分载载法法把把拱拱坝坝看看成成由由一一系系列列水水平平拱拱圈圈和和铅铅直直梁梁所所组组成成，荷荷载载由由拱拱和和梁梁共共同同承承担担，各各承承担担多多少少荷荷载载由由拱拱梁梁交点处变位一致条件决定。交点处变位一致条件决定。荷荷载载分分配配后后，梁梁按按静静定定结结构构计计算算应应力力，拱拱按按纯纯拱拱法法计计算应力。算应力。拱梁分载法拱梁分载法拱梁分载法包括拱梁法和拱冠梁法拱梁分载法包括拱梁法和拱冠梁法 拱拱梁梁法法将将拱拱坝坝看看成成由由一一系系列列水水平平拱拱和和一一系系列列铅铅直直梁梁组组成，拱梁荷载分配时需考虑拱梁每个交点处的变位协调。成，拱梁荷载分配时需考虑拱梁每个交点处的变位协调

13、。拱拱冠冠梁梁法法只只取取拱拱冠冠处处一一根根悬悬臂臂梁梁，根根据据各各层层拱拱圈圈与与拱拱冠冠梁梁交交点点处处径径向向变变位位一一致致的的条条件件求求得得拱拱梁梁荷荷载载分分配配，且且拱拱圈圈所所分分配配到到的的径径向向荷荷载载从从拱拱冠冠到到拱拱端端为为均均匀匀分分布布，认认为为拱拱冠梁两侧梁系的受力情况与拱冠梁一样。冠梁两侧梁系的受力情况与拱冠梁一样。拱坝应力分析拱坝应力分析有有限限单单元元法法是是将将拱拱坝坝连连同同地地基基的的整整体体结结构构离离散散为为有有限限个个单单元元构构件件，以以结结点点互互相相连连接接，通通过过建建立立结结点点位位移移和和结结点点力力之之间间的的平平衡衡方方

14、程程，求求得得结结点点位位移移，进进而而求求出单元应力。出单元应力。有限单元法有限单元法拱坝应力分析拱坝应力分析拱坝应力分析拱坝应力分析结结构构模模型型试试验验法法就就是是用用石石膏膏加加硅硅藻藻土土组组成成脆脆性性材材料料，制制作作成成拱拱坝坝整整体体模模型型，用用应应变变仪仪量量测测加加荷荷后后模模型型各各点点应应变变值值的的变化从而求得坝体的应力。变化从而求得坝体的应力。结构模型试验法结构模型试验法拱坝的坝肩稳定分析拱坝的坝肩稳定分析稳定分析方法稳定分析方法评价坝肩稳定的方法有二类评价坝肩稳定的方法有二类一类是数值计算法一类是数值计算法，它包括刚体极限平衡法（如刚性，它包括刚体极限平衡法

15、（如刚性块法、分块法、赤平投影法等）和有限元法；块法、分块法、赤平投影法等）和有限元法；另一类是模型试验法另一类是模型试验法，它包括线弹性结构应力模型试，它包括线弹性结构应力模型试验和地质力学模型试验。验和地质力学模型试验。拱坝的坝肩稳定分析拱坝的坝肩稳定分析 改善拱座稳定的措施改善拱座稳定的措施通通过过拱拱座座稳稳定定分分析析，如如发发现现不不能能满满足足要要求求，可可采采取取以以下下改善措施：改善措施：1、加强地基处理，对不利的节理等进行有效的冲洗并进、加强地基处理，对不利的节理等进行有效的冲洗并进行固结灌浆，必要时可采用预应力锚固措施，以提高行固结灌浆，必要时可采用预应力锚固措施，以提高

16、其抗剪强度。其抗剪强度。2、加强坝肩岩体的灌浆和排水措施，减少岩体的渗透、加强坝肩岩体的灌浆和排水措施，减少岩体的渗透压力。压力。3、将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也、将拱端向岸壁深挖嵌进，以扩大下游的抗滑岩体，也可避开不利的滑裂面。这种做法对增加拱座的稳定性可避开不利的滑裂面。这种做法对增加拱座的稳定性较有效。较有效。4、改进拱圈设计，如采用三心圆拱、抛物线拱等形式，、改进拱圈设计，如采用三心圆拱、抛物线拱等形式，使拱端推力尽可能趋向正交于岸坡。使拱端推力尽可能趋向正交于岸坡。5、如拱端基岩承载能力较差，可局部扩大拱端或设置推、如拱端基岩承载能力较差，可局部扩大拱端或设置推力墩

17、等。力墩等。拱坝的坝肩稳定分析拱坝的坝肩稳定分析水利水电工程建筑物水利水电工程建筑物北京电大水务局工作站北京电大水务局工作站2005年年4月月土石坝土石坝土石坝是指由当地土料、石料或土土石坝是指由当地土料、石料或土石混合料填筑而成的坝，又称当地石混合料填筑而成的坝，又称当地材料坝，是历史最为悠久，应用最材料坝，是历史最为悠久，应用最为广泛的一种坝型。为广泛的一种坝型。土石坝土石坝碧口心墙坝岳岳 城城 均均 质质 土土 坝坝一、土石坝的特点与类型一、土石坝的特点与类型（一）土石坝的特点（一）土石坝的特点优点：优点：筑坝材料来源直接、方便，能就地取材，能节省大筑坝材料来源直接、方便，能就地取材，能

18、节省大量的钢材、水泥和木材等建筑材料。量的钢材、水泥和木材等建筑材料。适适应应地基地基变变形的能力形的能力强强。构造简单，施工技术容易掌握，适应于大型机械构造简单，施工技术容易掌握，适应于大型机械化施工。化施工。运用管理方便，工作可靠，寿命长，维修加固和运用管理方便，工作可靠，寿命长，维修加固和扩建均较容易。扩建均较容易。土石坝的特点土石坝的特点缺点：缺点：坝顶不能溢流。受散土石料强度的限制，土石坝坝顶不能溢流。受散土石料强度的限制，土石坝坝身通常不允许过流，需单独设置泄水建筑物。坝身通常不允许过流，需单独设置泄水建筑物。施工导流不如混凝土坝方便。施工导流不如混凝土坝方便。坝体填筑工程量大，而

19、且土料施工受气候条件的坝体填筑工程量大，而且土料施工受气候条件的影响较大。影响较大。土石坝的特点与类型土石坝的特点与类型（二）土石坝的工作条件和设计要求（二）土石坝的工作条件和设计要求1 1、土石坝的工作条件、土石坝的工作条件（1 1）渗流影响）渗流影响（2 2）冲刷影响）冲刷影响（3 3）沉陷影响）沉陷影响（4 4）其他影响）其他影响（二）土石坝的工作条件和设计要求（二）土石坝的工作条件和设计要求2、土石坝设计的一般要求、土石坝设计的一般要求（1 1）坝体和坝基在施工期及各种运行条件下都是稳定的；）坝体和坝基在施工期及各种运行条件下都是稳定的；（2 2）土石坝通常不允许坝顶过流；）土石坝通常

20、不允许坝顶过流；（3 3）设置良好的防渗及排水设施以控制渗流；）设置良好的防渗及排水设施以控制渗流；（4 4）对坝顶和边坡采取适当的防护措施；）对坝顶和边坡采取适当的防护措施；（5 5）合理设计安全监控系统，布置观测设备。）合理设计安全监控系统，布置观测设备。（三）土石坝的类型（三）土石坝的类型1、按坝体高度可分为：、按坝体高度可分为：高坝（高度为高坝（高度为70m以上）以上）中坝（高度为中坝（高度为3070m）低坝（低坝的高度为低坝（低坝的高度为30m以下）以下）2、按施工方法可分为：、按施工方法可分为：碾压式土石坝碾压式土石坝 抛填式土石坝抛填式土石坝 水力充填坝水力充填坝 定向爆破堆石坝

21、定向爆破堆石坝定向爆破筑坝剖面水力冲填坝剖面水力冲填坝平面图水中填土坝剖面（三）土石坝的类型（三）土石坝的类型3、按、按土料在坝体中的配置和防渗体所用的材料又可分为：土料在坝体中的配置和防渗体所用的材料又可分为：均质坝均质坝心墙坝心墙坝分区坝分区坝斜墙坝斜墙坝人工防渗材料坝人工防渗材料坝 均均 质质 坝坝特点：特点：坝体主要由一种材料坝体主要由一种材料组成，同时起防渗和稳组成，同时起防渗和稳定作用。定作用。优点：优点：结构简单，施工方便结构简单，施工方便适用条件：适用条件：坝址附近有合适的土料且坝高不大时坝址附近有合适的土料且坝高不大时分区坝分区坝防渗体防渗体:专门起防渗作用专门起防渗作用,采

22、用透水性较小的黏土采用透水性较小的黏土 坝壳坝壳:采用透水性较大采用透水性较大,抗剪强度较高的砂石料抗剪强度较高的砂石料心墙坝心墙坝斜墙坝斜墙坝心墙坝心墙坝:由于心墙设在坝体中部由于心墙设在坝体中部,施工时要求心墙施工时要求心墙 与坝体大体同时填筑与坝体大体同时填筑,因而相互干扰大因而相互干扰大,影影 响施工进度响施工进度.斜墙坝斜墙坝:斜墙支撑在坝体上游面斜墙支撑在坝体上游面,施工干扰小施工干扰小,但斜但斜 墙的抗震性能和适应不均匀沉陷的能力不墙的抗震性能和适应不均匀沉陷的能力不 如心墙如心墙.心墙坝与斜墙坝的比较心墙坝与斜墙坝的比较二、土石坝的组成和基本剖面二、土石坝的组成和基本剖面（一）

23、土石坝的组成（一）土石坝的组成 土石坝的坝体剖面由坝土石坝的坝体剖面由坝身、防渗体、排水体、护坡身、防渗体、排水体、护坡4 4部分组成。部分组成。1 1、坝、坝 身身 坝身是土石坝的主体，坝坡的坝身是土石坝的主体，坝坡的稳定主要靠坝身来维持，并对防稳定主要靠坝身来维持，并对防渗体起到保护作用。渗体起到保护作用。坝身土料应采用抗剪强度较高坝身土料应采用抗剪强度较高的土料，以减少坝体的工程量。的土料，以减少坝体的工程量。2 2、防、防 渗渗 体体 防渗体的作用是防渗，必须满防渗体的作用是防渗，必须满足降低坝体浸润线、降低渗透坡降足降低坝体浸润线、降低渗透坡降和控制渗流量的要求。和控制渗流量的要求。

24、常见的防渗体形式有心墙、斜常见的防渗体形式有心墙、斜墙、斜墙墙、斜墙+铺盖、心墙铺盖、心墙+截水槽、斜截水槽、斜墙墙+截水墙。截水墙。心墙顶部高程应高于正常蓄水位心墙顶部高程应高于正常蓄水位0.3-0.6m，且不低于非，且不低于非常运用情况下的静水位。常运用情况下的静水位。顶部应设砂性土保护层，厚度按冰冻深度确定，且不小顶部应设砂性土保护层，厚度按冰冻深度确定，且不小于于1.0m。心墙自上而下逐渐加厚，两侧边坡一般在心墙自上而下逐渐加厚，两侧边坡一般在1：0.15-1：0.30顶部厚度按构造和施工要求常不小于顶部厚度按构造和施工要求常不小于2.0m底部厚度根据土料的渗透坡降来定，应不小于底部厚

25、度根据土料的渗透坡降来定，应不小于3m。心心 墙墙斜墙顶部高程应高于正常蓄水位斜墙顶部高程应高于正常蓄水位0.6-0.8m，且不低于，且不低于非常运用情况下的静水位。非常运用情况下的静水位。上游面应设砂性土保护层，厚度不小于冰冻深度，且不上游面应设砂性土保护层，厚度不小于冰冻深度，且不小于小于1.0m。上游坡应满足稳定要求，其内坡一般不陡于上游坡应满足稳定要求，其内坡一般不陡于1：2底部的水平厚度应满足抗渗稳定要求，一般不宜小于水底部的水平厚度应满足抗渗稳定要求，一般不宜小于水头的头的1/5。斜斜 墙墙3 3、排水设备、排水设备土石坝设置坝身排水的目的主要是有三个：土石坝设置坝身排水的目的主要

26、是有三个：降低坝体浸润线及孔隙压力，改变渗流方向，增加坝体降低坝体浸润线及孔隙压力，改变渗流方向，增加坝体 稳定；稳定；防止渗流逸出处的渗透变形，保护坝坡和坝基；防止渗流逸出处的渗透变形，保护坝坡和坝基；防止下游波浪对坝坡的冲刷及冻胀破坏，起到保护下游防止下游波浪对坝坡的冲刷及冻胀破坏，起到保护下游 坝坡的作用。坝坡的作用。常见的排水型式有：常见的排水型式有：棱体排水、贴坡排水、棱体排水、贴坡排水、褥垫排水和综合式排水等。褥垫排水和综合式排水等。（1 1）棱体排水）棱体排水棱体排水是在坝趾处棱体排水是在坝趾处用块石填筑堆石棱体，用块石填筑堆石棱体，多用于下游有水和石多用于下游有水和石料丰富的情

27、况。料丰富的情况。这种形式排水效果好，除了能降低坝体浸润线防止渗透变这种形式排水效果好，除了能降低坝体浸润线防止渗透变形外，还可支撑坝体，增加坝体的稳定性和保护下游坝脚形外，还可支撑坝体，增加坝体的稳定性和保护下游坝脚免遭淘刷。免遭淘刷。（2 2）贴坡排水）贴坡排水它不能降低浸润线，但能提高坝坡的抗渗稳定性它不能降低浸润线，但能提高坝坡的抗渗稳定性和抗冲刷能力；排水结构简单，便于维修。和抗冲刷能力；排水结构简单，便于维修。顶部应高于浸润线的逸出点和下游最高壅水位，顶部应高于浸润线的逸出点和下游最高壅水位，并满足抗冻要求；并满足抗冻要求；底脚处需设置排水沟或排水体。底脚处需设置排水沟或排水体。（

28、3 3）褥垫排水）褥垫排水排水体深入坝体内部，能有效降低坝体浸润线，但对增加下游排水体深入坝体内部，能有效降低坝体浸润线，但对增加下游坝坡的稳定性不明显，常用于下游水位较低或无水的情况。坝坡的稳定性不明显，常用于下游水位较低或无水的情况。（4 4）组合排水）组合排水褥垫褥垫+棱体棱体贴坡贴坡+棱体棱体褥垫褥垫+棱体棱体+贴坡贴坡4 4、护坡、护坡目的：目的：保护土石坝坝坡免受波浪淘刷、冰层和漂浮物的保护土石坝坝坡免受波浪淘刷、冰层和漂浮物的损害、降雨冲刷，防止坝体土料发生冻结、膨胀损害、降雨冲刷，防止坝体土料发生冻结、膨胀和收缩以及人畜破坏等。和收缩以及人畜破坏等。类型：类型：上游护坡常采用堆

29、石、干砌石或浆砌石、混凝土上游护坡常采用堆石、干砌石或浆砌石、混凝土或钢筋混凝土、沥青混凝土等型式。或钢筋混凝土、沥青混凝土等型式。下游护坡要求略低，可采用草皮、干砌石、下游护坡要求略低，可采用草皮、干砌石、堆石等型式。堆石等型式。砌石护坡砌石护坡土石坝护坡的范围：土石坝护坡的范围：对上游面应由坝顶至最低水位以下对上游面应由坝顶至最低水位以下 一定距离，一般取为一定距离，一般取为2.5m2.5m左右；左右；对下游面应自坝顶护至坝脚。对下游面应自坝顶护至坝脚。（二）土石坝的基本剖面（二）土石坝的基本剖面土石坝基本剖面尺寸主要包括：土石坝基本剖面尺寸主要包括：坝顶高程、坝顶高程、坝顶宽度、坝顶宽度

30、、上下游边坡、上下游边坡、防渗和排水设备的基本尺寸等。防渗和排水设备的基本尺寸等。1 1、坝顶高程、坝顶高程坝顶高程由水库静水位加上风壅高度、坝顶高程由水库静水位加上风壅高度、波浪爬高及安全超高决定。波浪爬高及安全超高决定。坝顶超出静水位以上的超高按下式计算：坝顶超出静水位以上的超高按下式计算：Y=R+e+A 式中：Y坝顶在水库静水位以上的超高（坝顶在水库静水位以上的超高（m），），R最大波浪在坝坡上的爬高（最大波浪在坝坡上的爬高（m）；）；e最大风壅水面高度（最大风壅水面高度（m）；）；A安全加高安全加高(m)；设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；设计洪水位加正常运用情况的坝顶超高；校核洪水

31、位加非常运用情况的坝顶超高；校核洪水位加非常运用情况的坝顶超高；正常高水位加非常运用情况的坝顶超高值再加地震区正常高水位加非常运用情况的坝顶超高值再加地震区安全超高。安全超高。最后取其中最大值作为坝顶高程。最后取其中最大值作为坝顶高程。坝顶高程应有足够的预流沉降值坝顶高程应有足够的预流沉降值当坝顶设防浪墙时，以上高程作为防浪墙顶高程当坝顶设防浪墙时，以上高程作为防浪墙顶高程坝顶高程的计算，应同时考虑以下三种情况：坝顶高程的计算，应同时考虑以下三种情况：坝坝顶顶宽宽度度主主要要取取决决于于交交通通、运运行行、施施工工、构构造造、抗抗震震、防防 汛汛及及其其他他特特殊殊要要求求。一一般般情情况况下

32、下，坝坝越越高高坝坝顶顶宽宽度度取取值值也也越越大。大。当当无无特特殊殊要要求求时时，对对高高坝坝坝坝顶顶最最小小宽宽度度可可选选用用10-15m10-15m，对对中低坝可选用中低坝可选用5-10m5-10m。当当坝坝顶顶有有交交通通要要求求时时，其其宽宽度度应应按按照照道道路路等等级级要要求求遵遵照照交交通部门的有关规定来确定。通部门的有关规定来确定。2 2、坝顶宽度、坝顶宽度设计时一般可先参照已建成坝的实践经验设计时一般可先参照已建成坝的实践经验或用近似方法初拟坝坡，然后经渗流分析或用近似方法初拟坝坡，然后经渗流分析和稳定计算来确定经济的坝体剖面。和稳定计算来确定经济的坝体剖面。3 3、上

33、下游坝坡、上下游坝坡坝高坝高/m上游坝坡上游坝坡下游坝坡下游坝坡101：2.0-1：2.51：1.5-1：2.010-201：2.25-1：2.751：2.0-1：2.520-301：2.5-1：3.01：2.25-1：2.75301：3.0-1：3.51：2.5-1：3.0土坝坝坡参考值土坝坝坡参考值三、土石坝渗流分析方法三、土石坝渗流分析方法土石坝渗流分析的目的是：土石坝渗流分析的目的是：确定坝体浸润线和下游逸出点位置，绘确定坝体浸润线和下游逸出点位置，绘制坝体及地基内的等势线分布图或流网图，制坝体及地基内的等势线分布图或流网图，为坝体稳定核算、应力应变分析和排水设为坝体稳定核算、应力应变

34、分析和排水设备的选择提供依据；备的选择提供依据；计算坝体和坝基渗流量，以便估算水库计算坝体和坝基渗流量，以便估算水库的渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸；的渗漏损失和确定坝体排水设备的尺寸；确定坝坡出逸段和下游地基表面的出确定坝坡出逸段和下游地基表面的出逸比降，以及不同土层之间的渗透比降，逸比降，以及不同土层之间的渗透比降，以判断该处的渗透稳定性；以判断该处的渗透稳定性；确定库水位降落时上游坝壳内自由水确定库水位降落时上游坝壳内自由水面的位置，估算由此产生的孔隙压力，面的位置，估算由此产生的孔隙压力，供上游坝坡稳定分析之用。供上游坝坡稳定分析之用。上游正常蓄水位与下游相应的最低水位；上游正常蓄水

35、位与下游相应的最低水位；上游设计洪水位与下游相应的水位；上游设计洪水位与下游相应的水位；上游校核洪水位与下游相应的水位；上游校核洪水位与下游相应的水位；库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。库水位降落时上游坝坡稳定最不利的情况。渗流计算的水位组合渗流计算的水位组合流体力学法流体力学法水力学法水力学法流网法流网法试验法试验法数值解法数值解法渗流分析主要方法渗流分析主要方法对级、级坝和高坝应采用数值法计对级、级坝和高坝应采用数值法计算确定渗流场的各种渗流因素。算确定渗流场的各种渗流因素。对其他情况可采用公式进行计算。对其他情况可采用公式进行计算。对地质复杂的情况，可采用反算方法校对地质复杂的情况，

36、可采用反算方法校核和修正各项水文地质参数。核和修正各项水文地质参数。渗流分析方法的应用渗流分析方法的应用渗流分析的水力学法渗流分析的水力学法 基本假定：基本假定：坝坝体体土土是是均均质质的的，坝坝内内各各点点在在各各方方向向的的渗渗透透系系数数相相同；同；渗透水流为二元稳定层流状态，符合达西定律；渗透水流为二元稳定层流状态，符合达西定律；渗渗透透水水流流是是渐渐变变的的，任任一一铅铅直直过过水水断断面面内内各各点点 的的渗透坡降和流速相等。渗透坡降和流速相等。渗流计算的基本公式渗流计算的基本公式不透水地基均质坝渗流计算不透水地基均质坝渗流计算棱体排水棱体排水下游有褥垫排水渗流计算下游有褥垫排水

37、渗流计算褥垫排水褥垫排水土石坝渗透稳定分析土石坝渗透稳定分析在渗透水流的物理或化学作用下，在渗透水流的物理或化学作用下，导致土石坝坝身及地基中的土体颗导致土石坝坝身及地基中的土体颗粒流失，土壤发生局部破坏，称为粒流失，土壤发生局部破坏，称为渗透变形。渗透变形的型式及其发渗透变形。渗透变形的型式及其发生、发展过程，与土料性质、土粒生、发展过程，与土料性质、土粒级配、水流条件以及防渗、排水措级配、水流条件以及防渗、排水措施等因素有关。施等因素有关。有管涌、流土、接触冲刷和接有管涌、流土、接触冲刷和接触流失等类型；触流失等类型；工程中以管涌和流土最为常见。工程中以管涌和流土最为常见。渗透变形的形式渗

38、透变形的形式判判别别土土的的渗渗透透变变形形形形式式，即即管管涌涌、流流土、接触冲刷或接触流失等；土、接触冲刷或接触流失等；判明坝和坝基土体的渗透稳定；判明坝和坝基土体的渗透稳定；判明坝下游渗流出逸段的渗透稳定。判明坝下游渗流出逸段的渗透稳定。渗透稳定计算内容渗透稳定计算内容渗透变形的经验判别法根据颗粒级配判别根据颗粒级配判别渗透变形渗透变形依据之一，准确性较差；依据之一，准确性较差；不均匀系数（不均匀系数（=d60/d10）10 易产生流土；易产生流土；20 易产生管涌；易产生管涌；10 20 管涌与流土不定。管涌与流土不定。水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范附录：土的渗透变形

39、判别（附录：土的渗透变形判别（P）主要内容主要内容:土的渗透变型类型的判别；土的渗透变型类型的判别；流土和管涌的临界水力比降的确定；流土和管涌的临界水力比降的确定；土的允许水力比降的确定。土的允许水力比降的确定。渗透变形的判别渗透变形的临界坡降渗透变形的临界坡降产生管涌的临界坡降产生管涌的临界坡降产生流土的临界坡降产生流土的临界坡降 Js=(G-1)(1-n)Jc=42d3(K/n3)1/2防止渗透变形的工程措施防止渗透变形的工程措施 1 1）采采取取水水平平或或垂垂直直防防渗渗措措施施，以以便便尽尽可可能能地地延延长长渗径，达到降低渗透坡降的目的；渗径，达到降低渗透坡降的目的；2 2）采采取

40、取排排水水减减压压措措施施，以以降降低低坝坝体体浸浸润润线线和和下下游游渗流出口处的渗透压力。渗流出口处的渗透压力。3 3）对对可可能能发发生生管管涌涌的的部部位位，需需设设置置反反滤滤层层，拦拦截截可可能能被被渗渗流流带带走走的的细细颗颗粒粒；对对下下游游可可能能产产生生流流土土的的部部位位，可可以以设设置置盖盖重重以以增增加加土土体体抵抵抗抗渗渗透透变变形形的能力的能力。反滤层设计反滤层设计作用：排水滤土，防止渗透变形的发生作用：排水滤土，防止渗透变形的发生反滤层应满足下列要求：反滤层应满足下列要求：（1）使被保护土不发生渗透变形；）使被保护土不发生渗透变形；（2）渗透性大于被保护土体）渗

41、透性大于被保护土体（3）不致被细粒土淤堵失效）不致被细粒土淤堵失效（4）在防渗体出现裂缝的情况下，土颗粒不）在防渗体出现裂缝的情况下，土颗粒不会被带出反滤层，能使裂缝自行愈合。会被带出反滤层，能使裂缝自行愈合。反滤层反滤层1、各个时期不同荷载下稳定性：、各个时期不同荷载下稳定性：施工、建成、蓄水和库水位降落；施工、建成、蓄水和库水位降落；2、控制稳定四种工况：、控制稳定四种工况：施工期（包括竣工时）、稳定渗流期、施工期（包括竣工时）、稳定渗流期、水库水位降落期和正常运用遇地震。水库水位降落期和正常运用遇地震。土石坝稳定计算土石坝稳定计算、施工期的上、下游坝坡；、施工期的上、下游坝坡；、稳定渗流

42、期的上、下游坝坡；、稳定渗流期的上、下游坝坡；、水库水位降落期的上游坝坡；、水库水位降落期的上游坝坡；、正常运用遇地震的上、下游坝坡。、正常运用遇地震的上、下游坝坡。土石坝稳定计算部位土石坝稳定计算部位土石坝稳定计算主要荷载土石坝稳定计算主要荷载坝体自重坝体自重渗透力渗透力孔隙水压力孔隙水压力地震荷载。地震荷载。自重：湿重度、饱和重度和浮重度；自重：湿重度、饱和重度和浮重度；渗透力：渗透水作用在土体的体积力；渗透力：渗透水作用在土体的体积力；地震荷载：可按照拟静力法计算。地震荷载：可按照拟静力法计算。坝体自重、渗透力及地震荷载坝体自重、渗透力及地震荷载孔隙水压力：土体孔隙中颗粒、水和孔隙水压力

43、：土体孔隙中颗粒、水和空气共同承受外荷载作用。空气共同承受外荷载作用。总强度抗剪指标（总强度抗剪指标（c、）和有效强）和有效强度指标（度指标（c、）抗剪指标，与排）抗剪指标，与排水有关水有关。孔隙水压力孔隙水压力粘粘性性填填土土或或坝坝基基土土中中某某点点在在施施工工期期的的起起始孔隙压力可按式计算：始孔隙压力可按式计算：式式中中：某某点点以以上上土土的的平平均均容容重重；某某点点以以上上的的填填土土高高度度；孔孔隙隙压压力力系系数数，按按碾碾压压式式土土石石坝坝设设计计规规范范附录（附录（P68）确定。）确定。孔隙压力计算对于饱和度大于和渗透系数介于对于饱和度大于和渗透系数介于的大体积填土，

44、可的大体积填土，可计算施工期填土中孔隙压力的消散和强度计算施工期填土中孔隙压力的消散和强度的相应增长。计算方法可按本规范附录的相应增长。计算方法可按本规范附录规定执行。应加强现场孔隙压力观测，校规定执行。应加强现场孔隙压力观测，校核计算的成果。核计算的成果。孔隙压力计算注意事项水库水位降落期坝体和坝基中孔隙压力的计算应符水库水位降落期坝体和坝基中孔隙压力的计算应符合下列规定：合下列规定：对无粘性土，可通过渗流计算确定水库水位降落对无粘性土，可通过渗流计算确定水库水位降落期坝体内的浸润线位置，绘制瞬时流网，定出孔隙期坝体内的浸润线位置，绘制瞬时流网，定出孔隙压力。压力。对粘性土，可按对粘性土，可

45、按碾压式土石坝设计规范碾压式土石坝设计规范附录（附录（P68）规定的方法估算，）规定的方法估算，并通过现场观测进行核算。并通过现场观测进行核算。孔隙压力计算注意事项按按碾压式土石坝设计规范碾压式土石坝设计规范附录附录D（P73）规定的方）规定的方法估算。法估算。圆弧滑动圆弧滑动：简化毕肖普法：简化毕肖普法、瑞典圆弧法；、瑞典圆弧法；非圆弧滑动非圆弧滑动：摩根斯顿：摩根斯顿普赖斯法、滑楔法普赖斯法、滑楔法稳定计算稳定计算可能滑动面可能滑动面圆弧滑动圆弧滑动非圆弧滑动非圆弧滑动筑坝材料筑坝材料 防渗土料、坝壳土石料、排水石料。防渗土料、坝壳土石料、排水石料。防渗土料：防渗土料：渗透性低渗透性低K1

46、0-5 cm/s、压缩性小、抗冲性良好；、压缩性小、抗冲性良好；水溶盐含量不大于水溶盐含量不大于3%；有机质：均质坝不大于有机质：均质坝不大于5%，防渗体不大于，防渗体不大于2%。排水石料排水石料强度、溶蚀、软化、冻溶及风化等强度、溶蚀、软化、冻溶及风化等饱和抗压强度饱和抗压强度40 50MPa；软化系数不小于软化系数不小于0.750.85；重度大于重度大于22KN/m3；吸水率不大于吸水率不大于0.8。地基处理砂卵石地基、软黏土地基及其他地基。砂卵石地基、软黏土地基及其他地基。砂卵石地基处理：砂卵石地基处理：明挖回填截水墙、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、明挖回填截水墙、混凝土防渗墙、灌浆帷幕、防渗铺盖及排水设施等；防渗铺盖及排水设施等；软黏土地基处理：软黏土地基处理：挖除、固结排水等；挖除、固结排水等；其他地基：湿陷性黄土（挖、夯、侵）其他地基：湿陷性黄土（挖、夯、侵）饱和疏松沙（排水、振冲、加桩等）。饱和疏松沙（排水、振冲、加桩等）。