碾压式土石坝设计规范SL274-2001

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中华人民共和国行业标准碾压式土石坝设计规范发布实施中华人民共和国水利部发布

1中华人民共和国行业标准碾压式土石坝设计规范主编单位黄河水利委员会勘测规划设计研究院批准部门中华人民共和国水利部施行日期年月日

2中华人民共和国水利部关于批准发布碾压式土石坝设计规范的通知水国科号部直属各单位各省自治区直辖市水利水务厅局计划单列市水利水务局新疆生产建设兵团水利局经审查批准碾压式土石坝设计规范为水利行业标准并予发布标准编号为代替原和修改和补充规定本标准自年月日起实施标准文本由中国水利水电出版社出版发行二二年一月二十八日

3前言修订碾压式土石坝设计规范含电力工业部和水利部以电办号文对该规范的修改和补充规定的依据为水利水电规划设计总院水规设字号文和水利水电技术标准编写规定颁布以来对我国土石坝的建设起到了巨大的推动作用这期间修建了鲁布革天生桥小浪底等高土石坝工程并进行了六五七五和八五等国家科技攻关项目的研究国外土石坝也有了新的发展为反映这些新的建设经验对原规范进行了修订本规范的内容包括坝型选择和泄引水建筑物布置筑坝材料选择和填筑要求坝体结构和坝基处理坝体与坝基及其他建筑物的连接坝的计算和分析分期施工和扩建加高安全监测设计等基本规定和要求对的修订主要有以下几个方面本规范的适用范围有所变动坝高的计算方法增加了在坝轴线处建基面算至坝顶高度情况增加了主要术语一章规定了粘性土料新的压实度标准风浪计算增加了陡于的坝坡波浪爬高计算基岩灌浆取消了按允许渗透比降计算帷幕厚度的设计方法反滤层设计增加了保护粘性土的方法规定了抗剪强度指标均采用小值平均值的取值方法混凝土面板堆石坝稳定计算中规定了粗粒料抗剪强度应用非线性指标

4稳定计算规定以计及条块间作用力的方法为主稳定计算的安全系数标准改为按正常非常和正常加地震三种运用条件本规范条第第款条条第第款条第款条第款第款条第款和第款条条条第第款条条条条条第第款条第第款条第款第款条第第款条条条及条为强制性条文规范文本中用黑体字表示其余为推荐性条文本规程解释单位水利部水利水电规划设计总院本规程主编单位黄河水利委员会勘测规划设计研究院本规程主要起草人甘宪章孙胜利钱忠柔阎中华宗志坚李治明王新奇梁承喜李现社高广淳洪广文潘少华韩秋茸姜苏阳曹国利代巧枝田华祥赵洪岭段世超杨永叶

5目次总则主要术语枢纽布置和坝型选择坝轴线泄水和引水建筑物坝型选择筑坝材料选择与填筑要求筑坝材料选择填筑要求坝体结构坝体分区坝坡坝顶超高坝顶构造防渗体反滤层和过渡层坝体排水护坡坝面排水坝基处理一般要求砂砾石坝基的渗流控制岩石坝基处理易液化土软粘土和湿陷性黄土坝基的处理坝体与坝基岸坡及其他建筑物的连接坝体与坝基及岸坡的连接

6坝体与其他建筑物的连接坝的计算和分析渗流计算渗透稳定计算稳定计算应力和变形计算分期施工与扩建加高分期施工扩建加高安全监测设计附录波浪和护坡计算附录反滤层设计附录坝体内孔隙压力的估算附录稳定分析附录沉降计算本规范用词说明

7总则为规范水利水电工程碾压式土石坝的设计达到工程安全经济合理和技术先进的要求特制定本规范本规范适用于级级级和级以下坝高大于的碾压式土石坝的设计对于特殊重要的碾压式土石坝应进行专门研究碾压式土石坝的级别应根据防洪标准及水利水电工程等级划分及洪水标准中的有关规定确定土石坝按其高度可分为低坝中坝和高坝高度在以下为低坝高度在为中坝高度在以上为高坝土石坝的坝高应从坝体防渗体不含混凝土防渗墙灌浆帷幕截水槽等坝基防渗设施底部或坝轴线部位的建基面算至坝顶不含防浪墙取其大者土石坝在正常和非常运用条件的荷载组合情况下必须满足稳定渗流变形以及规定的超高等要求保证它能长期安全运用并充分发挥其经济效益和社会效益土石坝设计条件应根据所处的工作状况和作用力的性质分为正常运用条件水库水位处于正常蓄水位和设计洪水位与死水位之间的各种水位的稳定渗流期水库水位在上述范围内经常性的正常降落抽水蓄能电站的水库水位的经常性变化和降落非常运用条件施工期

8校核洪水位有可能形成稳定渗流的情况水库水位的非常降落如自校核洪水位降落降落至死水位以下以及大流量快速泄空等非常运用条件正常运用条件遇地震碾压式土石坝设计除应符合本规范外尚应符合国家现行有关标准的规定

9主要术语均质坝坝体断面不分防渗体和坝壳绝大部分由一种土料组成的坝土质防渗体分区坝坝体断面由土质防渗体及若干透水性不同的土石料分区构成可分为心墙坝斜心墙坝斜墙坝以及其他不同形式的土质防渗体分区坝非土质材料防渗体坝防渗体由混凝土沥青混凝土或土工膜组成而其余部分由土石料构成的坝防渗体在上游面的称为面板坝在坝体中央的称为心墙坝无粘性土粘粒粒径小于含量质量不大于塑性指数不大于颗粒间不具有粘结力的土砾石土含有碎石砾砂粉粒粘粒等组成的宽级配土有冰碛的风化的和开挖的风化岩石或软岩经碾压后形成的及人工掺合的各种砾石土膨胀土富含亲水矿物并具有明显吸水膨胀与失水收缩特性的高塑性粘土分散性粘土遇水尤其是遇纯水容易分散钠离子含量较高大多为中低塑性的粘土软粘土天然含水率大呈软塑到流塑状态具有抗剪强度低压缩性大透水性小灵敏度高的粘土一般采用以下标准评定液

10性指数无侧限抗压强度标准贯入击数灵敏度当孔隙比为淤泥当为淤泥质土有机质土含一定量有机质呈浅灰至深灰色有臭味压缩性高的粘土或粉土按有机质含量的大小可细分为有机质土泥炭土和泥炭湿陷性黄土主要由粉粒组成呈棕黄或黄褐色具有大孔隙或垂直节理特征遇水产生自重湿陷的土称自重湿陷性黄土不产生自重湿陷性的黄土称为非自重湿陷性黄土红粘土石灰岩或其他熔岩经风化后形成的富含铁铝氧化物的褐红色粉土或粘土喀斯特岩溶可溶性岩层被水长期溶蚀而形成的各种地质现象和形态硬岩饱和无侧限抗压强度大于等于的岩石软岩饱和无侧限抗压强度小于的岩石流土在渗流作用下局部土体表面隆起顶穿或粗细颗粒同时浮动而流失的现象管涌土体中的细颗粒在渗流作用下从骨架孔隙通道流失的现象接触冲刷渗流沿着两种渗透系数不同土层的接触面流动时沿层面带走细颗粒的现象接触流失

11渗流垂直于渗透系数相差较大的两相邻土层流动时将渗透系数较小的土层中的细颗粒带入渗透系数较大的土层中的现象不连续级配土由于土中缺乏某一范围的粒径而使粒径分布曲线上出现台阶的土压实度填土压实的干密度相应于试验室标准击实试验所得最大干密度的百分率

12枢纽布置和坝型选择坝轴线坝轴线应根据坝址区的地形地质条件坝型坝基处理方式枢纽中各建筑物特别是泄洪建筑物的布置和施工条件等经多方案的技术经济比较确定坝轴线应因地制宜地选定宜采用直线当采用折线时在转折处应布置曲线段设计地震烈度为度度的地区不宜采用折线当坝址处存在有喀斯特大断层或软粘土等不良地质条件时应研究避开的可能性泄水和引水建筑物枢纽中的泄水建筑物应能满足设计规定的运用条件和要求建筑物应运用灵活可靠其泄洪能力必须满足宣泄设计洪水校核洪水要求并应满足排沙排污和排冰的要求泄水建筑物的布置和形式应根据地形地质条件和泄洪规模水头大小和防沙要求等综合比较后选定可采用开敞式溢洪道和隧洞在地形有利的坝址宜布设开敞式溢洪道设计地震烈度为度度地区或级级土石坝应论证是否设泄水底孔多泥沙河流应设排沙建筑物并在进水口设防淤和防护措施泄水和引水建筑物进出口附近的坝坡和岸坡应有可靠的防护措施出口应采取妥善的消能措施并使消能后的水流离开坝脚一定距离泄水建筑物宜布置在岸边岩基上对高中坝不应采用布置在软基上的坝下埋管型式低坝采用软基上埋管时必须进行

13技术论证地震区的坝采用坝下埋管应按水工建筑物抗震设计规范的有关规定执行坝型选择碾压式土石坝的形式可在以下三种基本型式中选择均质坝土质防渗体分区坝非土质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确定坝址区河势地形坝址基岩覆盖层特征及地震烈度等地形地质条件筑坝材料的种类性质数量位置和运输条件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度汛等施工条件坝高高坝多采用土质防渗体分区坝低坝多采用均质坝条件合适时宜采用混凝土面板堆石坝枢纽布置坝基处理以及坝体与泄水引水建筑物等的连接运行条件如对渗漏量要求高低上下游水位变动情况分期建设等坝及枢纽的总工程量总工期和总造价级低坝经过论证可采用土工膜防渗体坝轴线较长的土石坝根据地形地质及料场的具体条件可分段采用不同坝型但在坝型变化处应设置渐变段

14筑坝材料选择与填筑要求筑坝材料选择筑坝土石料调查和土工试验应分别按照水利水电工程天然建筑材料勘察规程和土工试验规程的有关规定查明坝址附近各种天然土石料的性质储量和分布以及枢纽建筑物开挖料的性质和可利用的数量在当地有多种适于筑坝的土石料时应进行技术经济比较后选用筑坝土石料选择应遵守下列原则具有或经加工处理后具有与其使用目的相适应的工程性质并具有长期稳定性就地就近取材减少弃料少占或不占农田并优先考虑枢纽建筑物开挖料的利用便于开采运输和压实枢纽建筑物开挖料的利用应与天然土石料场开采料一样从材料性质数量弃料对环境的影响施工进度安排及工程费用等进行论证料场应统一规划料场开采或枢纽建筑物的开挖料原则上均可直接作为筑坝材料或经处理后用于坝的不同部位但沼泽土膨润土和地表土不宜采用防渗土料应满足下列要求渗透系数均质坝不大于心墙和斜墙不大于水溶盐含量指易溶盐和中溶盐按质量计不大于有机质含量按质量计均质坝不大于心墙和斜墙不大于超过此规定需进行论证有较好的塑性和渗透稳定性浸水与失水时体积变化小

15以下几种粘性土不宜作为坝的防渗体填筑料必须采用时应根据其特性采取相应的措施塑性指数大于和液限大于的冲积粘土膨胀土开挖压实困难的干硬粘土冻土分散性粘土红粘土可用于填筑坝的防渗体用于高坝时应对其压缩性进行论证经处理改性的分散性粘土仅可用于填筑级低坝的防渗体其所选用的反滤料应经过试验验证防渗体与坝基岸坡接触处等易产生集中渗流的部位以及易受雨水冲刷的坝表面不得采用分散性粘土填筑湿陷性黄土或黄土状土可用于填筑防渗体但压实后应不再具有湿陷性采用的反滤料级配应经过试验验证用于填筑防渗体的砾石土粒径大于的颗粒含量不宜超过最大粒径不宜大于或铺土厚度的以下的颗粒含量不应小于填筑时不得发生粗料集中架空现象人工掺合砾石土中各种材料的掺合比例应经试验论证当采用含有可压碎的风化岩石或软岩的砾石土作防渗料时其级配和物理力学指标应按碾压后的级配设计用膨胀土作为土石坝防渗料时填筑含水量应采用最优含水量的湿侧并在顶部设盖重层盖重层产生的约束应力应足以制约其膨胀性盖重层应采用非膨胀土采用土工膜作为防渗体材料时应按照土工合成材料应用技术规范的规定执行反滤料过渡层料和排水体料应符合下列要求质地致密抗水性和抗风化性能满足工程运用条件的要求

16具有要求的级配具有要求的透水性反滤料和排水体料中粒径小于的颗粒含量应不超过反滤料可利用天然或经过筛选的砂砾石料也可采用块石砾石轧制或天然和轧制的掺合料级低坝经过论证可采用土工织物作为反滤层料场开采和建筑物开挖的无粘性土包括砂砾石卵石漂石等石料和风化料砾石土均可作为坝壳料并应根据材料性质用于坝壳的不同部位均匀中细砂及粉砂可用于中低坝坝壳的干燥区但地震区不宜采用采用风化石料和软岩填筑坝壳时应按压实后的级配研究确定材料的物理力学指标并应考虑浸水后抗剪强度的降低压缩性增加等不利情况对软化系数低不能压碎成砾石土的风化石料和软岩宜填筑在干燥区下游坝壳水下部位和上游坝壳水位变动区应采用透水料填筑开采坝壳堆石料应遵守下列规定开采前应彻底清除覆盖层不同程度的风化料与新鲜石料应分区开采易风化的软岩如泥岩页岩宜边开采边填筑宜进行爆破设计必要时进行爆破试验护坡石料应采用质地致密抗水性和抗风化性能满足工程运用条件要求的硬岩石料填筑要求填筑标准应根据以下因素综合研究确定坝的级别高度坝型和坝的不同部位土石料的压实特性和采用的压实机具

17坝料的填筑干密度和含水率与力学性质的关系以及设计对土石料力学性质的要求土料的天然干密度天然含水率以及土料进行干燥或湿润处理的程度当地气候条件对施工的影响设计地震烈度及其他动荷载作用坝基土的强度和压缩性不同填筑标准对造价和施工难易程度的影响含砾和不含砾的粘性土的填筑标准应以压实度和最优含水率作为设计控制指标设计干密度应以击实最大干密度乘以压实度求得粘性土的压实度应符合下列要求级级坝和高坝的压实度应为级中低坝及级以下的中坝压实度应为设计地震烈度为度度的地区宜取上述规定的大值有特殊用途和性质特殊的土料的压实度宜另行确定粘性土的最大干密度和最优含水率应按照土工试验规程规定的击实试验方法求取对于砾石土应按全料试样求取最大干密度和最优含水率砂砾石和砂的填筑标准应以相对密度为设计控制指标并应符合下列要求砂砾石的相对密度不应低于砂的相对密度不应低于反滤料宜为砂砾石中粗粒料含量小于时应保证细料小于的颗粒的相对密度也符合上述要求地震区的相对密度设计标准应符合水工建筑物抗震设计规范的规定堆石的填筑标准宜用孔隙率为设计控制指标并应符合下列要求土质防渗体分区坝和沥青混凝土心墙坝的堆石料孔隙率

18宜为沥青混凝土面板坝堆石料的孔隙率宜在混凝土面板堆石坝和土质防渗体分区坝的孔隙率之间选择采用软岩风化岩石筑坝时孔隙率宜根据坝体变形应力及抗剪强度等要求确定设计地震烈度为度度的地区可取上述孔隙率的小值堆石的碾压质量可用施工参数包括碾压设备的型号振动频率及重量行进速度铺筑厚度碾压遍数等及干密度同时控制堆石碾压时宜加水加水量宜通过碾压试验确定对于软化系数较高的硬岩堆石应通过碾压试验确定是否加水设计填筑标准应在施工初期通过碾压试验验证当采用砾石土风化岩石软岩膨胀土湿陷性黄土等性质特殊的土石料时对级级坝和高坝宜进行专门的碾压试验论证其填筑标准粘性土的施工填筑含水率应根据土料性质填筑部位气候条件和施工机械等情况控制在最优含水率的偏差范围以内有特殊用途和性质特殊的粘性土的填筑含水率应另行确定填筑含水率还应符合下列要求上限值不影响压实和运输机械的正常运行施工期间土体内产生的孔隙压力不影响坝坡的稳定在压实过程中不产生剪切破坏下限值填土浸水后不致产生大量的附加沉降使坝顶高程不满足设计要求坝体发生裂缝以及在水压力作用下不产生水力劈裂等不致产生松土层而难以压实

19在冬季负气温下填筑时应使土料在填筑过程中不冻结粘性土的填筑含水率宜略低于塑限砂和砂砾料中的细料部分的含水率宜小于并适当提高填筑密度

20坝体结构坝体分区坝体分区设计应根据就地取材和挖填平衡原则经技术经济比较确定坝体各种不同材料应有明确的分区对各区材料的性质和施工压实要求等应有具体的可供考核检验和进行质量评定的技术指标均质坝宜分为坝体排水体反滤层和护坡等区土质防渗体分区坝宜分为防渗体反滤层过渡层坝壳排水体和护坡等区防渗体在上游面时坝体渗透性宜从上游至下游逐步增大防渗体在中间时坝体渗透性宜向上下游逐步增大当采用风化料或软岩筑坝时坝表面应设保护层保护层的垂直厚度应不小于坝体分区设计宜研究围堰与坝体相结合的可能性坝坡坝坡应根据坝型坝高坝的等级坝体和坝基材料的性质坝所承受的荷载以及施工和运用条件等因素经技术经济比较确定均质坝土质防渗体分区坝沥青混凝土面板或心墙坝及土工膜心墙或斜墙坝坝坡可参照已建坝的经验或近似方法初步拟定最终应经稳定计算确定沥青混凝土面板坝的上游坡不宜陡于当坝基抗剪强度较低坝体不满足深层抗滑稳定要求时宜采用在坝坡脚压戗的方法提高其稳定性设计地震烈度为度的地区坝顶附近的上下游坝坡宜上

21缓下陡或采用加筋堆石表面钢筋网或大块石堆筑等加固措施上下游坝坡马道的设置应根据坝面排水检修观测道路增加护坡和坝基稳定等不同需要确定土质防渗体分区坝和均质坝上游坡宜少设马道非土质防渗材料面板坝上游坡不宜设马道根据施工交通需要下游坝坡可设置斜马道其坡度宽度转弯半径弯道加宽和超高等应满足施工车辆行驶要求斜马道之间的实际坝坡可局部变陡但平均坝坡应不陡于设计坝坡马道宽度应根据用途确定但最小宽度不宜小于若坝基土或筑坝土石料沿坝轴线方向不相同时应分坝段进行稳定计算确定相应的坝坡当各坝段采用不同坡度的断面时每一坝段的坝坡应根据该坝段中最大断面来选择坝坡不同的相邻坝段中间应设渐变段坝顶超高坝顶在水库静水位以上的超高应按式确定式中坝顶超高最大波浪在坝坡上的爬高可按本规范附录计算最大风壅水面高度可按本规范附录计算安全加高按表确定表安全加高值坝的级别设计山区丘陵区校核平原滨海区地震区的安全加高尚应增加地震沉降和地震壅浪高度按水工建筑物抗震设计规范的有关规定确定

22如库区内有可能发生大体积塌岸和滑坡而引起壅浪时壅浪高度及对坝面的破坏能力等应进行专门研究对特殊重要的工程安全加高可大于本规范表规定的数值坝顶高程等于水库静水位与坝顶超高之和应按以下运用条件计算取其最大值设计洪水位加正常运用条件的坝顶超高正常蓄水位加正常运用条件的坝顶超高校核洪水位加非常运用条件的坝顶超高正常蓄水位加非常运用条件的坝顶超高再按本规范规定加地震安全加高当坝顶上游侧设有防浪墙时坝顶超高可改为对防浪墙顶的要求但此时在正常运用条件下坝顶应高出静水位在非常运用条件下坝顶应不低于静水位波浪要素应按本规范附录计算设计风速的取值应遵守下列规定正常运用条件下的级级坝采用多年平均年最大风速的倍正常运用条件下的级级级坝采用多年平均年最大风速的倍非常运用条件下采用多年平均年最大风速坝顶应预留竣工后沉降超高沉降超高值应按本规范的规定确定各坝段的预留沉降超高应根据相应坝段的坝高而变化预留沉降超高不应计入坝的计算高度坝顶构造坝顶宽度应根据构造施工运行和抗震等因素确定如无特殊要求高坝的顶部宽度可选用中低坝可选用坝顶盖面材料应根据当地材料情况及坝顶用途确定宜采用密实的砂砾石碎石单层砌石或沥青混凝土等柔性材料

23坝顶面可向上下游侧或下游侧放坡坡度宜根据降雨强度在之间选择并应做好向下游的排水系统坝顶上游侧宜设防浪墙墙顶应高于坝顶防浪墙必须与防渗体紧密结合防浪墙应坚固不透水其结构尺寸应根据稳定强度计算确定并应设置伸缩缝做好止水位于地震区的土石坝应核算防浪墙的动力稳定性工程运行要求坝顶设照明设施时应按有关规定执行对于高坝坝顶下游侧和不设防浪墙的上游侧根据运用条件可设栏杆等安全防护措施坝顶结构与布置应经济实用建筑艺术处理应美观大方并与周围环境相协调防渗体土质防渗体分区坝的防渗体断面尺寸应根据下列因素研究确定防渗土料的质量如允许渗透比降塑性抗裂性能等防渗土料的数量和施工难易程度防渗体下面坝基的性质及处理措施防渗土料与坝壳材料单价比值设计地震烈度为度度地区适当加厚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应自上而下逐渐加厚顶部的水平宽度不宜小于底部厚度斜墙不宜小于水头的心墙不宜小于水头的土质防渗体顶部在正常蓄水位或设计洪水位以上的超高应按表的规定取值非常运用条件下防渗体顶部不应低于非常运用条件的静水位并应核算风浪爬高高度的影响当防渗体顶部设有防浪墙时防渗体顶部高程可不受上述限制但不得低于正常运用的静水位防渗体顶部应预留竣工后沉降超高

24表正常运用情况下防渗体顶部超高防渗体结构形式超高防渗体结构形式超高斜墙心墙土质防渗体顶部和土质斜墙上游应设保护层保护层厚度包括上游护坡垫层应不小于该地区的冻结和干燥深度还应满足施工机械的需要斜墙上游保护层的填筑标准应和坝体相同其坡度应满足稳定要求反滤层和过渡层坝的反滤层必须符合下列要求使被保护土不发生渗透变形渗透性大于被保护土能通畅地排出渗透水流不致被细粒土淤塞失效土质防渗体包括心墙斜墙铺盖和截水槽等与坝壳和坝基透水层之间以及下游渗流出逸处如不满足反滤要求均须设置反滤层土质防渗体分区坝的坝壳内各土层间宜满足反滤要求下游坝壳与坝基透水层接触区与岩基中发育的断层破碎带和强风化带接触部位如不满足反滤要求应设反滤层防渗体下游和渗流出逸处的反滤层除应满足本规范外在防渗体出现裂缝的情况下土颗粒不应被带出反滤层裂缝可自行愈合根据材料性能库水位变化情况等防渗体上游反滤层材料的级配层数和厚度相对于下游反滤层可简化反滤层的级配和层数应按本规范附录计算经过比较选择最合理的方案级级坝和高坝还应经试验验证反滤层每层的厚度应根据材料的级配料源用途施工方法等综合确定人工施工时水平反滤层的最小厚度可采用垂直或倾斜反滤层的最小厚度可采用采用机械施

25工时最小厚度应根据施工方法确定如防渗体与坝壳料之间的反滤层总厚度不能满足过渡要求时可加厚反滤层或设置过渡层在下列情况下应论证是否要加厚防渗体上下游侧反滤层设计地震烈度为度度地区的土石坝峡谷地区的高土石坝或岸坡坡度有突变的部位防渗体与岩石岸坡或刚性建筑物接触面附近部位防渗体由塑性较低压缩性较大的土料筑成防渗体与坝壳的刚度相差悬殊坝建于深厚覆盖层上土石坝的过渡层应具有协调相邻两侧材料变形的功能混凝土面板堆石坝的垫层和堆石之间沥青混凝土心墙和坝壳之间均应设过渡层土质防渗体分区坝是否设过渡层应根据防渗体和坝壳材料特性及反滤层厚度综合研究确定土质防渗体分区坝坝壳为堆石时过渡层应采用连续级配最大粒径不宜超过顶部水平宽度不宜小于采用等厚度或变厚度均可在填筑过程中反滤层宜与坝体同时上升且不应有明显的颗粒分离和压碎现象选用土工织物作反滤层宜用在易修补的部位并应按土工合成材料应用技术规范设计坝体排水土石坝应设置坝体排水降低浸润线和孔隙压力改变渗流方向防止渗流出逸处产生渗透变形保护坝坡土不产生冻胀破坏坝体排水必须满足以下要求能自由地向坝外排出全部渗透水应按反滤要求设计

26便于观测和检修坝体排水可在以下几种型式中选择坝体内排水竖式排水包括直立排水上昂式排水下昂式排水等水平排水包括坝体不同高程的水平排水层褥垫式排水坝底部水平排水层网状排水带排水管等棱体排水滤水坝趾贴坡式排水综合型排水由上述各种排水型式中的两种或多种综合组成排水型式的选择必须结合坝基排水的需要及型式根据下列情况经技术经济比较确定坝型坝体填土和坝基土的性质以及坝基的工程地质和水文地质条件下游有水无水下游水位高低和持续时间以及泥沙淤积影响施工情况及排水设备的材料筑坝地区的气候条件均质坝和下游坝壳用弱透水材料填筑的土石坝宜优先选用竖式排水其底部可用褥垫排水将渗水引出均质坝和坝壳用弱透水料填筑的坝若需要降低坝体内的孔隙压力可在上下游坡不同高度设置坝体水平排水层其设置位置层数和厚度应根据计算确定但最小厚度不宜小于棱体排水设计应遵守下列规定顶部高程应超出下游最高水位超过的高度级级坝应不小于级级级坝应不小于并应超过波浪沿坡面的爬高顶部高程应使坝体浸润线距坝面的距离大于该地区的冻结深度

27顶部宽度应根据施工条件及检查观测需要确定但不宜小于应避免在棱体上游坡脚处出现锐角贴坡排水设计应遵守下列规定顶部高程应高于坝体浸润线出逸点超过的高度应使坝体浸润线在该地区的冻结深度以下级级坝不小于级级和级坝不小于并应超过波浪沿坡面的爬高底脚应设置排水沟或排水体材料应满足防浪护坡的要求坝内水平排水设计应遵守下列规定由砂卵砾石组成的水平排水层的厚度和伸入坝体内的长度应根据渗流计算确定排水层中每层料的最小厚度应满足反滤层最小厚度的要求网状排水带中纵向排水带平行于坝轴线的厚度和宽度及伸入坝体内的深度应根据渗流计算确定网状排水带中的横向排水带宽度应不小于其坡度不宜超过或按不产生接触冲刷的要求确定当渗流量很大增大排水带尺寸不合理时可采用排水管管周围应设反滤层坝内水平排水伸进坝体的极限尺寸对于粘性土均质坝为坝底宽的砂性土均质坝为坝底宽的对于土质防渗体分区坝宜与防渗体下游的反滤层相连接护坡坝表面为土砂砂砾石等材料时应设专门护坡堆石坝可采用堆石材料中的粗颗粒料或超径石做护坡护坡可在以下几种形式中选择上游护坡堆石抛石干砌石

28浆砌石预制或现浇的混凝土或钢筋混凝土板或块沥青混凝土其他形式如水泥土下游护坡干砌石堆石卵石或碎石草皮钢筋混凝土框格填石其他形式如土工合成材料护坡的形式厚度及材料粒径应根据坝的等级运用条件和当地材料情况根据以下因素经技术经济比较确定上游护坡波浪淘刷顺坝水流冲刷漂浮物和冰层的撞击及冻冰的挤压下游护坡冻胀干裂及蚁鼠等动物破坏雨水大风水下部位的风浪冰层和水流作用有条件时上游护坡宜采用堆石护坡在波浪较大的坝段和坡面可采用与其他部位不同的护坡厚度和形式下游护坡的水上水下可采用不同的护坡厚度和形式护坡的覆盖范围应按以下要求确定上游面上部自坝顶起如设防浪墙时应与防浪墙连接下部至死水位以下不宜小于级级坝可减至最低水位不确定时应护至坝脚下游面应由坝顶护至排水棱体无排水棱体时应护至坝脚堆石干砌石护坡与被保护料之间不满足反滤要求时护坡下应按反滤要求设置垫层

29现浇混凝土或钢筋混凝土沥青混凝土和浆砌石护坡应设排水孔在寒冷地区的粘性土坝坡当有可能因冻胀引起护坡变形时应设防冻垫层其厚度不小于当地冻结深度除堆石坝护坡外应在马道坝脚和护坡末端设置基座护坡厚度和粒径应按本规范附录的方法计算其中设计风速应符合本规范的规定坝面排水除干砌石或堆石护坡外均必须设坝面排水应包括坝顶坝坡坝头及坝下游等部位的集水截水和排水措施除堆石坝与基岩交坡处外坝坡与岸坡连接处均必须设排水沟其集水面积应包括岸坡集水面积在内坝面排水系统的布置排水沟的尺寸和底坡应由计算确定有马道时纵向排水沟宜与马道一致并设于马道内侧竖向排水沟可每设置一条排水沟可用混凝土现场浇筑或浆砌石砌筑若用混凝土预制件拼装时应使接缝牢固成一整体

30坝基处理一般要求坝基包括坝头下同处理应满足渗流控制包括渗透稳定和控制渗流量静力和动力稳定允许沉降量和不均匀沉降量等方面要求保证坝的安全运行处理的标准与要求应根据具体情况在设计中确定竣工后的坝顶沉降量不宜大于坝高的对于特殊土的坝基允许总沉降量应视具体情况确定坝基中遇到下列情况时必须慎重研究和处理深厚砂砾石层软粘土湿陷性黄土疏松砂土及少粘性土喀斯特岩溶有断层破碎带透水性强或有软弱夹层的岩石含有大量可溶盐类的岩石和土透水坝基下游坝脚处有连续的透水性较差的覆盖层矿区井洞砂砾石坝基的渗流控制砂砾石坝基应查明砂砾石的平面和空间分布情况以及级配密度渗透系数允许渗透比降等物理力学指标在地震区还应了解标准贯入击数剪切波速动力特性指标等勘测试验应分别按照水利水电工程地质勘察规范土工试验规程进行砂砾石坝基渗流控制可选择以下形式垂直防渗明挖回填截水槽

31混凝土防渗墙灌浆帷幕上述两种或两种以上形式的组合上游防渗铺盖下游排水设备及盖重水平排水垫层反滤排水沟排水减压井下游透水盖重反滤排水沟及排水减压井的组合经过论证的其他有效措施砂砾石坝基渗流控制的措施应根据坝高坝型水库的用途及坝基地质条件选择几种可能的方案通过技术经济比较确定能可靠而有效地截断坝基渗透水流的垂直防渗措施在技术条件可能而又经济合理时应优先采用在下列情况下对中高坝应采用垂直防渗措施对渗漏量损失要求较高的水库坝基砂砾石层渗透稳定性差采用铺盖及排水减压措施仍不能保证坝与坝基的渗透稳定时砂砾石坝基深厚水平层次非常显著具有强渗漏带时垂直防渗措施应设在坝的防渗体底部均质坝可设于距上游坝脚坝底宽度处垂直防渗措施的底部宜伸入相对不透水层也可按渗流计算模拟试验成果确定必要时可对基岩进行灌浆处理坝的防渗体砂砾石覆盖层和基岩内的防渗设施应紧密地连结成一整体垂直防渗措施的选择应符合下列原则砂砾石层深度在以内宜采用明挖回填粘土截水槽砂砾石层深度在以内可采用混凝土防渗墙砂砾石层很深时可采用灌浆帷幕或在深层采用灌浆帷

32幕上层采用明挖回填粘土截水槽或混凝土防渗墙根据砂砾石层性质和厚度也可沿坝轴线分段采用不同措施截水槽应采用与坝体防渗体相同的土料填筑其压实度不应小于坝体同类土料底宽应根据回填土料的允许渗透比降及土料与基岩接触面抗渗流冲刷的允许渗透比降和施工条件确定混凝土防渗墙设计应遵守下列原则厚度应根据坝高和施工条件确定混凝土防渗墙顶应作成光滑的楔形插入土质防渗体高度宜为坝高高坝可适当降低或根据渗流计算确定低坝应不低于在墙顶可设填筑含水率大于最优含水率的高塑性土区墙底宜嵌入基岩对风化较深和断层破碎带可根据坝高和断层破碎情况加深高坝深砂砾石层的混凝土防渗墙应进行应力应变分析核算墙的应力为确定混凝土的强度提供依据混凝土防渗墙除应具有所要求的强度外还应有足够的抗渗性和耐久性在混凝土内可掺粘土粉煤灰及其他外加剂对高坝深厚覆盖层中的混凝土防渗墙宜采用钻孔物探等方法做强度和渗透性的质量检查在砂砾石坝基内建造灌浆帷幕前宜先按可灌比判别其可灌性可灌注水泥浆可灌注水泥粘土浆可灌性应通过室内及现场试验最终确定可灌比可按式计算式中受灌地层中小于该粒径的土重占总土重的灌注材料中小于该粒径的土重占总土重的砂砾石坝基灌浆材料宜用粒状材料水泥粘土和膨润

33土等也可在粒状材料灌浆后再灌化学灌浆材料应通过现场帷幕灌浆试验论证灌浆帷幕的技术可能性和经济合理性帷幕灌浆试验应确定帷幕的布置排距孔距深度厚度灌浆压力灌浆材料水灰比灌浆设备灌浆方法施工工艺等并应通过检查孔验证是否达到预期的防渗效果灌浆帷幕设计应遵守下列原则帷幕厚度可按式计算式中最大设计水头帷幕的允许比降对一般水泥粘土浆可采用对深度较大的多排帷幕根据渗流计算和已有的工程实例可沿深度逐渐减薄帷幕的底部深入相对不透水层宜不小于若相对不透水层较深可根据渗流分析并结合类似工程研究确定多排帷幕灌浆的孔排距应通过灌浆试验确定初步可选用排数可根据帷幕厚度确定使用的水泥粘土浆最优配比应由试验确定但其中水泥量应为水泥和粘土总量的按质量计灌浆结束后对表层未固结好的砂砾石应挖除在完整的帷幕顶上填筑防渗体必要时可设置利于结合的齿槽或混凝土垫层灌浆方法宜用套阀花管法铺盖应与下游排水设施联合作用对高中坝复杂地层渗透系数较大和防渗要求较高的工程应慎重选用铺盖设计应遵守下列原则长度和厚度应根据水头透水层厚度以及铺盖和坝基土的渗透系数通过试验或计算确定铺盖应由上游向下游逐渐加厚前端最小厚度可取末端与坝身防渗体连接处厚度应由渗流计算确定且应满

34足构造和施工要求铺盖与坝基土接触面应平整压实当铺盖和基土之间不满足反滤原则时应设反滤层铺盖应采用相对不透水土料填筑其渗透系数应小于坝基砂砾石层的并应小于应在等于或略高于最优含水率下压实也可采用土工膜作铺盖当利用天然土层作铺盖时应查明天然土层及下卧砂砾石层的分布厚度级配渗透系数和允许渗透比降等情况论证天然铺盖的渗透性并核算层间关系是否满足反滤要求必要时可辅以人工压实局部补充填土利用水库淤积等措施对抗渗性差的天然土层宜避免采用铺盖宜进行保护避免施工和运用期间发生干裂冰冻和水流淘刷等坝基中的渗透水流有可能引起坝下游地层的渗透变形或沼泽化或使坝体浸润线过高时宜设置坝基排水设施坝基排水设施应根据坝基地质情况并结合坝体排水按下述情况选用透水性均匀的单层结构坝基以及上层渗透系数大于下层的双层结构坝基可采用水平排水垫层也可在坝脚处结合贴坡排水体做反滤排水沟双层结构透水坝基当表层为不太厚的弱透水层且其下的透水层较浅渗透性较均匀时宜将坝底表层挖穿做反滤排水暗沟并与坝底的水平排水垫层相连将水导出此外也可在下游坝脚处做反滤排水沟对于表层弱透水层太厚或透水层成层性较显著时宜采用减压井深入强透水层坝基反滤排水暗沟的位置宜设在距离下游坝脚坝底宽度以内坝外的反滤排水沟及排水减压井应设在靠近坝脚处坝外反滤排水沟宜采用明式并与排地面水排水沟分开避免冲刷和泥沙淤塞

35坝基反滤排水暗沟水平排水垫层及反滤排水沟断面均应由计算或试验确定并作好反滤层排水减压井系统设计应包括确定井径井距井深出口水位并计算渗流量及井间渗透水压力使其小于允许值同时应符合下列要求出口高程应尽量低但不得低于排水沟底面井径宜大于进水花管贯入强透水层的深度宜为强透水层厚度的进水花管的开孔率宜为进水花管孔眼可为条形和圆形进水花管外填反滤料粒径与条孔宽度之比应大于等于与圆孔直径之比应大于等于减压井周围的反滤层应按本规范附录的规定进行设计采用砂砾料或土工织物作反滤均可采用砂砾料作反滤料时反滤料的粒径应不大于层厚的蓄水后应加强观测对效果达不到设计要求的地段可加密井系下游坝脚渗流出逸处若地表相对不透水层不足以抵抗剩余水头可采用透水盖重透水盖重的延伸长度和厚度由计算或试验确定计算方法可按本规范的规定执行岩石坝基处理当岩石坝基有较大透水性软弱夹层风化破碎或有化学溶蚀以致通过地层的渗漏量影响水库效益影响坝体和坝基的稳定或渗透稳定时应对坝基进行处理在喀斯特地区筑坝应根据岩溶发育情况充填物性质水文地质条件水头大小覆盖层厚度和防渗要求等研究处理方案可选择以下方法处理大面积溶蚀未形成溶洞的可做铺盖防渗

36浅层的溶洞宜挖除或只挖除洞内的破碎岩石和充填物用浆砌石或混凝土堵塞深层的溶洞可采用灌浆方法处理或做混凝土防渗墙防渗体下游宜做排水设施库岸边处可做防渗措施隔离采用以上数项措施综合处理坝基范围内有断层破碎带软弱夹层等地质构造时应根据产状宽度组成物性质延伸长度及所在部位研究其渗漏管涌溶蚀和滑动对坝基和坝体的影响确定其处理措施除应按本规范的规定做好接触面的表面处理外还可采用灌浆混凝土塞和盖板混凝土防渗墙铺盖扩大截水槽底宽挖除和放缓坝坡等处理措施在防渗体下游断层或破碎带出露处应设置排水反滤设施土质防渗体坝当其基岩透水性较大时应做帷幕灌浆高坝还宜同时进行固结灌浆处理基岩裂隙宽度大于应采用水泥灌浆裂隙宽度小于应采用化学灌浆或超细水泥灌浆化学灌浆宜作为水泥灌浆的加密措施受灌地区的地下水流速不大于时可采用水泥灌浆大于此值时可在水泥浆液中加速凝剂或采用化学灌浆但灌浆的可能性及其效果应根据试验确定当地下水有侵蚀性时应选择抗侵蚀性水泥或采用化学灌浆化学灌浆应采用低毒或无毒材料并应对环境污染进行分析灌浆帷幕设在坝的防渗体底部的位置应符合本规范的规定灌浆帷幕的钻孔方向宜与岩石主导裂隙的方向正交当主导裂隙与水平面所成的夹角不大时宜采用垂直帷幕反之则宜采用倾斜式帷幕其倾斜方向应与主导裂隙的倾斜方向相反并应结合施工条件确定帷幕深度应根据建筑物的重要性水头大小地质条件渗透

37特性以及对帷幕所提出的防渗要求等按下列方法综合研究确定坝基下存在相对不透水层且埋藏深度不大时帷幕应深入该层至少当坝基相对不透水层埋藏较深或分布无规律时应根据渗流分析防渗要求并结合类似工程经验研究确定帷幕深度喀斯特地区的帷幕深度应根据岩溶及渗漏通道的分布情况和防渗要求确定灌浆帷幕的设计标准应按灌后基岩的透水率控制级级坝及高坝透水率宜为级及其以下的坝透水率宜为蓄水和抽水蓄能水库的上库可取低值滞洪水库等可用高值基岩相对不透水层透水率的标准同上灌浆帷幕宜采用一排灌浆孔基岩破碎带部位和喀斯特地区宜采用两排或多排孔对于高坝根据基岩透水情况可采用两排多排帷幕灌浆孔宜按梅花型布置排距孔距宜为灌浆压力应根据地质条件坝高及灌浆试验等确定灌浆帷幕伸入两岸的长度可依据下述原则之一确定至水库正常蓄水位与水库蓄水前两岸的地下水位相交处至水库正常蓄水位与相对不透水层在两岸的相交处根据防渗要求按渗流计算成果确定帷幕灌浆完成后应进行质量检查检查孔宜布置在基岩破碎带灌浆吸浆量大钻孔偏斜度大等有特殊情况部位和有代表性的地层部位其数量宜为灌浆孔总数的检查标准按本规范规定的透水率执行固结灌浆可沿土质防渗体与基础接触面整个范围布置根据地质情况孔排距可取深度宜取固结灌浆的灌浆压力当没有混凝土盖板时初步可选用当有混凝土盖板时初步可选用最终应通过灌浆试验确定固结灌浆的设计标准宜与帷幕灌浆相同灌浆后应进行质量检查检查孔的数量不宜少于固结灌浆孔总数的

38帷幕灌浆和固结灌浆对浆液的要求灌浆方法灌浆结束标准等应按照水工建筑物水泥灌浆施工技术规范执行当两岸坝肩岩体有承压水或山体较单薄存在岩体稳定问题时宜做灌浆帷幕和排水幕设施易液化土软粘土和湿陷性黄土坝基的处理对地震区的坝基中可能发生液化的无粘性土和少粘性土应按水利水电工程地质勘察规范进行地震液化可能性的评价对判别可能液化的土层应挖除换土在挖除比较困难或很不经济时可采取加密措施对浅层可能液化的土层宜用表面振动压密对深层可能液化的土层宜用振冲强夯等方法加密还可结合振冲处理设置砂石桩加强坝基排水以及采取盖重等防护措施软粘土不宜作为坝基经过技术经济论证采取处理措施后可修建低均质坝和心墙坝软粘土坝基的处理措施宜挖除当厚度较大分布较广难以挖除时可用打砂井插塑料排水带加荷预压真空预压振冲置换以及调整施工速率等措施处理在软粘土坝基上筑坝应加强现场孔隙水压力和变形监测有机质土不应作为坝基如坝基内存在厚度较小且不连续的夹层或透镜体挖除有困难时经过论证并采取有效处理措施可不予清除湿陷性黄土可用于低坝坝基但应论证其沉降湿陷和溶滤对土石坝的危害并做好处理工作湿陷性黄土坝基宜采用挖除翻压强夯等方法消除其湿陷性经过论证也可采用预先浸水的方法处理对黄土中的陷穴动物巢穴窑洞墓坑等地下空洞必须查明处理

39坝体与坝基岸坡及其他建筑物的连接坝体与坝基及岸坡的连接坝体与坝基及岸坡的连接必须妥善设计和处理连接面不应发生水力劈裂和邻近接触面岩石大量漏水不得形成影响坝体稳定的软弱层面不应由于岸坡形状或坡度不当引起不均匀沉降而导致坝体裂缝坝体与土质坝基及岸坡的连接必须遵守下列规定坝断面范围内必须清除坝基与岸坡上的草皮树根含有植物的表土蛮石垃圾及其他废料并将清理后的坝基表面土层压实坝体断面范围内的低强度高压缩性软土及地震时易液化的土层应清除或处理土质防渗体应坐落在相对不透水土基上或经过防渗处理的坝基上坝基覆盖层与下游坝壳粗粒料如堆石等接触处应符合反滤要求如不符合应设置反滤层坝体与岩石坝基和岸坡的连接应遵守下列原则坝断面范围内的岩石坝基与岸坡应清除其表面松动石块凹处积土和突出的岩石土质防渗体和反滤层宜与坚硬不冲蚀和可灌浆的岩石连接若风化层较深时高坝宜开挖到弱风化层上部中低坝可开挖到强风化层下部在开挖的基础上对基岩再进行灌浆等处理在开挖完毕后宜用风水枪冲洗干净对断层张开节理裂隙应逐条开挖清理并用混凝土或砂浆封堵坝基岩面上宜设混凝土盖板喷混凝土或喷水泥砂浆对失水很快风化的软岩如页岩泥岩等开挖时宜预留保护层待开始回填时随挖除随回填或开挖后用喷水泥

40砂浆或喷混凝土保护土质防渗体与岩石接触处在邻近接触面范围内防渗体应为粘土如防渗料为砾石土应改为粘土粘土应控制在略高于最优含水率情况下填筑在填土前应用粘土浆抹面与土质防渗体连接的岸坡的开挖应符合下列要求岸坡应大致平顺不应成台阶状反坡或突然变坡岸坡上缓下陡时变坡角应小于岩石岸坡不宜陡于陡于此坡度时应有专门论证并采取相应工程措施土质岸坡不宜陡于岸坡应保持施工期稳定土质防渗体与岸坡连接处附近可扩大防渗体断面和加强反滤层土质防渗体与混凝土防渗墙的连接应按本规范规定执行坝体与其他建筑物的连接坝体与混凝土坝溢洪道船闸涵管等建筑物的连接必须防止接触面的集中渗流因不均匀沉降而产生的裂缝以及水流对上下游坝坡和坡脚的冲刷等因素的有害影响坝体与混凝土坝的连接可采用侧墙式重力墩式或翼墙式等插入式或经过论证的其他形式土石坝与船闸溢洪道等建筑物的连接应采用侧墙式土质防渗体与混凝土建筑物的连接面应有足够的渗径长度坝体与混凝土建筑物采用侧墙式连接时土质防渗体与混凝土面结合的坡度不宜陡于下游侧接触面与土石坝轴线的水平夹角宜在之间连接段的防渗体宜适当加大断面或选用高塑性粘土填筑并充分压实且在接合面附近加强防渗体下游反滤层等严寒地区应符合防冻要求

41坝下埋设涵管应符合下列要求土质防渗体坝下涵管连接处应扩大防渗体断面涵管本身设置永久伸缩缝和沉降缝时必须做好止水并在接缝处设反滤层防渗体下游面与坝下涵管接触处应做好反滤层将涵管包围起来为灌浆观测检修和排水等方面的需要设置的廊道可布置在坝底基岩上并宜将廊道全部或部分埋入基岩内地震区的土石坝与岸坡和混凝土建筑物的连接还应遵照水工建筑物抗震设计规范有关规定执行

42坝的计算和分析渗流计算渗流计算应包括以下内容确定坝体浸润线及其下游出逸点的位置绘制坝体及坝基内的等势线分布图或流网图确定坝体与坝基的渗流量确定坝坡出逸段与下游坝基表面的出逸比降以及不同土层之间的渗透比降确定库水位降落时上游坝坡内的浸润线位置或孔隙压力确定坝肩的等势线渗流量和渗透比降渗流计算应包括以下水位组合情况上游正常蓄水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渗流计算应考虑坝体和坝基渗透系数的各向异性计算渗透流量时宜采用土层渗透系数的大值平均值计算水位降落时的浸润线宜用小值平均值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核和修正各项水文地质参数岸边的绕坝渗流和高山峡谷的高土石坝应按三维渗流用数值法计算地质条件复杂时可用模拟试验作相互印证土质防渗体分区坝和均质坝库水位降落时计算上游坝体内的自由水面位置级级坝和高坝应用数值法计算其他情况可用公式计算

43采用公式进行渗流计算时对比较复杂的实际条件可作如下简化渗透系数相差倍以内的相邻薄土层可视为一层采用加权平均渗透系数作为计算依据双层结构坝基如下卧土层较厚且其渗透系数小于上覆土层渗透系数的时可将下卧土层视为相对不透水层当透水坝基深度大于建筑物不透水底部长度的倍以上时可按无限深透水坝基情况估算渗透稳定计算渗透稳定计算应包括以下内容判别土的渗透变形形式即管涌流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下游渗流出逸段的渗透稳定渗透变形形式的判别方法应按水利水电工程地质勘察规范的规定执行在没有反滤层保护时坝体坝基渗透出逸比降应小于材料的允许渗透比降坝基表层土的渗透系数小于下层土的渗透系数而下游渗透出逸比降又符合式时应设置排水盖重层或排水减压井排水盖重层的厚度可按式计算式中表层土在坝下游坡脚点至以下范围点的渗透比降可按表层土上下表面的水头差除以表层土层厚度得出见图表层土的土粒比重

44表层土的孔隙率安全系数取表层土的厚度排水盖重层的容重水上用湿容重水下用浮容重水的容重稳定计算土石坝施工建成蓄水和库水位降落的各个时期不同荷载下应分别计算其稳定性控制稳定的有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四种工况应计算的内容如下施工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正常运用遇地震的上下游坝坡各工况正常和非常运用条件的区分应按本规范的规定执行土石坝各种计算工况土体的抗剪强度均应采用有效应力法按式计算

45粘性土施工期同时应采用总应力法按式计算粘性土库水位降落期同时应采用总应力法按式计算式中土体的抗剪强度有效应力抗剪强度指标法向总应力法向有效应力孔隙压力不排水剪总强度指标固结不排水剪总强度指标库水位降落前的法向有效应力粗粒料非线性抗剪强度指标可按式计算式中土体滑动面的摩擦角一个大气压力下的摩擦角增加一个对数周期下的减小值土体滑动面的小主应力大气压力土质防渗体坝沥青混凝土面板坝或心墙坝及土工膜斜墙坝或心墙坝其抗剪强度应采用本规范式式确定上述坝型中的级高坝有条件时粗粒料可用本规范公式确定的抗剪强度指标验算稳定混凝土面板堆石坝的粗粒料应采用本规范公式确定的抗剪强度指标进行稳定计算土的抗剪强度指标应采用三轴仪测定对级以下的中坝可用直接慢剪试验测定土的有效强度指标对渗透系数小于

46或压缩系数小于的土也可用直接快剪试验或固结快剪测定其总强度指标抗剪强度试验的仪器方法和设计取值应按本规范附录规定选用粘性填土或坝基土中某点在施工期的起始孔隙压力可按式计算式中某点以上土的平均容重某点以上的填土高度孔隙压力系数按本规范附录确定对于饱和度大于和渗透系数介于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核计算的成果稳定渗流期坝体和坝基中的孔隙压力应根据流网确定计算方法可按本规范附录规定执行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压力对粘性土可按本规范附录规定的方法估算并通过现场观测进行核算坝坡抗滑稳定计算应采用刚体极限平衡法对于均质坝厚斜墙坝和厚心墙坝宜采用计及条块间作用力的简化毕肖普法对于有软弱夹层薄斜墙薄心墙坝的坝坡稳定分析及任何坝型可采用满足力和力矩平衡的摩根斯顿普赖斯等方法稳定计算方法按本规范附录的规定执行非均质坝体和坝基稳定安全系数的计算应考虑安全系数的多极值特性滑动破坏面应在不同的土层进行分析比较直到求得

47最小稳定安全系数采用计及条块间作用力的计算方法时坝坡抗滑稳定的安全系数应不小于表规定的数值表坝坡抗滑稳定最小安全系数工程等级运用条件正常运用条件非常运用条件非常运用条件注运用条件详见本规范混凝土面板堆石坝用非线性抗剪强度指标计算坝坡稳定的安全系数可参照表规定取值采用不计条块间作用力的瑞典圆弧法计算坝坡抗滑稳定安全系数时对级坝正常运用条件最小安全系数应不小于其他情况应比本规范表规定的数值减小采用滑楔法进行稳定计算时若假定滑楔之间作用力平行于坡面和滑底斜面的平均坡度安全系数应符合本规范表的规定若假定滑楔之间作用力为水平方向安全系数应符合本规范的规定由土工膜做成的斜墙土石坝除应进行沿有关部位的坝坡和坝基稳定分析外并应沿土工膜和土的接触带进行稳定分析抗震稳定计算应按水工建筑物抗震设计规范有关规定执行如不按可靠度又采用拟静力法计算时其稳定安全系数可按本规范的规定确定应力和变形计算土石坝应进行沉降分析估算在土体自重及其他外荷作用下坝体和坝基竣工时的沉降量和最终沉降量计算方法应按本规范附录执行

48级级高坝及建于复杂和软弱地基上的坝应采用有限元计算坝体及坝基或其他相衔接的建筑物在土体自重及其他外荷载作用下和各种不同工作条件下的应力变形地震区土石坝的动力分析应按水工建筑物抗震设计规范的规定进行坝顶竣工后的预留沉降超高应根据沉降计算有限元应力应变分析施工期观测和工程类比等综合分析确定根据沉降计算结果应推算出坝体各部位的不均匀沉降量和不均匀沉降梯度初步判断发生裂缝的可能性还应根据有限元应力变形计算结果分析坝体是否发生塑性区及其范围拉应力区及其范围变形及裂缝防渗体的水力劈裂等并在上述两种计算结果基础上综合研究是否会发生裂缝以及应采取抗裂措施等应力变形计算宜采用非线性弹性应力应变关系分析也可采用弹塑性应力应变关系分析对于粘性土的坝体和坝基宜考虑固结对坝体应力和变形的影响有限元计算的参数宜由试验测定并结合工程类比选用试验用料的力学特性应能代表实际采用的筑坝材料试验条件和加载方式宜反映坝体的施工运行条件有限元计算应按照施工填筑和蓄水过程模拟坝体分期加载的条件并应反映坝体不连续界面的力学特性当计算的竣工后坝顶沉降量与坝高的比值大于时应在分析计算成果的基础上论证选择的坝料填筑标准的合理性和采取工程措施的必要性在施工过程中应对沉降孔隙压力总应力和位移等项目的原型观测和施工质量检测资料及时进行分析校核和修正计算参数参考工程类比成果判断计算成果的正确性和合理性并论证是否需要采取工程措施或修正设计

49分期施工与扩建加高分期施工土石坝分期施工临时断面的填筑高程应根据各时段的拦洪标准和蓄水要求确定临时断面的分期划分应根据坝型坝基地形地质条件防渗排水设施的布置总体施工进度导流与度汛枢纽建筑物的开挖料利用等具体情况拟定分期施工时临时断面上游坝面防护应与拦洪蓄水条件相适应下游坝面应视分期施工间断时间的长短做好坝面排水防护措施或设临时护坡对龙口段和先期填筑段的施工应符合下列规定均质坝和厚心墙坝应核算合龙段的施工期稳定性先填筑坝段的横向坝坡土料不宜陡于砂砾石料不宜陡于堆石料不宜陡于对土质防渗体的高坝应按本规范规定的方法验算分期填筑坝体的不均匀沉降进行发生裂缝的可能性分析同时根据计算结果和工程类比确定分期填筑坝段的最大高差龙口段两侧先期施工的坝体横向坡脚应采取防护措施但在坝体合龙前必须将临时防护设施全部清除土质心墙斜心墙和斜墙不应采取分期加厚的形式清基削坡工作宜一次完成如需分期完成应避免后期施工对前期施工的影响对分期完建的坝坝体泄水和引水建筑物均必须按最终规模进行设计扩建加高进行扩建加高设计时应分析原坝体的原型观测资料并对原坝体进行勘探试验了解坝体的质量和安全状况作为扩

50建加高设计的依据进行扩建加高时应对原坝坝基处理坝坡稳定填筑质量以及坝体与岸坡和其他建筑物的连接进行安全复核对已建的泄水引水建筑物的泄水能力和安全应进行核算不满足加高后运用要求时应进行加固和扩建土石坝的扩建加高宜采用从下游面培厚加高的方法如在水库的淤积物上加高应根据淤积物固结情况进行变形和稳定分析研究采取排水固结措施和控制加高速率必要性等问题若其他加高措施有困难加高相对高度不大对原坝体的填筑质量坝坡安全裕度坝基地质条件以及地震烈度等情况进行论证后坝的整体安全满足本规范要求时也可采用戴帽加高的方法扩建加高坝体的土料与原坝体填土性质不同时应研究增设反滤层和过渡层的必要性土质防渗体分区坝可采用混凝土面板堆石坝从下游面加高加高设计中应对原坝的土质防渗体与混凝土面板之间的连接和止水进行专门设计必须形成完整的防渗体系

51安全监测设计土石坝应根据坝的等级高度结构形式以及地形地质等条件设置必要的监测项目及相应的设施并及时整理分析观测资料安全监测设计应符合下列要求监视土石坝的安全运行根据施工期监测资料控制施工并及时检验和修正设计根据长期监测资料检验设计的正确性为科学研究提供资料监测仪器设施的选择应在可靠耐久经济适用前提下力求先进和便于实现自动化监测监测设施布置应符合下列规定应少而精突出重点并能反映大坝的工作状况外部监测表面位移点宜等距分布内部监测设施至少应沿坝轴线的一个纵断面和最大坝高处或其他有代表性的断面的一个横断面布置必要时可增设横断面坝肩及基岩断层带坝基覆盖层最深处承压含水层等以及坝内有埋管或廊道处坝的合龙段应加设监测设施临时性监测设施宜与永久性监测设施相结合内部观测设施应避免施工干扰尽量缩短管路和电缆长度各观测设施应能相互校核并做到一种设施多种用途应保证观测作业有良好的交通及照明条件级级坝及高坝应设置下列监测项目坝面垂直位移水平位移纵向和横向和接缝位移坝基沉降坝体内部垂直位移

52坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线渗透流量渗透水透明度和水质如有可能最好分别测定坝基坝体绕坝等各个部分的渗透流量绕坝渗流岸坡地下水位级坝及级级坝高大于的坝应设置下列监测项目坝面垂直位移和水平位移渗流量根据具体情况观测坝体和坝基的孔隙压力及坝体浸润线级级高坝可根据工程具体情况增加下列专门性监测项目坝体内部水平位移坝体内部土体的应变坝体应力坝体与其他建筑物接触面的土压力混凝土防渗墙钢筋混凝土及沥青混凝土防渗体的应力和应变地震岸坡稳定其他如波浪水库水质污染等地震监测设置应符合下列要求设计地震烈度为度度地区的级级高坝应至少选个断面沿不同高程设置测点采用强震仪监测坝体的动力反应在库区有发震断层或断裂交汇带的地区宜在蓄水前设地震台网进行系统监测坝体及坝基中的抗震敏感部位宜设置动孔隙压力等监测设备混凝土防渗墙钢筋混凝土及沥青混凝土防渗体观测应结合有关专业规范或参照类似工程已有监测成果设置应变沉降

53渗透温度等监测项目监测设计时宜根据设计计算并参考类似工程监测成果提供监测值的预计变动范围安全监测除应符合本规范要求外还应执行土石坝安全监测技术规范土石坝安全监测资料整编规程有关规定监测设计中应对施工单位提出要求将监测设施的安设记录及竣工图施工期的监测记录和整理分析资料编成正式文件移交给管理单位施工单位应保证各项监测设施的完好和监测资料的完整性

54附录波浪和护坡计算波浪计算年最大风速应采用水面上空高度处的平均风速当仅能获得距水面其他高度的风速时应按式计算式中水面上空高度处的平均风速距水面的高度风速修正系数按表查得距水面上空高度处的平均风速表风速修正系数高度修正系数风向宜按水域计算点处个方位角确定其允许偏差为风区长度的确定应符合下列要求当沿风向两侧的水域较宽广时可采用计算点到对岸的距离沿风向有局部缩窄且缩窄处的宽度小于倍的计算波长时可采用同时不小于自计算点到缩窄处的长度如图示当沿风向两侧水域较狭窄或水域形状不规则或有岛屿等障碍物时应采用等效风区长度按式计算

55式中等效风区长度计算点至水域边界的距离取第条射线与主射线的夹角等于风区内水域平均深度宜沿风向作出地形剖面图求得计算水位应与相应设计状况下的静水位一致波浪的平均波高和平均波周期宜采用莆田试验站公式按式式计算式中平均波高

56平均波周期计算风速风区长度水域平均水深重力加速度取平均波长可按式计算对于深水波即当时式可简化为式中平均波长坝迎水面前水深对于丘陵平原地区水库当时波浪的波高和平均波长可采用鹤地水库公式按式式计算式中累积频率为的波高对于内陆峡谷水库当时波浪的波高和平均波长可采用官厅水库公式按式式计算式中当时为累积频率的波高当时为累积频率的波高

57不同累积频率下的波高可由平均波高与平均水深的比值和相应的累积频率按表中规定的系数计算求得表不同累积频率下的波高与平均波高比值有效波高可取累积频率为的波高风壅水面高度可按式计算式中计算点处的风壅水面高度风区长度综合摩阻系数取计算风向与坝轴线法线的夹角设计波浪爬高值应根据工程等级确定级级和级坝采用累积频率为的爬高值级级坝采用累积频率为的爬高值正向来波在单坡上的平均波浪爬高可按式式或有关规定计算当时式中平均波浪爬高单坡的坡度系数若坡角为即等于斜坡的糙率渗透性系数根据护面类型由表查得经验系数按表查得

58表糙率及渗透性系数护面类型光滑不透水护面沥青混凝土混凝土或混凝土板草皮砌石抛填两层块石不透水基础抛填两层块石透水基础表经验系数当时式中无风情况下平均波高时光滑不透水护面的爬高值由表查得表值当时可由和的计算值按内插法确定不同累积频率下的波浪爬高可由平均波高与坝迎水面前水深的比值和相应的累积频率按表规定的系数计算求得表不同累积频率下的爬高与平均爬高比值

59正向来波在带有马道的复坡上的平均波浪爬高按下列规定计算马道上下坡度一致且马道位于静水位上下范围内其宽度为时波浪爬高应为按单一坡计算值的倍当马道位于静水位上下以外宽度小于时可不考虑其影响马道上下坡度不一致且位于静水位上下范围内时可先按式确定该坝坡的折算单坡坡度系数再根据本规范按单坡计算上下式中折算单坡坡度系数上马道以上坡度系数上下马道以下坡度系数下当来波波向线与坝轴线的法线成夹角时波浪爬高等于按正向来波计算爬高值乘以折减系数应按表确定表斜向来波折减系数如图所示作用在坡度系数为的坝坡护面板上的波浪压力可按式式计算最大压力强度式中最大压力强度

60频率换算系数取系数按表确定作用在点的浪压力相对强度系数按表确定水的容重有效波高表系数表浪压力相对强度系数最大压力强度作用点距水面的距离

61当计算时取斜面上各计算点到点的距离波浪作用区域的上限等于设计累计频率下的波浪爬高护坡计算砌石护坡在最大局部波浪压力作用下所需的换算球形直径和质量平均粒径平均质量和厚度可按式式确定当时当时

62式中石块的换算球形直径石块的质量石块的平均粒径石块的平均质量护坡厚度随坡率变化的系数按表查得块石密度水的密度累积频率为的波高重要工程累积频率可适当提高表系数采用经过整理的堆石抛石护坡的石块质量和厚度可按式式计算式中石块的最大最小质量有效波高系数取石块比重对具有明缝的混凝土或钢筋混凝土板护坡当坝坡坡度系数时板在浮力作用下稳定的面板厚度可按式计算

63式中系数对整体式大块护面板取对装配式护面板取累积频率为的波高沿坝坡向板长板的密度

64附录反滤层设计反滤层设计包括掌握被保护土坝壳料和料场砂砾料的颗粒级配根据反滤层在坝的不同部位确定反滤层的类型计算反滤层的级配层数和厚度应绘制被保护土坝壳料和料场砂砾料的颗粒级配曲线并求出各自的范围线上下包线根据工程实际情况反滤层的类型可按下列规定确定均质坝的水平排水体和斜墙后的反滤层等反滤层位于被保护土下部渗流方向由上向下图属型反滤位于坝基渗流出逸处和排水沟下边的反滤层等反滤层位于被保护土上部渗流方向由下向上图属型反滤减压井竖式排水体等的反滤层反滤层成垂直的形式渗流方向水平属过渡型可归为型被保护土为无粘性土且不均匀系数时其第一层反滤层的级配宜按式式确定式中反滤料的粒径小于该粒径的土重占总土重的被保护土的粒径小于该粒径的土重占总土重的

65被保护土的粒径小于该粒径的土重占总土重的对于以下情况按下述方法处理后仍可按式和式初步确定反滤层然后通过试验确定级配对于不均匀系数的被保护土宜取的细粒部分的作为计算粒径对于级配不连续的被保护土应取级配曲线平段以下一般是粒径细粒部分的作为计算粒径当第一层反滤层的不均匀系数时应控制大于颗粒的含量小于选用以下的细粒部分的作为计算粒径当被保护土为粘性土时其第一层反滤层的级配应按下列方法确定滤土要求根据被保护土小于颗粒含量的百分数不同而采用不同的方法当被保护土含有大于颗粒时应按小于颗粒级配确定小于颗粒含量百分数及按小于颗粒级配的作为计算粒径当被保护土不含大于颗粒时应按全料确定小于颗粒含量的百分数及按全料的作为计算粒径对于小于颗粒含量大于的土其反滤层可按式确定当时取等于对于小于颗粒含量为的土其反滤层可按式确定对于小于颗粒含量为的土其反滤层可按式确定

66式中小于颗粒含量若式中应取排水要求本条款中三类土还应同时符合式要求式中应为全料的当时应取不小于反滤料下包线和上包线的粒径关系宜符合表的规定表防止分离的下包线和上包线粒径关系被保护土类别所有类别根据求出的第一层反滤层用本规范式式验算与坝壳料的关系如满足上述两式要求可不设第二层反滤层如不满足可设第二层反滤层同理可计算是否需要设第三层反滤层选择第二层第三层反滤层时可分别以第一二层反滤层为被保护土按本规范式式确定不能用上述方法确定反滤层时应由试验确定试验的渗流方向应根据本规范反滤层的类型结合实际构造情况确定采用土工织物作反滤料应按土工合成材料应用技术规范的规定进行设计

67附录坝体内孔隙压力的估算粘性填土施工期的孔隙压力系数宜根据三轴不排水试验中相应剪应力水平下的孔隙压力和大主总应力按式计算粘性填土中孔隙压力消散计算宜采用太沙基公式计算式中土体中某点的孔隙压力时间时间微量中填土荷载增量所引起的孔隙压力增量土体的固结系数通过消散试验确定如属非饱和土体通常改用表示有条件时也可采用比奥公式计算式中拉普拉斯算子土的剪切模量方向的位移孔隙压力为二向坐标与时间的函数体应变渗透系数设二向同性

68土的泊松比土的容重稳定渗流期孔隙压力应根据流网确定图为稳定渗流期坝体内的流网示例在图中任一等势线上任意点的孔隙压力就等于点与该等势线与浸润线的交点的水头压力水库水位降落期上游坝体内的孔隙压力可按下列方法确定无粘性土应按流网图用本规范方法计算粘性土可假定孔隙压力系数为近似采用以下公式计算如图示当水库水位降落到点以下时则坝内某点的孔隙压力可按式计算当库水位降落在不同位置时其孔隙压力可用以下通用公式式计算式中库水位降落前的孔隙压力点土柱的坝面以上库水位降落高度点土柱中砂壳无粘性土区内库水位降落高度点上部粘性填土的土柱高度

69点上部砂壳无粘性填土的土柱高度坝面以上至水面的高度砂壳无粘性填土的有效孔隙率在稳定渗流期库水流达点的水头损失值级级坝及高坝的孔隙压力宜通过实际观测来进行校核

70附录稳定分析抗剪强度的确定直剪和三轴压缩试验应按照土工试验规程规定进行抗剪强度指标的测定和应用方法可按表选用表抗剪强度指标的测定和应用控制稳定强度计使用试验方法强度试样起始土类的时期算方法仪器与代号指标状态直剪仪慢剪无粘性土固结排水剪三轴仪直剪仪慢剪有效应饱和度力法小于三轴仪不排水剪测孔粘隙压力填土用填筑含性水率和填筑容施工期直剪仪慢剪重的土坝基土饱和度用原状土大于三轴仪固结不排水剪测孔隙压力渗透系数小粘直剪仪快剪于总应力性法土任何渗三轴仪不排水剪透系数直剪仪慢剪无粘性土固结排水剪三轴仪稳定渗流期和水库有效应水位降力法直剪仪慢剪落期固结不排水剪测同上但要预先粘性土孔隙压力饱和而浸润线三轴仪以上的土不需或固结排水剪饱和渗透系数小直剪仪固结快剪粘于水库水位总应力性降落期法土任何渗固结不排水剪三轴仪透系数注表内施工期总应力法抗剪强度为坝体填土非饱和土对于坝基饱和土抗剪强度指标应改为

71稳定渗流期应用有效应力法施工期和库水位降落期应同时用有效应力法和总应力法并以较小的安全系数为准如果用有效应力法确定填土施工期孔隙压力的消散和强度增长时则不必用总应力法相比较抗剪强度指标的整理和采用应按下述原则进行粘性土料抗剪强度指标大于组宜采用小值平均值确定对坝壳堆石料砾石土等粗粒料以及粘性土在试验组数较少的情况下可根据试验成果和参考类似工程确定在应用总应力法确定填土强度包线时施工期应采用图中的直线库水位降落期应采用图中的直线和下包线在没有条件通过试验确定接触面的抗剪强度包线时应分别测得砂土强度包线和粘土的强度包线采用线作为接触面的抗剪强度包线如图所示

72稳定计算圆弧滑动图稳定可按公式式计算简化毕肖普法瑞典圆弧法式中土条重量分别为水平和垂直地震惯性力向上为负向下为正作用于土条底面的孔隙压力条块重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角土条宽度土条底面的有效应力抗剪强度指标水平地震惯性力对圆心的力矩圆弧半径非圆弧滑动稳定可按式式计算摩根斯顿普赖斯法图

73

74式中土条宽度土条重量坡顶外部的垂直荷载水平地震惯性力对土条底部中点的力矩分别为土条的水平和垂直地震惯性力向上为负向下为正条块底面与水平面的夹角土条侧面的合力与水平方向的夹角水平地震惯性力到土条底面中点的垂直距离滑楔法图

75式中土条一侧的抗滑力土条另一侧的下滑力土条的重量作用于土条底部的孔隙压力分别为水平和垂直地震惯性力向上为负向下为正土条底面与水平面的夹角土条一侧的与水平面的夹角土条另一侧的与水平面的夹角运用本规范公式时应遵守下列规定静力计算时地震惯性力应等于零施工期坝体条块为实重由设计干容重加含水率求得如坝基有地下水存在时条块重为地下水位以上条块湿重为地下水位以下条块浮重若采用有效应力法孔隙压力应用代替为施工期孔隙压力由本规范公式求得为水的容重为条块底部中点至坡外水位的距离见本规范图若采用总应力法条块重同上孔隙压力应采用代替稳定渗流期用有效应力法计算孔隙压力应用代替为稳定渗流期的孔隙压力条块重为外水位以上条块实重浸润线以上为湿重浸润线和外水位之间为饱和重为外水位以下条块浮重其他符号同第款库水位降落期用有效应力法计算时应按降落后的水位计算方法同第款用总应力法时应采用本规范图下包线分子应采用库水位降落前条块重为外水位以上条块湿重为外水位以下条块浮容重应用代替为库水位降落前孔隙压力分母应采用库水位降落

76后条块重为外水位以上条块实重浸润线以上为湿重浸润线和外水位之间为饱和重为外水位以下条块浮重

77附录沉降计算基本资料固结试验应按土工试验规程规定的方法进行坝基土试样应采用原状土坝体土样应采用最优含水率条件下击实至设计干密度的土样计算施工期沉降量时坝体土宜采用非饱和状态的压缩曲线坝基材料应根据实际的饱和情况采用非饱和状态或饱和状态下的压缩曲线计算最终沉降量应采用饱和状态下的压缩曲线每一分层土的计算压缩曲线可取平均压缩曲线平均压缩曲线应按以下方法求得平均曲线上各点的孔隙比按式计算式中在压力下的平均孔隙比在压力下某试样的孔隙比某一分层中试验曲线数平均曲线的起始孔隙比按式计算式中某一分层中试样的平均起始孔隙比某一分层中某试样的起始孔隙比某一分层中试样总数其中包括进行固结试验的试样和未进行固结试验但测定了孔隙比的其他试样将按公式计算的一系列孔隙比绘成图的曲线相应的起始孔隙比为令

78将曲线向上或向下平移所得曲线即为该分层的计算压缩曲线孔隙压力可采用本规范附录的方法计算对于重要土石坝还应采用实测孔隙压力校核竖向应力计算坝体任一点因自重引起的竖向总应力可采用该点处单位面积以上的土柱重量计算坝基任一点的竖向总应力应由自重和坝体荷载引起的附加应力叠加组成当满足下列公式要求时可不考虑坝体荷载引起的附加应力在坝基的应力扩散取坝顶以下的最大坝体自重应力作为坝基的附加应力对于高坝对于中坝

79式中坝基可压缩层厚度坝底宽度当坝基的可压缩层厚度不满足本规范公式或公式的要求时可任选下列方法之一计算附加应力假定坝基内应力分布从坝基面向下作扩散并每个水平面上按三角形分布三角形顶点与坝体自重合力作用线吻合见图则计算层面上的最大竖向应力按式计算式中计算层面上的最大竖向应力坝自重合力计算点坝基深度各点的竖向应力按式计算式中各点的竖向应力见图坝基任一点的附加应力由坝基表面矩形分布荷重见图和三角形分布荷重见图所引起的竖向应力叠加而得该附加应力按式式计算

80式中坝基任一点的附加应力三角形或矩形分布荷重应力系数按表和表查取表矩形分布荷重下的应力系数

81表三角形分布荷重下的应力系数级级高坝是土质防渗体心墙坝时竖向应力计算应考虑拱效应对竖向应力的减小计算沉降时坝体和坝基的竖向应力应采用有效应力沉降计算采用分层总和法计算坝基和坝体的沉降量时分层厚度宜按以下规定选取坝体分层的最大厚度为坝高的均质坝基分层厚度不大于坝底宽度的非均质坝基按坝基土的性质和类别分层但每层厚度不大于坝底宽度的坝基覆盖很深时受压层的计算深度可按以下方法确定绘制坝体附加应力在坝轴线上沿坝基深度的分布曲线绘制坝基自重竖向应力的分布曲线坝体附加应力等于坝基自重竖向应力处的深度即为

82计算深度粘性土坝体和坝基的竣工时的沉降量和最终沉降量可用分层总和法按式计算式中竣工时或最终的坝体和坝基总沉降量第层的起始孔隙比第层相应于竣工时或最终的竖向有效应力作用下的孔隙比第层土层厚度土层分层数竣工后的坝顶沉降量应为最终沉降量减去竣工时沉降量的差值非粘性土坝体和坝基的最终沉降量可用式估算式中坝体或坝基的最终沉降量第计算土层由坝体荷载产生的竖向应力第计算土层的变形模量混凝土面板堆石坝坝顶沉降量可利用材料相似的已建坝原型观测成果可按式估算式中待建坝的坝顶预计沉降值已建坝的坝顶原型观测的沉降值待建坝的坝高已建坝的坝高待建坝的变形模量已建坝的变形模量若计算待建坝不同时期的坝顶沉降量应为相应时期的变

83形模量湿陷性黄土和黄土状土软弱粘性土坝基的沉降量应进行专门研究当需要考虑坝基侧向变形影响时坝基的沉降量应进行专门研究

84本规范用词说明为便于执行本标准对要求严格程度不同的用词说明如下表示很严格非这样做不可的正面词采用必须反面词采用严禁表示严格在正常情况下均应这样做的正面词采用应反面词采用不应或不得对表示允许稍有选择在条件许可时首先应这样做的正面词采用宜反面词采用不宜表示有选择在一定条件下可以这样做的采用可