河海大学《水工建筑物》土石坝-复习进程.ppt

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1、第六章土石坝教学安排：1、课内学时：8学时2、课外试验一次：时间待定3、习题二道：渗流计算一道稳定计算一道第一节概述土石坝––故名思义，是由土料和石料堆筑而成的坝。因此，又称之为当地材料坝。既是一种最古老的坝型，也是现代世界各国普遍采用的一种坝型。古老性––如黄河大堤，安徽省寿县的安丰塘等都是建于春秋时代(公元前722～公元前481年)或更早时期就已建成。普遍性––据1972年统计，全国共建成高于15米的土石坝12000余座，占所有各类坝型的95％。目前世界上两座最高的坝均为土石坝国内：陕西石头河坝：105m

2、一、土石坝的特点(一)主要优点：1、就地取材。节省水泥、钢材、木材，并已积累相当丰富筑坝经验。2、适应地基的变形能力强。对地形、地质条件的要求在所有坝型中是最低的。3、施工方法灵活性大。由于构造简单，既适应于简单人工堆筑又适宜于高度机械化施工，不仅大大提高了施工速度，施工质量也容易保证。4、运用管理方便，工作可靠，便于维修扩建。并具有一定的抗震性。(二)主要缺点：1、坝顶不能溢流，常需在河岸另开溢洪道或其他泄水建筑物，(如隧洞、坝下涵管)。2、施工导流不便。3、坝体断面大，土料填筑质量易受气候影响。(三)根据

3、坝身材料，土石坝分为：1、土坝；2、堆石坝；3、土石混合坝。它们的工作条件，结构型式，施工方法等虽不完全相同，但它们之间并没有明显的区别，本章重点介绍土坝。对于堆石坝和土石混合坝，仅作一般介绍。二、土坝的工作特点及基本要求土坝构成：由颗粒松散的土料构筑而成。由于土粒间联结力较低，在渗流、冲刷、沉降、冰冻、地震等因素的作用和影响下，表现出其相应的工作特点，所以，土坝设计时主要解决以下问题：(1)稳定：(2)渗流：主要措施：围绕上述控制因素展开。如可靠的防渗排水(上防下排)(3)冲刷：(4)沉降：(5)抗冰冻：1

4、o主要发生于严寒地区，对于粘性土，必须采取保护措施，设计中常以无粘性料作为保护层，其厚度应满足规范要求。2o浸润面以上要求定的干区保护厚度。(冰冻引起水体急剧膨胀，水4℃左右体积最小)(6)地震：为什么会诱发地震？渗漏水流进入紊流状态，发生脉动，例如自来水管放水发生振动。危害：土坝的失事主要原因1、漫顶：30％；2、坝坡坍塌：25％；3、地基渗漏：25％；4、坝下涵管出事：13％；5、其他：7％；三、土坝类型按施工方法分类：①碾压式土坝②水中填土坝③水力充填坝②，③坝型存在的缺点：坝坡过缓，工程量大，固结慢，

5、强度低，若施工速度过快，易滑坡。本章将主要介绍碾压式土坝第二节土坝的剖面尺寸与构造一、坝顶和坝坡1、坝顶高程：坝顶高程常指设计高程。为了保证库水不溢过或溅过坝顶，坝顶高程必须在正常和非正常运用的静水位以上，且有足够的超高。超高值△h按式(6–1)确定：(见图6–2)△h＝hB＋e＋a(6–1)式中：hB––波浪爬高(m)；e––最大风壅高度(m)；a––安全加高(m)，取决于大坝级别和运用情况见表6–1①风浪壅高e计算：(6–2)式中:K––综合摩阻系数一般为0.036U––水面以上10m处的风速m/sD––

6、吹程(km)H––坝前水域的平均水深(m)β––风向与水域中线与坝轴线的法向线间的夹角。②波浪爬高hB计算定义：波浪爬高是指由静水面起沿建筑物坡面爬升的垂直高度，影响因素，波高、波长、坝面坡度、糙率、风速等。分析方法：随机统计特征值方法。(《碾压式土石坝设计规范》中规定，波浪爬高按不规则波法计算，把波浪及其爬高按不规则波法计算，把波浪及其爬高看成是大小不等的随机系列并服从一定的统计分布规律，根据爬高的分布确定各统计特征值之间的关系)平均爬高计算(莆田公式)(6–3)式中：K△––Kν––经验系数(见表6–2)

7、。n––坝坡系数设计过程中，往往是先初步拟定n＝ctgαα为坝坡与水平面的夹角③安全加高a取决于坝的级别，运用情况，查表6–1地震区安全超高：坝顶沉陷+涌浪高度坝顶高程确定：①▽顶＝▽设＋hB设＋e设＋a,正常②▽顶＝▽校＋hB校＋e校＋a,非常––––二者取最大值2、坝顶构造(图6–14)(自学为主)①坝顶宽度主要的满足条件：①施工、交通、防汛抢险等；②心墙、斜墙的布置②坝顶结构2％～3％，以排雨水。上游无防浪墙，应设栏杆。如设防浪墙，防浪墙高度常为1.3m，多用浆砌石或砼建造。基础牢固埋入坝内，和坝的防渗

8、体(如心墙或斜墙)紧密连接。下游侧常设拦杆或路肩石。心墙、斜墙顶部有一定的保护厚度。3、坝坡①确定坝坡所要考虑的因素：坝型、坝高、筑坝材料、地质条件、地震等；②方法：初步拟定→稳定验算→逐步修正→安全经济坝坡；③主要原则：10上游坡稍缓––水下c、ф低，下游坡略陡––多为水上，c、ф值略高些；20心墙坝坝坡比均质坝坝坡陡，砂、砾ф>壤土ф抗剪强度指标；30坝高>10～30m，设马道坡度上陡，下缓，坡