土石坝研究

土石坝渗流研究综述（丁树云 蔡正银）

2008年10月1日 《人民长江》 编辑：宋志宁

摘要: 渗流和渗透控制是土石坝工程中的一项极其重要的课题，直接关系到工程的安全和投资。许多水工建筑物的失事都与渗流有关。从渗流量计算、渗透变形、渗透控制、渗流的数值模拟和渗透变形试验几个方面总结了国内外的研究现状和成果。认为今后研究重点应放在研制能够测定宽级配料在有围压条件下垂直向、水平向临界水力坡降与渗透系数的设备上，并应开展相应的理论分析。还应该研究建立渗透分析模型，利用其分析散粒体颗粒间受力相互作用发生变形的过程，并确立相应的数值模拟方法。

关 键 词: 渗透变形;数值模拟;渗流量计算;临界水力比降;土石坝

1 概述

随着我国水利水电建设的快速发展和“西电东输”水电项目的实施，众多高土石坝的建设被提上了日程，特别在深厚覆盖层河谷，地质条件差，地震烈度高，多数坝高较大（尤其200m以上）的大坝选择或拟选择建土石坝。渗流和渗透控制是土石坝工程中的一项极其重要的课题，直接关系到工程的安全和投资。许多水工建筑物的失事都与渗流有关，例如1964年鲍德温山（Baldwin Hills）坝由于铺盖与基础接触面产生渗透破坏而失事，1976年堤堂（Teton）坝由于右岸一个窄断层发生渗透破坏，不到6h就发生了跨坝事故。根据我国对241座大型水库曾发生的1000个工程安全问题所作的统计，其中有37.1%的安全问题是由于渗流引起的。

渗流是一门与水力学和岩土力学有着密切关系的学科，随着近代科学技术的不断发展，渗流在基本理论、试验手段、计算方法和应用等方面都得到了极大发展，逐渐成为一门专门的学科，已能解决各种复杂的工程问题。理论的发展与研究手段的进步是分不开的，主要表现在两个方面:①渗流研究中已经比较普遍地使用了现代电子计算技术，发展了数值模拟方法;②渗流机理研究的试验手段日益先进。

土石坝是挡水建筑物，它和渗流并存，有土石坝就有渗流，土石坝的发展史也就是渗流理论和渗流控制理论的发展史。本文从渗流基本规律、渗流中的数值模拟计算、渗透特性的试验研究3个方面分析国内有关渗流问题的研究现状。 2 渗流基本规律研究

・１８４・　工程科技　

土石坝沉陷量及沉陷过程分析　

李丽娟　

（黑龙江省农垦总局建三江分局胜利农场水务局，黑龙江建三江１５６３００）　

摘要：土石坝是最普遍采用的一种坝型。不论是在全世界，还是在中国，与其他坝型相比较，土石坝都占绝对的优势。本文主要对土　石坝沉陷量及沉陷过程进行分析。　

关键词：土石坝；沉陷量；沉陷过程；分析　１对土石坝沉陷变形的一般分析　资料，我们可以把竣工后第一年的沉陷速率作为参考这数值，说明　

根据《碾压式土石坝设计规范｝（ＳＬ２７４—２００１）规定，在分析土石可能“过大沉陷”，即起码说明填土质量差，抗裂抗渗性能低，往往有　

坝的沉陷问题时、应当注意下列事项：　裂缝和渗漏。　１．１土石坝应进行沉陷分析，估算在土体自重及其他外荷作用　综上所述，虽然还不能全面反映变形情况（还有水平位移、土的　下，坝体和坝基竣工时的沉陷量和最终沉陷量。　抗裂强度等因素），但若沉陷率在０．５％之内，则说明坝的碾压质量较　

１．２对于１级、２级高坝及建于复杂和软弱地基上的坝，应采用好，其抗裂强度也不可能很低，水平位移也不会很大。若相反，则说　有限元计算坝体和坝基或其他相衔接的建筑物在土体自重及其他明坝的质量差，安全程度低。　

外荷作用下和不同工作条件下的应力、变形。目前有限元计算结果　３土石坝沉陷过程的分析　

仅仅是作为土石坝设计时的定性参考，还达不到定量控制设计的程　填土在外力作用下，需要经过一定时间后才能完成压缩过程。　度。　所以坝身和坝基的沉陷也要经过一段时问才能达到稳定，沉陷达到　

１－３坝顶的预留沉降超高，应根据沉降计算、有限元应力应变分稳定所需的时问与土料性质、排水条件有关。砂土的压缩过程较短，　析、施工期沉降观测和工程类比等综合分析确定。根据以往工程经一般在施工结束后沉陷就达到稳定。而粘性土压缩性大，孔隙水排　

验，对于土质防渗体坝，坝顶的预留沉降超高一般为坝高的１％。当　出较困难，沉陷过程相当长。土石坝在施工期和竣工初期排水固结　计算竣工后坝顶沉降量与坝高的比值大于ｌ％时，应在分析计算结过程很快，以后由于荷载不再增加，大部分孑Ｌ隙水已排出，沉陷将变　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缓慢，但是达到沉陷终结，则还要相当长的时间，故沉陷过程线是一　

水利水电工程中的土石坝施工技术研究

摘要：土石坝建设是水利工程建设中的一个重要环节，它是利用现场或周围的土壤和岩石通过抛填、碾压等方法而形成的。根据相应比例的土、砂砾石物料，称为“堆石坝”，如果土和砂砾土的比例趋于一致，则称为“渣石混合坝”。土石坝的具体优势在于方便快捷，不易受到现场环境因素、地质环境因素和水文气象等因素的影响，整体结构较为简单，现场实际操作简便，而且根据一系列机器设备的运用有利于提升应用技术性；降低造价，缩短建设周期，提高水利工程的经济效益。

关键词：水力发电；土石坝；建筑技术

前言：近年来，我国的水利工程建设取得了较大进展，对建设质量的要求也越来越高。在水利工程建设发展的历史进程中，土石坝的施工工艺是一种较为普遍和普遍的技术手段，具有突出的特征，不仅能提高工程建设的高质量效益；还可帮助降低建造成本费用，保证最终的建筑质量。

1、土石坝工程的技术要点概述

土石坝所用的基础建材种类繁多，有土壤、砂砾、河卵石等；建筑用的是沙石，不同的建筑材料，不同的大坝，常见的有堆石坝、坝体、渣石混和坝。另外，根据不同的建设方法，土石坝的类型也不同，比如水中填坝、冲填土坝、定向爆破土坝等等，土石坝的坝高和分类都不相同，30米以上的土石坝称为低坝；坝高介于30~70米之间的是中坝，超过70米的是高坝。在基建过程中，土石坝的优点是显而易见的，它所使用的土地、砂砾等原材料，可以根据不同的地形进行运输，而不需要长途运输钢筋混凝土等建筑材料，大大的减少了运输的费用。该土石坝呈现出松散结构，该结构对河道堤防的地基要求比较小，适合于多种地基条件；土石坝的基础结构大部分都很简单，没有复杂的工序，方便了工程的维修和维修工作。但一般情况下，大坝也有不足之处，比如大坝后不可溢水，为避免水库超过允许的洪水而破坏大坝，就必须在大坝的一边修建大坝；其次，粘质粘土很容易受到天气的影响，这对于江岸的稳定性非常不利；最后，土石坝工程很可能出现不对称的坍塌区域，给大坝带来了一定的安全隐患。在施工中，必须结合工程的实际，合理选择施工工艺方法；严控施工全过程。

高土石坝施工关键技术研究　土石坝工程施工专辑薯　

黪吴高见／（中国水利水电第五工程局有限公司）　

【摘要】我国的土石坝施工技术取得了长足的发展，但对于未来许多建立在西部高原狭窄河谷地区的３００ｍ级　高土石坝，有许多施工技术难题需要解决　开展高土石坝施工关键技术研究，围绕工程施工总体规划，料源规　

划及土石方平衡，不良地基处理及深覆盖层防渗，大坝安全快速施工，坝体协调变形与施工控制，施工质量检　

测与控制，安全监测与分析，信息化施工辅助决策支持系统，节能减排绿色施工，新设备、新材料、新工艺应　

用等课题进行科研攻关，对土石坝的施工技术发展具有重要意义。　

【关键词】　高土石坝　施工规划　土石方平衡　快速施工　协调变形　质量检测　决策支持信息化施工　

１　引言　

土石坝不仅有着悠久的历史，并且以其具有就地取　

材，节省建筑材料，减少远途运输；散粒体结构适应变　

形能力强，对地基要求低；施工工序少，便于机械快速　

施工以及结构简单，便于维护等，成为当今最具生命力　

的坝型之一。高土石坝作为解决水资源时空分布不均进　

行水资源调配、应用电负荷要求对天然径流进行发电调　

蓄、调节洪水径流峰值减少洪水灾害等的有效手段，已　

在水利水电工程中发挥着越来越不可替代的作用。目前，　

世界上高度最高的坝和体积最大的坝均为土石坝，分别　

是哈萨克斯坦的努列克坝３００ｍ和巴基斯坦的塔尔贝拉坝　

１．３７亿　。　

我国的土石坝施工技术伴随着土石坝设计理论、土石　

方施工机械及试验检测技术的发展，经过几十年的努力，　

取得长足的进步。未来规划、设计中的高土石坝有数十座　

都接近或超过３００ｍ坝高，其中有双江口（３１４ｍ）、两河口　

（２９５ｍ）、其宗（３５６ｍ）、日冕（３４６ｍ）、如美（３１５ｍ）、　

古水（３０５ｍ）、马吉（２９０ｍ）、罗拉（３９５ｍ）、同加　

（２９２ｍ）、侧坊（２７３ｍ）等，这些工程都位于我国西部西　

藏、云南、四川的怒江、澜沧江、金沙江、大渡河上游