6.第五章 土石坝

土石坝知识点总结土石坝是一种利用土石材料修筑而成的水利工程建筑，用于储水、防洪和发电等各种目的。

历史上，土石坝是最早出现的一种水坝形式，它将土石材料紧密地堆积在一起，以形成一个可容水的大坝。

土石坝的结构简单，施工方便，因此在古代就被广泛使用。

而如今，土石坝依然是世界各地重要的水利设施之一。

土石坝的类型土石坝有多种类型，根据其结构和材料可以分为土石坝、重力坝、砂石坝、砼面板坝等。

其中，土石坝是一种用土石料垒积而成的坝体，通常是采用采用天然土石料修筑而成的坝体。

而重力坝则是靠坝体自身的重力来抵抗水压力和地基稳定力的作用。

砂石坝由砂石混凝土组成，砂石拦河坝体可以用于固体废物填埋库的防渗线坝体、陡岸坝体等。

而砼面板坝则是由混凝土面板构成，它采用筏板基础的坝体、抛筑或摊铺混凝土表面的坝体、在碾压式混凝土底板上施工板体的坝体等。

土石坝的设计和施工土石坝的设计和施工需要经过严格的规划和实施。

首先，工程师需要根据地质条件和水文特征等因素，选择合适的坝址和种类，然后进行地质勘察和水文勘测，确定坝址和参数。

接下来，设计人员需要考虑到土石坝的主要结构和功能，包括坝顶、坝体和坝基等要素，确定坝顶宽度、坝体高度、坝基宽度等参数。

最后，设计人员需要进行坝体开挖和土石料回填等工程实施。

土石坝的特点和优势土石坝相比于其他类型的水坝有着独特的特点和优势。

首先，土石坝有着灵活的建筑方式和廉价的建筑成本，能够利用周边丰富的土石料资源，节约了大量的成本和时间。

其次，土石坝的安全性和稳定性较高，可以经受较大规模的自然灾害，如地震和山崩等。

再者，土石坝的环境适应性强，能够适应各种地质和水文条件，不受周边环境的影响。

最后，土石坝的使用寿命长，能够满足长期的水利需求和发电需求。

土石坝的养护和管理土石坝的养护和管理是保证其安全性和稳定性的关键。

首先，需要加强对土石坝坝址地质环境的监测和评估，定期对坝址地质环境、地震状况、水文特性等进行检测和分析。

土石坝的养护修理土石坝是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝，是历史最为悠久的一种坝型，是世界坝工建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。

由于其可以就地、就近取材，节省大量水泥、木材和钢材，减少工地的外线运输量；能适应各种不同的地形、地质和气候条件；结构简单，便于维修和加高﹑扩建；大容量、多功能、高效率施工机械的发展，施工进度加快，造价降低等优点，使土石坝得到广泛应用和发展。

但土石坝具有以下工作特点：坝体容易发生边坡滑动；坝体具有透水性；坝面抗冲能力差低；坝体可压缩变形。

为了土石坝的安全正常运行，应根据土石坝的特点，对其进行科学合理的养护和修理。

裂缝是土石坝最普遍的危害。

裂缝可能在渗流作用下发展成渗流变形，以致溃坝失事；也可能发展为滑坡，导致坝体滑塌；有些裂缝虽未造成失事，但影响正常蓄水，长期不能发挥水库效益。

因此必须对土石坝的裂缝及时采取有效措施。

裂缝按其方向可分为龟状裂缝、横向裂缝和纵向裂缝；按其产生的原因可分为干缩裂缝、冻融裂缝、不均匀裂缝、滑坡裂缝、震动裂缝；按其部位可分为表面裂缝和内部裂缝等。

土石坝出现各种裂缝都应该及时处理。

发现裂缝后，一方面要注意了解裂缝的特征，观察裂缝的发展和变化，分析裂缝产生原因，判断裂缝的性质；另一方面要采取防止裂缝进一步发展的措施，同时制定处理方案。

在裂缝进行处理前，水库必须定出限定蓄水位，同时采取临时性防护措施，严防雨水向裂缝内灌注和冰冻等的不利影响。

缝口封闭法、开挖回填法和充填灌浆是对非滑坡裂缝进行处理的常见措施。

土石坝的坝身填土和坝基土一般都具有一定的透水性，因此，当水库蓄水后，在水压力的作用下，土石坝出现渗漏现象就不可避免。

按渗漏部位的特征可分为坝身渗漏、坝基渗漏和绕坝渗漏。

过大的渗漏对土石坝枢纽会造成如下危害：损失水量；渗透破坏；坝体浸润线抬高。

土石坝渗漏的处理原则是“上堵下排”。

“上堵”就是在坝身或坝基的上游堵截渗漏途径，防止入渗或延长渗径，降低渗透坡降和减少渗透流量；“下排”就是在下游做好反虑导渗设施，使渗入坝身或坝基的渗水安全畅通的排走，以增强坝坡稳定。

土石坝介绍第一节概述土石坝是指由当地土料、石料或混合料，经过抛填、辗压方法堆筑成的挡水坝。

土坝当坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；堆石坝以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；土石混合坝当两类材料均占相当比例时，称土石混合坝。

由于筑坝材料主要来自坝区，因而也称当地材料坝。

土石坝得以广泛应用和发展的主要原因是：（1）可以就地取材，节约大量水泥、木材和钢材，几乎任何土石料均可筑坝。

（2）能适应各种不同的地形、地质和气候条件。

（3）大功率、多功能、高效率施工机械的发展，提高了土石坝的施工质量，加快了进度，降低了造价，促进了高土石坝建设的发展。

（4）岩土力学理论、试验手段和计算技术的发展，提高了大坝分析计算的水平，加快了设计进度，进一步保障了大坝设计的安全可靠性。

（5）高边坡、地下工程结构、高速水流消能防冲等设计和施工技术的综合发展，对加速土石坝的建设和推广也起了重要的促进作用。

一、土石坝的特点和设计要求（1）稳定方面。

土石坝不会产生水平整体滑动。

土石坝失稳的形式，主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动。

（2）渗流方面。

土石坝挡水后，在坝体内形成由上游向下游的渗流。

渗流不仅使水库损失水量,还易引起管涌、流土等渗透变形。

坝体内渗流的水面线叫做浸润线。

浸润线以下的土料承受着渗透动水压力，并使土的内磨擦角和粘结力减小，对坝坡稳定不利。

（3）冲刷方面。

土石坝为散粒体结构，抗冲能力很低；工程措施：①在土石坝上下游坝坡设置护坡，坝顶及下游坝面布置排水措施，以免风浪、雨水及气温变化带来有害影响；②坝顶在最高库水位以上要留一定的超高，以防止洪水漫过坝顶造成事故；③布置泄水建筑物时，注意进出口离坝坡要有一定距离，以免泄水时对坝坡产生淘刷。

（4）沉陷方面。

由于土石料存在较大的孔隙，且易产生相对的移动，在自重及水压力作用下，会有较大的沉陷。

为防止坝顶低于设计高程和产生裂缝，施工时应严格控制碾压标准并预留沉陷量，使竣工时坝顶高程高于设计高程。

1.土石坝：是指由土、石料等当地材料填筑而成的坝。

2.渗流分析的内容包括：确认坝体内浸润线、确定渗流的主要参数——渗流流速与比降、确定渗流量。

3.土石坝的特点：（1）可以就地、就近取材，节省木材、钢材和水泥。

减少工地的外线运输量。

（2）能适应各种不同的地形，地质与气候条件。

（3）大容量、多功能、高效率的施工机械的发展，提高了土石坝的压实密度，减小了土石坝的断面，加快了施工进度，降低了造价，促进了搞土石坝建设的发展。

（4）由于岩体力学理论，试验手段和计算技术的发展提高了分析技术水平，加快了设计进度，进一步保障大坝安全设计的可靠性。

（5）高边波，地下工程结构，高速水流消能防冲等土石坝配套工程设计和施工技术的发展，对加速土石坝的建设和发展起到了重要的促进作用。

4.土石坝按坝高可以分为低坝、中坝与高坝。

土石坝的分类：（1）按施工方法分：碾压式土石坝、充填式土石坝、水中填土坝、定向爆破土石坝。

（2）按土料在坝身内的配置与防渗体所用的材料分：均质坝，土质防渗体分区坝（心墙吧、斜心墙坝、斜墙坝）非土质材料防渗体坝5.坝坡坡率的选择：（1）上游坝坡长期处于饱和状态加之水位有可能快速下降，，因此上游坝坡比下游的缓。

（2）土质防渗体斜墙坝上游坝坡比心墙坝的缓，心墙坝的下游坝坡比斜墙坝的缓。

（3）粘性土料的稳定坝坡为一曲面，上部坡陡，下部坡缓。

砂土与堆石的稳定坝坡为一平面，可采用均一坡率。

（4）由粉土，砂，轻壤土修建的均质坝，透水性较大，要适当放缓下游坝坡。

（5）当坝基或者坝体土料沿坝轴线分布不一致时，应分段采用不同的坡率，在各段间设过渡区，使坝坡缓慢变化。

6.土石坝的渗流分析内容包括：（1）确定坝体内浸润线及其下游逸出点的位置，绘制坝体及坝基内的等势线分布图与流网图；（2）确定渗流的主要参数——渗流流速与比降；（3）确定渗流量。

渗流分析的目的在于：（1）依据渗流力确定稳定的坝体形式与尺寸；（2）作为坝体防渗布置与土样布置的依据；（3）确定渗流量以后计算水流损失和确定排水系统的容量。

第一节概述土石坝是指由土料、石料或土石混合料，采用抛填、碾压等方法堆筑成的挡水坝。

堤坊是沿河岸构筑的护岸建筑物，大多数采用土石坝的结构形式，在许多方面土石坝与堤坊都存在共性。

由于结构简单、施工方便、可就地取材和投资低等特点，因而土石坝是应用最为广泛和发展最快的一种坝型，也是历史最为悠久的坝型。

一、土石坝的工作原理土石坝是土石材料的堆筑物，主要利用土石颗粒之间的摩擦、粘聚特性和密实性来维持自身的稳定、抵御水压力和防止渗透破坏。

一般来说，土石坝为维持自身稳定需要较大的断面尺寸，因而有足够的能力抵御水压力。

因此，土石坝工程主要面对两个问题：确保自身稳定和防止渗透破坏。

其中自身稳定包括滑坡、沉陷和冲刷问题。

1、滑坡由于土石材料为松散体，抗剪强度低，主要依靠土石颗粒之间的摩擦和粘聚力来维持稳定，没有支撑的边坡是填筑体稳定问题的关键。

所以，土石坝失稳的型式，主要是坝坡的滑动或坝坡连同部分坝基一起滑动，影响坝体的正常工作，甚至导致工程失事。

为确保土石填筑体的稳定，土石坝断面一般设计成梯形或复合梯形，而且边坡较缓，通常1:1.5〜1:3.5 。

此外，渗流也是影响坝体稳定的重要因素。

2、渗流水库蓄水后，土石坝迎水面与背水面之间形成一定的水位差，在坝体内形成由上游向下游的渗流。

渗流不仅使水库损失水量，还会使背水面的土体颗粒流失、变形，引起管涌和流土等渗透破坏。

在坝体与坝基、两岸以及其他非土质建筑物的结合面，还会产生集中渗流现象。

防止渗流破坏的原则是“前堵后排” ，在坝前（迎水面）采取防渗、防漏的工程措施，减少渗流量，同时要尽量排除渗入坝体的水量，降低渗流对坝体的不利影响。

3、沉陷由于土石颗粒之间存在较大的孔隙，在外荷载的作用下，易产生移动、错位，细颗粒填充部分孔隙，使坝体产生沉降，也使土体逐步密实、固结。

如果土石坝颗粒级配不合理，沉降变形、不均匀会产生裂缝，破坏坝体结构，也会降低坝顶高程，使坝的高度不足。

土石坝的沉陷与坝体、坝基的土石材料有关，因此，土石坝设计需要考虑土石材料选用、坝基处理、填筑工艺等因素，筑坝时应有适量的超填。

第五节土石坝的稳定分析
一、目的
分析坝体及坝基在各种不同的工作条件下可能产生的稳定破坏形式，通过必要的力学计算，校核坝剖面的安全度，经过反复修改定出经济剖面。

确定土坝稳定性，主要指边坡的抗滑稳定。

二、坝坡的滑动面形式
坝坡的滑动面形式主要与坝体结构型式、筑坝材料和地基情况、坝的工作条件等因素有关。

1、曲线滑动面：滑动面通过粘性土部位时，
2、折线滑动面：滑动面通过非粘性土部位时；
3、复式滑动面：滑动面通过粘性土和非粘性土构成的多种土质坝时。

图6-17 坝坡坍滑破坏形式
1-坝壳或者坝体；2-防渗体；3-滑动面；4-软弱夹层
三、荷载及其组合
（一）作用力
1、自重：水上——湿容重，水下——浮容重。

2、渗透力：与渗透坡降有关。

3、孔隙水压力：总应力法和有效应力法.
4、地震力：地震区应考虑地震惯性力。

地震惯性力壳拟静力法计算。

（二）荷载组合：
正常运用：
（1）水库蓄满水（一般为正常蓄水位）形成稳定渗流时，验算下游坝坡稳定。

（2）水库水位为最不利水位时，上游坡的计算。

（3）库水位降落，使上游坡产生渗透压力时的稳定计算
非常运用：
（1）库水位骤降时的上游坝坡的计算
（2）施工期（含竣工期）考虑孔隙水压力上下游坝坡稳定计算
（3）地震情况下，上下游坝坡计算
（4）校核水位时下游坡的计算
四、稳定分析方法
强度分析法和刚体极限平衡法。

1、圆弧滑动法：针对粘性土的坝坡；
2、折线滑动法：针对非粘性土的坝坡；
图6-18 坝坡稳定计算示意图
图6-19 非粘性土坡稳定计算示意图。

土石坝工作原理
土石坝是一种常见的水利工程，它通过利用土石等材料堆积而成，用于阻挡水流，储存水源或者调节水流。

土石坝的工作原理主要包括以下几个方面。

首先，土石坝的主要功能是阻挡水流。

当水流经过土石坝时，坝体会阻挡水流，使得水流得以堆积在坝后形成水库。

这样可以实现水资源的储存和调节，为农田灌溉、城市供水等提供了便利。

其次，土石坝的工作原理还包括了防洪和排涝功能。

在雨季或者河流洪峰期间，土石坝可以阻挡洪水，减缓洪峰的冲击力，保护下游地区的安全。

而在干旱季节，通过开启坝体的泄洪孔，可以排除坝前的积水，减轻地区的涝灾。

此外，土石坝还可以用于发电。

在水库积水形成一定水头的情况下，可以利用水力发电的原理，通过坝体下游的水电站发电，为周边地区提供清洁能源。

最后，土石坝还可以用于防止土壤侵蚀和保护生态环境。

通过坝体的阻挡，可以减少水流对土壤的冲刷，保护周边的植被和生态
环境。

综上所述，土石坝的工作原理主要包括阻挡水流、防洪排涝、发电和保护生态环境等功能。

它在水利工程中起着重要的作用，为人们的生产生活提供了重要的支持。

土石坝的组成
嘿，朋友们！今天咱们来聊聊土石坝。

土石坝啊，就像是一个超级大的“土堆”，但可别小瞧它哦，它的作用那可大着呢！
土石坝主要是由坝体、防渗体、排水设施和护坡这几个部分组成的。

坝体，那可是土石坝的核心呀，就好像是房子的主体结构一样，它要承担着挡水、蓄水的重任呢！想想看，如果坝体不牢固，那水不就一下子冲过来啦？
再来说说防渗体，它就像是给土石坝穿上了一件防水的衣服，防止水从坝体里渗出去呀。

这要是没有防渗体，那水都漏光了，土石坝还怎么发挥作用呀！
排水设施呢，就像是土石坝的“小助手”，它能及时把多余的水排出去，保持土石坝的稳定。

要是没有它，土石坝就可能被水给泡坏啦。

还有护坡，这可是保护土石坝的“卫士”呀！土石坝长期暴露在外面，会受到各种风吹雨打、水流冲刷，护坡就能保护坝体不被破坏呢。

土石坝和我们的生活可是息息相关的哦！它能帮我们蓄水灌溉农田，让庄稼长得更好；能为我们提供清洁的水源，保障我们的生活用水；还能发电呢，给我们带来光明和便利。

它就像是一个默默奉献的“大英雄”，守护着我们的生活。

所以啊，土石坝虽然看起来简简单单的，但它的组成部分都有着非常重要的作用呀！它们相互配合，共同为我们的生活服务呢。

土石坝真的是太了不起啦！。