土石坝

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。

第三章 土石坝第一节 概述土石坝是由坝址附近的土石料填筑而成的一种坝型，所以又称当地材料坝。

土石坝是建造历史最悠久、应用最普遍的一种坝型。

我国已建成15m 高以上的水坝约9万座，其中90%以上为土石坝。

另外大量的江、河、湖、海堤防工程绝大部分实质上也属于土石坝，只是堤防工程的用途及运行工况与水库大坝稍有差异。

土石坝被广泛采用的原因：①就地取材最大限度利用当地天然土石料⇒⎪⎩⎪⎨⎧↓↓↓对外运输量水泥、钢材用量 ②对地基变形的适应能力强，几乎可以适应任何地基除了严重喀斯特地区坝址存在大溶洞或淤泥深度太大，地基处理不经济，不适宜建坝之外，土石坝几乎可以在任何地基建造。

但是如果非要在那些地区建坝不可的话，土石坝仍然是最好的选择，因为土石坝自重小、抗震能力强。

四川野勒水电站坝址强透水覆盖层60多m ，采用沥青混凝土心墙土石坝。

③施工方法选择具有灵活性土石坝结构简单、施工技术容易掌握，既可采用简单机具施工，又可高度机械化施工。

土石坝的缺点：①坝身一般不允许泄洪需另建泄洪建筑物，往往给枢纽布置带来困难。

②施工导流困难由于坝身不能溢流，要求施工期洪水全部通过导流隧洞或涵洞排泄。

③施工受气候条件影响比较大在恶劣气候如雨季和严寒冰冻情况下，填土质量难以保证，往往导致施工延期。

一、土石坝的工作特点和基本要求土石坝是由散粒体的土石料填筑而成的挡水建筑物，散粒之间凝聚力比较低，在渗流、冲刷、沉降、冰冻、地震等因素作用下，表现出不良的物理状态，降低建筑物的功能，甚至引发工程事故。

因此要根据土石坝的工作特点提出相应的设计要求。

⑴ 渗流散粒体渗透性强，而且渗流对散粒体的影响又十分显著。

⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⇒↓⇒⎪⎭⎪⎬⎫↓↓⇒水量损失漏水坝坡稳定性渗流动水压力土的有效重量时，发生渗透变形〉当渗流ϕ,[J]J c因此土坝要特别注意采取渗流控制措施。

⑵ 冲刷一方面：散粒之间凝聚力低⇒抗冲刷能力低另一方面：坝面破坏、塌坡下游坝坡受雨水冲刷上游坝坡受风浪淘刷⇒⎭⎬⎫ 因此要采取护坡措施，并且不允许水库漫坝。

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。